燃气管道非开挖定向钻穿越方案.docx
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燃气管道非开挖定向钻穿越方案
德清县新安镇天然气利用工程项目配套
天然气管网工程
非开挖定向钻穿越长陶淇湾
施工方案
编制：
审核：
批准：
第一章编制依据
1、设计图纸
2、施工地区的水文、地质勘查资料
3、相关的技术标准、规范和规程
《输气管道设计规范》（GB50251-2003）
《原油和天然气输送管道穿跨越工程设计规范-穿越工程》（SY/T0015.1-98）
《油气长输管道工程施工及验收规范》（GB50369-2006）
《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236-98）
《钢质管道焊接工艺规程》（SY/T4103-2006）
《管道下向焊接工程规程》（SY/T4071-93）
《石油天然气金属管道焊接工艺评定》（SY/T0452-2002）
《油气输送用钢质弯管》（SY5257-2004）
《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》（SY/T0413-2002）
《钢质管道单层熔结环氧粉末外涂层技术规范》（SY/T0315-2005）
《钢质管道聚乙烯胶粘带防腐层技术标准》（SY/T0414-98）
《埋地钢质管道外防腐层和保温层现场补口补伤施工及验收规范》（SY4058-93）
《管道干线标记设置技术规定》（SY/T6064-94）
《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部分：
A级钢管》（GB/T9711.1-1997）
《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第2部分：
B级钢管》（GB/T9711.2-1999）
《石油天然气钢质管道对接焊缝射线照相及质量分级》（SY4056-93）
《石油天然气钢质管道无损检测》（SY/T4109-2005）
《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB/T8923-1988）
《石油天然气管道穿越工程施工及验收规范》（SY/T4079-1995）
《钢质管道焊接及验收》（SY/T4103-2006）
4、施工现场勘察。
第二章工程概况
本工程为德清县新安镇天然气利用工程配套天然气管网工程，在新安镇沟里村处进行非开挖定向钻穿越陶淇湾天燃气管道铺设。
根据现场实际测量陶淇湾宽度约60m。
水面宽度约400m，由东向西穿越为Φ273×7.1mm的钢管。
根据设计和规范要求，定向钻穿越钢管弯曲率按1500D计算，此工程管道长度为920m。
施工范围为沿江高等级公路北侧农田至新沟河北侧农田之间，平面里程号为K0+100—K1+020，工程地质及地下管线情况：
施工前在定向钻穿越出、入土点均设置工作坑，根据对施工地点附近情况的勘察，该工程地层基本情况为淤泥质粘土层及黄泥土。
为了确保工程顺利进行，施工前建设方宜提供本次施工段地堪报告，依据有效的科学依据，才能高质量、高标准地完成施工任务。
根据现场情况制定如下施工方案：
1、根据场地情况、设计及规范要求，保证管道正常回拖，并将管道稳定埋设在河床最低处下大于6.0m位置，设计入地角8度，出土角为6度，最终回扩直径为管道的1.2～1.5倍。
2、将陶淇湾南岸里程号K1+020处作为钻机摆放场地，陶琪湾北岸作为入土点场地。
出土处挖一个泥浆储存坑。
3、施工程序示意图：
第三章工程特点
一、穿越地貌情况
穿越陶淇湾处，两侧是鱼塘、农田，由于施工设备较重，为防止设备陷入农田中，施工时在设备停放处铺设钢板。
本工程施工要求“精、准、快”：
（1）工程管理人员精力充沛、年富力强，施工人员素质高；
（2）施工要求高，追求一流质量；
