水平定向钻施工方案.docx

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水平定向钻施工方案

第一节水平定向钻施工方案

1.施工设备：

水平定向钻机、钻杆、发电机、泥浆泵、水罐车、硼润土

2.穿越施工流程

测量放线→钻机场地布置→钻机安装调试→钻导向孔→扩孔→洗孔→回拖→清理场地

3.测量放线

根据设计交底（桩）与施工图纸放出钻机场地控制线及设备摆放位置线，确保钻机中心线与入土点、出土点成一条直线。

4.定向钻施工

4.1钻机及配套设备就位

确定入土点将钻机就位在穿越中心线位置上，钻机就位调试完成后，进行系统连接、试运转，检查设备是否工作正常。

4.2测量控向参数

按操作规程标定控向参数，为保证数据准确，在穿越轴线的不同位置测取，且每个位置至少测四次，进行对比，并做好记录，取其有效值的平均值作为控向LineAz值。

4.3泥浆配制

1）水源采取就近取水，用水泵输送至水罐内，在水罐中沉淀、过滤后配浆。

2）按照实验室确定好的泥浆配比用膨润土加上泥浆添加剂，配出适合不同地层要求的泥浆。

3）为了确保泥浆的性能，使膨润土有足够的水化时间，增加泥浆储存罐和泥浆快速水化装置。

4）泥浆的回收利用：

钻机场地和管线组装场地各有一个泥浆收集池，泥浆通过泥浆池收集，再经过泥浆回收系统回收再使用。

4.4钻机试钻

开钻前做好钻机的安装和调试等一切准备工作，确定系统运转正常。

钻杆和钻头吹扫完毕并连接后，严格按照设计图纸和施工验收规范进行试钻，检查各部位运行情况。

如各种参数正常即可正常钻进。

4.5钻导向孔

要根据穿越的地质情况，选择合适的钻头和导向板或地下泥浆马达，开动泥浆泵对准入土点进行钻进，钻头在钻机的推力作用下由钻机驱动旋转（或使用泥浆马达带动钻头旋转）切削地层，不断前进，每钻完一根钻杆要测量一次钻头的实际位置，以便及时调整钻头的钻进方向，保证所完成的导向孔曲线符合设计要求，如此反复，直到钻头在预定位置出土，完成整个导向孔的钻孔作业。

见示意图一：

钻导向孔

钻机被安装在入土点一侧，从入土点开始，沿着设计好的线路，钻一条从入土点到出土点的曲线，作为预扩孔和回拖管线的引导曲线。

控向设备采用英国Sharewell公司生产的MGS定向系统。

为防止钻孔时导向孔与设计穿越曲线的偏移，必要时将布置人工磁场（Tru-Truckersystem）确保穿越的精度。

预扩孔和回拖产品管线：

一般情况下，使用小型钻机时，直经大于200毫米时，就要进行予扩孔，使用大型钻机时，当产品管线直径大于Dn350mm时，就需进行预扩孔，预扩孔的直径和次数，视具体的钻机型号和地质情况而定。

回拖产品管线时，先将扩孔工具和管线连接好，然后，开始回拖作业，并由钻机转盘带动钻杆旋转后退，进行扩孔回拖，产品管线在回拖过程中是不旋转的，由于扩好的孔中充满泥浆，所以产品管线在扩好的孔中是处于悬浮状态，管壁四周与孔洞之间由泥浆润滑，这样即减少了回拖阻力，又保护了管线防腐层，经过钻机多次预扩孔，最终成孔直径一般比管子直径大200mm，所以不会损伤防腐层。

见示意图二：

预扩孔和示意图三：

回拖管线。

在钻导向孔阶段，钻出的孔往往小于回拖管线的直径，为了使钻出的孔径达到回拖管线直径的1.3～1.5倍，需要用扩孔器从出土点开始向入土点将导向孔扩大至要求的直径。

在钻导向孔阶段，钻出的孔往往小于回拖管线的直径，为了使钻出的孔径达到回拖管线直径的1.3～1.5倍，需要用扩孔器从出土点开始向入土点将导向孔扩大至要求的直径。

地下孔经过预扩孔，达到了回拖要求之后，将钻杆、扩孔器、回拖活节和被安装管线依次连接好，从出土点开始，一边扩孔一边将管线回拖至入土点为止。

在回拖时进行连续作业，避免因停工造成阻力增大。

管线回拖前要仔细检查各连接部位的牢固。

为保证回拖的顺利和防腐层不受破坏，将采取以下措施：

1）管线回拖，采用发送沟的方式进行。

在挖发送沟时，计算好管线进入孔洞的这一段发送沟的坡度，确保发送沟与穿越孔洞的圆滑平缓。

2）在回拖作业时，增加高润滑泥浆，使高润滑泥浆象薄膜一样附着于防腐层表面，保护防腐层。

3）回拖前后，准备好补口、补伤材料和器具及电火花检漏仪，安排专人巡视管线。

5.水平定向钻施工的特点：

5.1定向钻穿越施工具有不会阻碍交通，不会破坏绿地，植被，不会影响商店，医院，学校和居民的正常生活和工作秩序，解决了传统开挖施工对居民生活的干扰，对交通，环境，周边建筑物基础的破坏和不良影响。

