定向钻穿越施工组织设计.docx
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定向钻穿越施工组织设计
镇荣公路定向钻穿越工程
施工组织设计
编制:
审核:
批准:
编制单位：
中石化南京工程有限公司镇江盐化工程项目部
编制日期：
二0一一年十一月
镇荣公路定向钻穿越施工组织设计
1编制依据
本施工组织设计依据建设单位提供的施工技术要求，国家现行的法令、法规，地区行业颁发的安全、消防、环保、文物等管理规定及相关的施工技术标准及验收规范编制。
2工程概况
2.1工程简介
本工程为镇荣公路定向钻穿越工程，工程位于江苏省镇江市荣炳镇境内，定向钻穿越镇荣公路铺设φ457×10mm钢管2道，设计长度每道561.82m，φ559×10mm钢管1道，设计长度561.82m，穿越管材采用3PE加强级外防腐直缝电阻焊钢管。
2.1.1平面位置与地形地貌
镇荣公路为镇江市至荣炳镇唯一主干道，车流量较大。
穿越段位于镇江市荣炳镇境内，属地势较为平坦,周围有部分民宅和大片农田。
经现场实地勘察，设备进出场较为方便，出、入土点为大片的农田，入土点需征用30×50m钻机场地，出土点征用30×30m+320×12m的作业场地。
2.1.2穿越段地质构成特征
根据现场调查分析说明，在勘察揭露深度及实际穿越范围内，平流闸大坝穿越地层可分为3层，现分述如下：
1．填土层
棕褐色，湿，未压实，以亚粘土为主，含植物根须,层厚2米，层底标高0.68m。
2．亚粘土层
灰褐,深灰色,软塑,湿,以粘粒、粉粒为主，粘性稍好，层厚1.8米层,底标高-1.12m。
3．细砂层
灰褐,中密,饱和,以细砂为主,含粉砂、粘粒及少量腐木和贝壳碎屑局部夹亚粘土薄层，层厚30m层底标高-29.43m。
2.2本标段自然社会条件
本工程进场条件较好，工程现场距离镇荣公路较近.
2.3主要工程量
序号
项目
单位
数量
备注
一
管道组焊
1
镇荣公路定向钻穿越Φ457*10,钢管组焊
m
1123.64
2
镇荣公路定向钻穿越Φ559*10,钢管组焊
m
561.82
二
防腐补口
1
镇荣公路定向钻穿越管道补口
个
138
三
定向钻穿越
镇荣公路穿越Φ457*10管道穿越
m
1123.64
镇荣公路穿越Φ559*10管道穿越
m
561.82
四
其他
1
管口焊缝自动超声波探伤
道口
46
2
管口焊缝爬行器X光照相
道口
46
3
入土端施工便道
m
600
4
出土端施工便道
m
600
2.4主要设备、材料和特殊材料情况
2.4.1根据本工程施工难度，拟定采用DDW500水平导向钻机，MGS导向系统、石油钻井用泥浆配制系统以及泥浆回收系统。
穿越工程名称
长度
采用钻机
控向系统
泥浆系统
型号
吨位
镇荣公路定向钻穿越（Φ457*10）
561.82m
DDW500
50
MGS导向系统
SJ-400
2.4.2本工程焊接采用半自动下向焊进行施焊。
采用Φ3.2E6010焊条进行打底作业，采用E71T8焊丝进行填充、盖面作业（焊丝等焊接参数以设计变更为准）。
防腐采用加强级三PE，主管防腐前应对管道进行除锈。
补口采用热收缩带。
3施工部署
3.1项目组织
3.1.1项目组织机构
为了能优质、高效、安全、按期完成工程施工任务，项目组织机构设置如图：
（见附表）
3.1.2施工人员配备表
3.2部门职责
3.2.1项目经理部
对整个工程的质量、安全、进度、环保等方面负全责，对工程施工进行总体协调管理，负责对业主、监理、地方政府等部门的联系工作。
3.2.2项目经理
⑴全面负责组织工程的实施，对工程的质量、进度和HSE负领导责任。
⑵组织编制项目施工实施计划，确保按期完工。
3.2.3项目副经理
⑴负责项目施工组织与现场管理。