（3）遇有突发事情或有现况不符情况迅速反馈，及时与设计、监理、建设单位联系，能迅速作出合理的应对措施。
二、牵引施工
该工程采用水平钻机钻孔牵引管道的施工方法。
由于涉及面广，如何确保工程质量，确保施工安全是本工程重点控制的一方面。
水平导向钻进法的主要特点是：
可根据预先设计好的铺管线路驱动装有契形钻头的钻杆从地面钻入，地面仪器接收由地下钻头内传送器发出的信息，控制钻头按照预定的方向绕过地下障碍物直达目的地，然后卸下钻头换装适当尺寸和特殊类型的回程扩大器，使之能够在拉回钻杆的同时将钻孔扩大至所需直径，并将需要铺装的管线同时返程牵回钻孔入口处。
在整个工作中，混合机组提供的钻孔混合液不断地从钻头的钻口嘴喷出，用以润滑钻头，钻杆和加固钻道，以提高整个工程的工作效率。
第四章施工部署
高质量完成工程是建设单位要求的，更是我公司所追求的。
为了达到上述目的，必须加强有力的项目质保体系，按项目组织机构成立非开挖穿越工程组，现场设专职安全员。
一、施工准备
1、组织机构
我公司在承接该项目后，充分总结以往本公司在同类施工中取得的经验，结合本工程实际，精心组织队伍，采取切实可行的管理方法，保质保量按期完成施工任务。
同时调配公司精干的管理人员和技术人员承担该施工作业。
2、技术准备
由项目经理、项目工程师负责组织工程技术人员、各职能部门人员认真学习施工图及相关的规范标准，组织编写施工方案，经审核批准后的施工方案，立即发至各部门，并组织作业人员认真学习、领会，真正起到指导施工作用。
3、定向钻机选用
根据现场的地形及地质条件、新沟河定向钻穿越施工设计图、施工技术措施等因素，综合考虑：
钻孔设备采用ZT—85吨水平定向钻机施工，该钻机给进—回拖力为85～105吨。
控向系统采用美国DCI公司生产的新月蚀无线控向仪。
主要机械、设备见下表：
机械、设备及主要工具一揽表
序号
设备名称
规格型号
数量
状态
1
水平定向钻机
ZT—85
1台
完好
2
泥浆系统
5m3
1套
完好
3
控向系统
美国DCI公司新月蚀控向仪
1套
完好
4
钻头
1套
完好
5
钻杆
φ89mm×6m
50根
完好
6
回扩钻头
350~450~550~680
4个
完好
7
挖掘机
CAT250
1台
完好
8
水泵
4寸
2台
完好
9
值班车
2辆
完好
10
对讲机
4部
完好
11
柴油发电机组
90KW
2台
完好
4、施工场地的布置
（1）陶琪湾北岸为入土点，需要施工场地面积约400m2，其中用于钻机、泥浆搅拌系统及钻进用材料等堆放场地约为150m2，其余用于临时堆放弃土。
在机坑内开挖一个3.0x2.0x4.0m的泥浆池作泥浆净化处理池，以便存放泥浆和雨水，采用一台潜水泵及时抽排处理后浆液，钻机作业、材料和搅拌系统设防雨棚，施工区采取必要的围护。
（2）陶淇湾南岸为出土点和钢管预制场地，应顺着穿越轴线在出土点前方占用长270m、宽15m的场地作为管道预制场地和挖掘机、装载机进出场地，同时考虑到出土坑所需场地。
3、临时设施分布图
15m
在距钻机5米处开挖深度3m、宽度2.5m、长度3m的入土坑，在一侧挖一条回水沟与泥浆储蓄池相连，使泥浆集中处理。
二、主要施工方法
1、测量放线
根据施工设计图的入点、出土点坐标放出轴线，同时放出施工场地边界线、出入土点基槽开挖的边界线。
2、导向钻进
（1）钻机的安装和调试
钻机安装在入土点，与出土点在同一轴线上，左右误差不超过30cm，钻机入土角为9°。
钻机就位后与地锚箱连接牢固，并将泥浆系统、钻杆、铺助动力源、工具房等全部安装到位，接好各种液压管线、泥浆泵及控制电缆等。
全部组装完毕，仔细检查确认后，设备进行试运转，调试钻机系统，认直观察各表盘指示是否正常，各操作手柄是否回位，调校控向系统，将测量数据存储在计算机内，调试泥浆系统。
（2）导向孔施工
导向孔施工是整个工程的关键，要严格按轨迹设计参数和水平定向钻进管线铺设工程技术规范施工。
本次选用φ150mm导向钻头，φ89加强钻杆进行导向孔的施工。
钻机导向孔的钻具组合为：