5.2现代化的穿越设备的穿越精度高，易于调整敷设方向和埋深，管线弧形敷设距离长，完全可以满足设计要求埋深，并且可以使管线绕过地下的障碍物。

5.3城市管网埋深一般达到三米以下，穿越河流时，一般埋深在河床下9—18米，所以采用水平定向钻机穿越，对周围环境没有影响，不破坏地貌和环境，适应环保的各项要求。

5.4采用水平定向钻机穿越施工时，没有水上、水下作业，不影响江河通航，不损坏江河两侧堤坝及河床结构，施工不受季节限制，具有施工周期短人员少、成功率高施工安全可靠等特点。

5.5与其它施工方法比较，进出场地速度快，施工场地可以灵活调整，尤其在城市施工时可以充分显示出其优越性，并且施工占地少工程造价低，施工速度快。

5.6大型河流穿越时，由于管线埋在地层以下9—18mm，地层内部的氧及其他腐蚀性物质很少，所以起到自然防腐和保温的功用，可以保证管线运行时间更长。

6.地貌恢复

回拖完成以后，设备退场，然后进行场地清理、发送沟回填地貌恢复。

7.施工期施工人员

项目经理1人、技术员1人、安全员1人、土方人员2-3人、钻机手1人、检测员1人、施工人员2-3人；

第二节PE、钢管管道工程

（一）管道设计

1、一般规定

<1>PE燃气管道分别分SDR11和SDR17.6两系列。

SDR11系列宜用于输送人工煤气、天然气、液化石油气（气态）；SDR17.6系列宜用于输送天然气。

所输送燃气质量应符合国家现行标准的规定。

<2>输送不同种类的最大允许工作压力应符合表1的规定：

表1不同种类燃气的最大允许工作压力

燃气种类

最大允许工作压力（Mpa）

SDR11

SDR17.6

天然气

0.400

0.200

液化石油气（气态）

0.100

-

人工煤气

0.005

-

注：

SDR为标准尺寸比，即：

公称外径与壁厚之比。

<3>PE燃气管道在输送其他成分组成的燃气时，必须经过充分论证，并在安全性能得到保证后，可参考以上相似的气种确定允许工作压力。

PE燃气管道在输送不含冷凝液的人工煤气时，工作压力可适当提高，但不宜超过0.2Mpa；PE燃气管道在输送不含冷凝液的气态液化石油气时，工作压力可适当提高，但不宜超过0.3Mpa。