导向钻头+控向仪+钻杆，导向钻头里面的发射棒把信号发射到地面控向仪，便于随时掌握方位和深度。
在定向钻穿越施工过程中，随时根据显示器提供的数据与设计轨迹进行对比。
如果钻进轨迹出现偏差，则需将钻杆撤回重新钻，或向相反方向钻进矫正。
施工过程中谨慎处理控向数据，并适当控制钻进速度。
定向钻钻进曲线应严格按照穿越施工规范和设计图纸曲线要求进行，做好导向记录。
（3）反向扩孔
导向孔完成后，卸下钻头并安装回扩器进行逐级回扩，考虑到穿越管道直径较大，穿越长度长，地层复杂，最终回扩管道直径的1.2～1.5倍，做好扩孔记录。
（4）回拖管道
扩孔施工完毕后，将预先准备好的工作管道（各项工序均合格）一次性回拖拉入孔内。
回拖前仔细检查管道下的膨润土袋滑道是否垫好和硅芯管是否固定管上，同时在回拖的过程中不间断地对管道滑道进行检查修整，确保回拖管道防腐层完好。
管道在孔内的受力情况如图所示。
扩孔器连接完成后，送泥浆冲洗，检查泥浆喷嘴是否正常，确认合格后方可进行回拖，利用定向钻机的回拖动力通过钻杆将工作管拉入孔中，回拖施工应连续进行。
施工用钻机的回拖力为85t，完全满足施工要求。
工作管与回扩钻头连接如下图示：
在回拖的过程中应慢速回拖，同时观察回拖力的变化，若发现异常应立即停止，查明原因方可进行下一步工作，并做好回拖记录。
（5）采取如下措施防止回拖过程中防腐层破损
拖管前通过反复多次回扩，并增大回扩时的转速，不留孔内碎屑物，使孔壁表面更光滑，减少摩擦阻力，利于工作管回拖。
孔内充满优质钻进液，做到良好的润滑作用，同时因工作管密封在较浓的钻进液中处于悬浮状，有利保护钢管防腐层。
管线回拖过程中为防止地面摩擦破坏防腐层，地面采用每隔10米安放澎润土麻袋滑道，拖管时并在其上浇水或涂润滑油的方法进行润滑。
管线回拖过程中，防腐人员使用电火花检漏仪对管道逐根进行检查，发现漏点及时进行修补，保证进入孔内的每根管道防腐层都完好。
（6）泥浆的控制
采用钻机配套的泥浆搅拌系统进行泥浆搅拌，钻遇不同的地层采用不同的泥浆。
钻进中遇泥砂地层以澎润土泥浆为主，泥浆最基本的作用是维持孔壁的稳定性，防止空壁坍塌，冷却钻头，喷身钻进及润滑等功能，泥浆主要由清水、优质粘土（膨润土）配制而成，是一种无害的、符合环保要求的泥浆材料。
（7）泥浆的处理
按照国家环保要求施工，不使用有毒有害及污染环境的原材料施工，施工中排出的泥浆经沉淀处理后方可外排。
（8）精度、误差的控制
非开挖定向穿越施工技术是在不开挖地表的情况下，利用导向岩土钻凿技术，将一无线电发射器（探头）置入钻头盒内，导向钻进过程中，地面接收仪随时显示钻头的深度、倾角、温度等参数。
施工人员在地面导航仪和操作室内显示器引导下，从起点向终点钻一个与设计轨迹尽量吻合的导向孔，且垂直及平面误差控制在1.0%以内。
本钻机采用的是美国DCI公司的Eclipse导向仪。
Eclipse接收机有伸出的双臂，双臂的末端装有接收线圈，接收机通过双臂和机身内的线圈接收探头的信号，利用特殊的信号处理技术，实现探头位置的四箭头指示。
这是Eclipse最突出的特点。
其有两个导航模式，即定位模式和引导模式。
定位模式与传统的导航方法一样，用接收机去寻找探头的位置。
Eclipse采用了四箭头指示探头位置技术，箭头始终指向探头的位置，当接收机在探头正上方时四个箭头同时显示在屏幕上，因而可以在不停止钻进的情况下以最快的速度找到探头的准确位置。
引导模式是Eclipse特有的工作模式，将接收机放置在钻头预定要出到达的位置，同步显示器上有一组发光二级可以指示钻头是否偏离预定的轨迹以及偏离的方向和大小，钻机操作者根据这些指示及时地调整钻进方向，使钻头能准确地到达预定的位置（接收机的位置）。
在对大江大河导向孔施工时采用引导模式施工，其操作简单。
第五章场地的恢复
穿越段管线与开挖段管线连接后，即可进行场地的恢复。
在紧邻管线段采用细土回填，该回填过程中应避免砸伤、撞伤管道，严禁用掺杂块石等硬质杂物，以免损坏管道防腐层，由于施工地点位于农田内，工作坑和管道采用软泥回填至原地貌为止。
第六章施工进度安排
工程前期协调场地平整及出入土点土石方开挖2天，钻机安装调试1天、导向孔施工3天、回扩孔施工3天、回拖施工1天，合计工期10天。
第七章HSE管理
一、HSE管理方针
以人为本、预防为主、安全第一、健康至上、环保创优，通过科学管理，全面提高该项目部的经济效益和社会效益，为我国经济振兴做出贡献。
二、HSE管理目标
1、职工的健康、安全与环境管理意识不断提高，自我保护和生态保护能力明显加强。
2、防止一切伤害事故和中毒事故。
3、事故起数和经济损失保持最低。
4、医疗保健得到加强，职工健康水平不断提高。
5、对环境的不利影响得到有力的控制。
6、努力实现HSE事故零的目标。
三、HSE管理机构图
项目经理
四、定向钻穿越项目组岗位职责
1、穿越项目组组长
（1）对穿越项目HSE工作负全面责任，为穿越项目组HSE管理第一责任人。
（2）认真贯彻有关HSE方针、政策、法令和上级指示，审定本项目组的HSE工作计划，并组织实施，按规定落实HSE技措项目、经费和奖励基金。
（3）加强组织领导，建立健全HSE管理机构和HSE管理网，定期主持召开HSE领导小组会议，及时解决HSE工作中的重大问题，组织或参与重大事故的调查处理。
（4）组织项目HSE工作检查，认真履行承包职责，重视信息反馈，认真采取措施，消除事故隐患。
2、分管HSE工作的项目组副组长
（1）协助项目经理管理本项目的HSE工作，对本单位HSE工作负直接责任。
（2）负责组织审HSE规章制度、HSE奖惩方案、HSE技措项目（含经费）和重大隐患的整改方案。
（3）深入现场调查研究，了解HSE工作情况，发现问题和隐患及时处理，并组织制定防范措施。
发生重大事故时，应到现场组织调查处理。
（4）定期向HSE领导小组通报HSE工作情况，重大问题提交会议讨论。
3、穿越项目技术负责人
（1）对分管的HSE技术工作负全面责任。
（2）组织解决HSE工作中的重大技术问题，负责组织编制审定HSE标准、HSE技术操作规程，制定HSE技术措施。
（3）负责组织施工HSE风险评定预测，制定风险消减措施方案。
五、定向穿越作业指导书
1、测量放线：
技术人员和控向人员要按照设计确定出船员的中心线、入土点、出土点，在入土点侧测出钻机安放位置、地瞄箱、占地边界等；出土点侧测出焊接管线中心线及位置、占地边界等，现场测量完成后，技术人员要及时编写施工计划、方案及措施，并向施工人员技术交底。
2、场地、便道修整及设备就位；测定出施工场地后，对场地进行平整，消除影响施工的障碍物，保证车辆及吊装设备安全操作。
修筑施工便道，保证设备进出现场。
根据川渝地质及管径长度，配备一定数量的泥浆罐，准备好泥浆用料，并妥善保管好各类泥浆用料和油品，防止污染施工工地及水源。
3、钻导向孔及扩孔回拖
（1）钻进过程中，控向人员根据探测的各项参数，按照设计图纸要求指挥司钻随时调整钻具方向，遇到泥浆压力异常或仪表读书出现异常时，及时分析钻进情况并处理。
（2）根据地质情况控制好泥浆压力和泥浆数量。
（3）管子接线工作接好导向线，做好管子接线记录，接线时接线卡要夹紧，避免由于导向线的问题造成导向孔重复施工。
（4）起重工配合吊车装卸好钻杆，吊装杆使用的卡具有进行防滑处理，避免钻杆滑脱造成事故。
（5）设备维修人员做好巡回检查，填好记录，处理可能发生的设备故障。
（6）钻完导向孔后，分四级进行预扩孔作业，进行预扩孔施工时，要保证两岸通讯联系通畅，同时使用D200定向钻机配套的出土点紧急制动装置，以紧急情况下直接向钻机发出制动命令，停止一切钻机操作，防止人身伤害事故的发生。
（7）预扩孔完成后连接焊接的管线进行回拖，回拖作业为连续作业，以防钻孔塌方造成卡钻，同时两头要加强联系，及时处理异常情况。
（8）竣工收尾：
回拖成功后，焊工、管工及时对穿越管线两端进行封闭。
撤出施工设备后，恢复地形地貌，清理施工现场，做到工完场清。
六、HSE健康保护措施
1、对施工作业区进行调查，制定预防保障计划和实施方案。