<4>PE燃气管道最大允许工作压力，在不同温度下的允许工作压力还应符合表2的规定：

表2不同温度下的允许工作压力

工作温度t（℃）

允许工作压力（Mpa）

SDR11

SDR17.6

-20﹤t≤0

0.1

0.0075

0﹤t≤20

0.4

0.2

20﹤t≤30

0.2

0.1

30﹤t≤40

0.1

0.0075

2、管道布置

<1>PE燃气管道不得从建筑物和大型构筑物的下面穿越；不得在堆积易燃、易爆材料和具有腐蚀性液体的场地下面穿越；不得与其他管道或电缆同沟敷设。

<2>PE燃气管道与供热管之间水平净距不应小于表3的规定。

表3PE燃气管道与供热管之间水平净距

供热管种类

净距（m）

备注

t﹤150℃直埋供热管道

燃气管埋深小于2m

供热管

3.0

回水管

2.0

t﹤150℃热水供热管沟

1.5

蒸气供热管沟

t﹤280℃蒸气供热管沟

3.0

PE管工作压力不超过0.1Mpa燃气管埋深小于2m

<3>PE燃气管道与各类地下管道或设施的垂直净距应符合表4的规定。

表4PE燃气管道与各类地下管道或设施的垂直净距

名称

净距（m）

管道在该设施上方

管道在该设施下方

给水管燃气管

-

0.15m

0.15m

排水管

-

0.15m

0.2m加套管

电缆

直埋

0.5m

0.5m

在导管内

0.2m

0.2m

供热管道

T﹤150℃直埋供热

0.5m加套管

1.3m加套管

T﹤150℃

热水供热管沟、蒸气供热管沟

0.2m加套管或0.4m

0.3m加套管

T﹤280℃蒸气供热管沟

1m加套管，

套管有降温措施可缩小

不允许

铁路轨底

-

-

1.2m加套管

<4>PE燃气管道埋设的最小管顶覆土厚度应符合下列规定：

（1）埋设在车行道下时，不宜小于0.8m；

（2）埋设在非车行道下时，不宜小于0.6m；

（3）埋设在水田下时，不宜小于0.8m

当采取行之有效的防护措施后，上述规定可适当降低。

<5>PE燃气管道的地基宜为无尖硬土石和无盐类的原土层，当原土层有尖硬土石和盐类时，应铺设细沙或细土。

凡可能引起管道不均匀沉降地段，其地基应进行处理或采取其他防沉降措施。

<6>PE燃气管道在输送含有冷凝液的燃气时，应埋设在土壤冰冻线以下，并应设置凝水缸。

管道坡向凝水缸的坡度不宜小于0.003。

<7>中压PE燃气管道干管上，应设置分段阀门，并应在阀门两侧设置放散管。

中压PE燃气支管起点处也应设置阀门。

低压PE燃气管道可不设阀门。

阀门宜设置在阀井内。

<8>PE燃气管道不以直接引入建筑物内或直接引入附属在建筑物墙上的调压箱内。

当直接用PE燃气管道引入时，穿越基础或外墙以及地上部分的PE燃气管道必须采取应用套管保护。

<9>燃气管道不宜直接穿越河底。

（二）管道连接

1、一般规定

<1>PE燃气管道连接前应对管材、管件及附属设备按设计要求进行核对，并应在施工现场进行外观检查，符合要求方准使用。

<2>PE燃气管道连接应采用电熔连接（电熔承插连接、电熔鞍形连接）或热熔连接（热熔承插连接、热熔对接连接、热熔鞍形连接），不得采用螺纹连接和粘接。

PE管道与金属管道连接，必须采用钢塑过渡接头连接。

<3>PE燃气管道不同连接形式应采用对应的专用连接工具。

连接时，不得使用明火加热。

<4>PE燃气管道连接宜采用同种牌号、材质的管材和管件。

对性能相似的不同牌号、材质的管材与管材或管材与管件之间的连接，应经过试验，判定连接质量能得到保证后，方可进行。

<5>PE燃气管道连接的操作工人上岗前，应经过专门培训、考试和技术评定合格后，方可上岗操作。

<6>在寒冷气候（-5℃以下）和大风环境条件下进行连接操作时，应采取保护措施，或调整连接工艺。

<7>PE燃气管材、管件存放处与施工现场温差较大时，连接前，应将管材和管件在施工现场放置一定时间，使其温度接近施工现场温度。

<8>PE燃气管道连接时，管端应洁净。

每次收工时，管口应临时封堵。

<9>PE燃气管道连接结束后，应进行接头外观质量检查。

不合格者必须返工，返工后重新进行接头外观质量检查。

2、电熔连接

<1>电熔连接机具与电熔管件应正确连通，连接时，通电加热电压和加热时间应符合电熔连接机具和电熔管件生产厂的规定。

<2>电熔连接冷却期间，不得移动连接或在连接件上施加任何外力。

<3>电熔承插连接还应符合下列规定：

（1）电熔承插连接管材的连接端应切割垂直，并应用洁净棉布擦净管材和管件连接面上的污物，并应标出插入深度，刮除其表皮。

（2）电熔承插连接前，应校直两对应的待连接件，使其在同一轴线上。

<4>电熔鞍形连接还应符合下列规定：

（1）干管连接部位的管段下部应采用专用托架支撑，并固定、吻合。

（2）电熔鞍形连接前，应用洁净棉布擦净连接面上污物，并应用刮刀刮除干管连接部位外表面。

3、热熔连接

<1>热熔连接前、后，连接工具加热面上的污物应用洁净棉布擦净。

<2>热熔连接加热时间和加热温度应符合热熔连接工具生产厂和管材、管件生产厂的规定。

<3>热熔连接保压、冷却时间，应符合热熔连接工具生产厂和管材、管件生产厂的规定，在保压、冷却期间不的移动连接件或在连接件上施加任何外力。

<4>热熔承插连接应符合下列规定：

（1）承插连接管材的连接端应切割垂直，并应用洁净棉布擦净管材和管件连接面上的污物，标出插入深度，刮除其表皮。

（2）承插连接前，应校直两对应的待连接件，使其在同一轴线上。

（3）插口外表面和承口内表面应用热熔承插连接工具加热。

（4）加热完毕，待连接件应迅速脱离承插连接加热工具，并应用均匀外力插至标记深度，形成均匀凸缘。

<5>热熔对接连接应符合下列规定：

（1）对接连接前，两管段应各伸出夹具一定自由长度，并应校直两对应的连接件，使其在同一轴线上，错边不宜大于壁厚的10%。

（2）管材或管件连接面上的污物应用洁净棉布擦净，应铣削连接面，使其与轴线垂直，并使其与对应的待连接断面吻合。

（3）待连接的端面应用对接连接工具加热。

（4）加热完毕，待连接件应迅速脱离对接连接加热工具，并应用均匀外力使其完全接触，形成均与凸缘。

<6>热熔鞍形连接应符合下列规定：

（1）干管连接部位的管段下部应采用专用托架支撑，并固定、吻合。

（2）鞍形连接前，应用洁净棉布擦净连接面上污物，并应用刮刀刮除干管连接部位外表面。

（３）待连接面应用鞍形连接加热工具加热。

（４）待加热完毕，加热工具应迅速脱离待连接件，并应用均匀将鞍形管件压到干管连接部位，形成均匀凸缘。

4、钢塑过渡接头连接

<1>钢塑过度接头的PE管端与PE管道连接应符合本规程相应的电熔连接（电熔承插连接）或热熔连接（热熔承插连接、热熔对接连接）的规定。

<2>钢塑过渡接头钢管端与金属管道连接应符合相应的钢管焊接、法兰连接或机械连接的规定。

<3>钢塑过渡接头钢管端与钢管焊接时，应采取降温措施。

（三）管道敷设

1、一般规定

<1>PE燃气管道沟槽的沟底宽度可按下列公式确定：

（1）单管沟边组装敷设：

a=D+0.3

（2）双管同沟敷设：

a=D1+D2+S+0.3

式中

a——沟底宽度（m）；

D——管道公称外径（m）；

D1——第一条管道公称外径（m）；

D2——第二条管道公称外径（m）；

S——两管之间设计净距（m）；

<2>PE燃气管道敷设时，管道允许弯曲半径应符合下列规定：

（1）管段上无承插接头时，应符合表5的规定：

表5管道允许弯曲半径

管道公称外径D（mm）

允许弯曲半径R（mm）

D≤50

30D

50﹤D≤160

50D

160﹤D≤250

75D

（2）管段上有承插接头时，不应小于125D。

2、干管、支管敷设

<1>PE燃气道应在沟底标高和管基质量检查合格后，方准敷设。

<2>PE燃气管道宜蜿蜒状敷设，并可随地形弯曲敷设。

<3>PE燃气管道敷设时，宜随管走向埋设金属示踪线；距管顶不小于300mm处理埋设警示带，警示带上应标出醒目的提示字样。

<4>PE燃气管道下管时，应防止划伤、扭曲或过大的拉伸和弯曲。

<5>盘管敷设采用托A管法施工时，拉力不得大于管材屈服拉伸强度的50%。

3、插入管敷设

<1>PE燃气管道插入管敷设，插入起始段应挖出一段工作坑，其长度满足施工要求。

<2>PE燃气管道插入施工前，应适用清管设备清除旧管内壁沉积物、锐凸缘和其他杂物，并采用压缩空气吹净管内杂物。

<3>PE燃气管道插入施工前，应对已连接好的PE燃气管道进行气密性试验，试验合格后，方可插入施工。

插入后，应对插入管进行强度试验。

<4>插入施工时，必须在旧管插入端加上一个硬度比插入管小的漏斗形导滑口。

<5>插入管采用托管法施工时，拉力不得大于管材屈服拉伸强度的50%。

<6>插入管各管段端口环形空间应用O形橡胶密封圈、塑料密封套或填缝材料密封。

<7>在两插入段之间，必须留出冷缩余量和管道不均匀沉降余量，并在每段适当长度加以铆固或固定。

4、管道穿越敷设

<1>PE燃气管道穿越铁路、道路和河流的敷设期限、程序以及施工组织方案，应征得有关管理部门的同意。

<2>PE燃气管道穿越工程采用打洞机械施工时，必须保证穿越段周围建筑物、构筑物不发生沉陷、位移和破坏。

（四）试验与验收

<1>PE燃气管道试验合验收应符合现行行业标准《城镇燃气输配工程施工及验收规范》（CJJ-33-89）第七章第一节的规定。

<2>PE燃气管道系统安装完毕，在外观检查合格后，应对全系统进行分段吹扫。

吹扫合格后，方可进行强度试验和气密性试验。

在强度试验时，使用洗涤剂或肥皂液检查接头是否漏气，应在检查完毕后，及时用水冲去检漏的洗涤剂或肥皂液。

<3>吹扫与试验介质宜用压缩空气，其温度不宜超过40℃。

<4>压缩机出口端应安装分离器和过滤器，防止有害物质进入PE燃气管道。

<5>PE燃气管道的强度试验压力应为管道设计压力的1.5倍。

中压管道最低不得小于0.03Mpa；低压管道最低不得小于0.05Mpa。

<6>PE燃气管道进行强度试验时，应缓慢升压，达到试验压力后，应稳压1h，不降压为合格。