2、对全体职工进行卫生保健知识和预防措施的教育。
3、对医务人员的医疗技术进行考核，持合格证上岗，建立医疗应急方案及应急处理报告制度。
4、对饮水源进行卫生调查和水质化验，达不到卫生标准的应进行消毒、净化处理，使水质达到要求。
5、炊管人员卫生应进行专门体检，持“健康合格证”上岗。
6、改进施工设备状态，控制噪声，加强个人防护，为操作人员配发耳塞、耳罩。
7、配发震动防护用品、设施、调整受振人员的休息，作业人员应带防尘口罩。
8、进行身体健康检查，有禁忌症者不得在禁忌环境下施工。
9、个人要注意防护，防止高温暴晒。
10、保证饮水供应，必要时补充钾、钠等无机盐。
11、发现有中暑先兆现象应及时采取防治措施，调整作业时间，避免高温期。
12、保证保暖防寒劳保服装的配发和穿戴。
13、随时掌握气象预报，雨、风天气做好预报和预防工作。
七、施工个人安全防护措施
1、各类施工人员首先应掌握本岗位安全作业措施，熟悉相关岗位安全作业规程。
2、自觉接收安全防护知识的教育。
3、穿戴和使用安全防护用品，包括：
安全帽、安全带、安全鞋、工作手套、专用工作服等。
4、对于违反安全措施，可能造成个人安全事故的施工指令有权提出疑问直至拒绝接受。
八、环境保护措施
1、施工前的人员培训
（1）认清环境保护的目的和指标。
（2）认识到遵守环境方针和工作程序，及符合环境设计要求的重要性。
（3）保护野生动物和职务的方法。
（4）减少、收集和处理废弃物的方法。
（5）管理、存放及处理危险品、燃油和机油的方法。
（6）保护水源的方法。
2、施工中采取的环保措施
（1）施工中遵守关于环保的制度和规定。
（2）落实各项规章制度和各级人员环境保护职责。
（3）实施具体的环境保护培训一级环保监督和检查。
（4）在施工带意外，不准随意砍伐，推到和轧压树木和植被。
（5）不准乱挖采野生植物，不准破坏动物巢穴，不准随意捕杀动物。
（6）凡受到施工车辆、机械破坏的地方都要修整，恢复原貌。
（7）在水土流失地段，采用边坡砌护、铺垫。
（8）不准乱丢废弃焊条头等弃物，不准乱倒废油、废液，要集中送到指定地处理，不准随便乱倒生活污水、垃圾，应将垃圾废弃物进行集中焚烧、深埋或送到指定地处理，不准向河流、湖泊中乱丢废弃物。
（9）路面穿跨时，应尽量选在控水期施工，施工时禁止将废弃物、垃圾留在路面上。
（10）不得随意破坏包括沟、坑、河道的自然地貌，不得破坏应设过水洞涵。
3、营地环境保护
（1）施工现场的临时营地的设置，应尽可能放在作业带上。
（2）保护营地内清洁，不准乱扔废物。
（3）尽可能不用下渗的方式处理废水，一面破坏浅层水源。
（4）所有垃圾和生活污水都集中处理。
（5）可能造成严重烟雾和有刺激味的材料不应燃烧。
第八章应急抢险救助方案
一、方针、目标、组织机构、指挥、责任
1、方针
以人为本、安全第一，抢险减灾、避免损失。
2、目标
防止事故发生、减少人身伤亡、避免经济损失，确保工程顺利施工。
3、组织机构
项目部成立事故应急抢险处理领导小组。
组长：
项目经理
副组长：
副经理
成员：
技术负责人、施工员、质检员、材料员、安全员、资料员、各队长及班组长、驾驶员等
4、指挥、责任
项目经理对施工中发生事故应急抢险求援负全面责任。
事故应急抢险处理总指挥由项目总工负责技术处理。
事故应急抢险处理副总指挥、项目副经理负责后勤、事故处理。
二、土层变形应急预案
施工过程中应加强对沿线的观测，发现有异常情况及时汇报并采取如下措施：
1、及时停止作业；
2、分析异常情况直接诱因；
3、必要情况下听取建设单位、监理单位、设计单位意见终止作业。
三、拖管过程中拖力大时的应急措施：
1、及时分析拖力异常原因；
2、调节泥浆配比；
3、挖机在后端进行助推。
四、冒浆应急措施：
1、穿越过程中若出现冒泥浆现象，适当降低泵量、泵压；
2、施工中若出现冒浆情况，及时向监理、建设、设计单位汇报情况，避免因冒浆影响路面的安全。
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