⑵参与项目重大问题的讨论与决策。
3.2.4项目总工程师
⑴负责项目的技术和质量管理，对重大技术和质量问题的解决进行决策。
⑵负责项目的培训工作。
3.2.5生产技术部
⑴参与组织有关施工准备工作。
⑵组织内部图纸会审和技术交底，编制施工组织设计和施工技术方案、措施。
3.2.6质量安全部
⑴组织建立项目质量、HSE管理体系。
⑵按公司的方针和目标进行质量和HSE管理，编制项目HSE计划书。
3.2.7经营部
⑴严格执行国家的各项财务政策和公司有关规定。
⑵做好现金收付和银行结算工作。
4工程施工方案
4.1施工工序流程
4.2施工前准备
4.2.1测量放线
4.2.1.1施工前请设计和业主现场代表进行现场交底、交桩。
交桩后，按设计图纸和交底要求进行放线。
4.2.2施工区域场地平整
4.2.2.1施工便道修筑
出、入土点进场道路路桥施工单位已经修筑可以借用，进场前仅需平整。
镇荣公路
4.2.2.2施工场地清理
（1）钻机施工场地（入土点）：
按照《钻机施工平面布置图》，应在施工便道修筑标准的基础上，在相关设备摆放区内铺油管排或钢板，形成30×30m的施工作业场地。
（2）焊接预制场地（出土点）：
按照施工规范要求，用推土机推出一条或两条大于穿越管线长度20米，宽度不小于12米的焊接预制作业场地，以及20×30m的出土点作业场地，并平整压实，以便管道预制，在回拖管线时挖发送沟。
4.2.2.3挖泥浆池及发送沟
（1）出土点、入土点各挖一个长10m×宽8m×深2.5m，坡比1∶0.67的泥浆回收池。
挖排水沟2条：
长20m、宽1.0m、深1.5m；
（2）挖发送沟457米。
4.2.2.4钻机地锚固定
因该工程回拖拉力较大,必须加强钻机锚桩固定。
采用地锚箱和锚桩联合固定的形式。
地锚箱尺寸为：
6000×2200×2000mm；地锚箱前打入φ219*6m钢管8根，然后互相连接在一起，形成网状结构，增加其牢固性。
连接方式如下图。
○管桩
12米长，1.8米深，0.5米厚钢挡板○
○
○
○
○
○
连接槽钢○
4.3运布管及钻具倒运施工措施
4.3.1穿越所使用的管道由业主委托物流单位运至穿越施工现场的钢管临时堆放场；自入土点经坝堤水泥路、平流水道堤坝到达出土点，单程约0.3公里，８米解放拖车运输。
4.3.2防腐管运输与防腐层保护措施
4.3.2.2管材拉运时的外防腐层保护
（1）管材拉运前，在管段中转站对防腐管壁厚度、圆度、坡口逐根验对。
防腐层有损坏的地方，用标志笔作记录便于修补。
（2）管材的拉运采用专用运管车，在车上安装拉管专用的弧形管架。
弧型管架上铺垫橡胶板，确保管件的防腐层不受损害。
4.3.3管口保护
管段的管口质量关系到管道安装质量和使用寿命，对于在运输和保管过程中可能对管口造成损伤问题，应给予充分的注意，防腐完的管道用硬塑料管帽加以保护。
4.3.4布管
4.3.4.1将钢管用爬犁由临时钢管堆放场运至组焊现场。
按放线放出的布管中心线的位置进行布管，布管时应注意首尾衔接，相临两管口应呈锯齿形错开。
布管前，逐根测量管口周长、直径匹配对口，以保证组对和焊接质量。
4.4组对焊接措施
4.4.1坡口加工
4.4.1.1坡口采用机械加工或火焰切割。
加工后的坡口如有卷边、损坏，应按焊接工艺评定要求用锉刀或电动砂轮修复。
4.4.2管道组对
4.4.2.1用直尺或自制卡规检查管口椭圆度，采用胀管器、千斤顶等专用找正工具进行管口矫正。
4.4.2.2管口组对的错边量均匀分布在圆周上，根焊完成后，禁止校正管子接口的错边量，严禁用锤击方法强行组对管口。
4.4.2.3组焊直管段组对采用对口器，两相邻钢管的原有焊缝在对口时相互错开距离不小于100mm。
根焊道焊接完毕后方可拆卸对口器，移动对口器时，管子应保持平衡。
4.4.2.4管道组对完毕，由操作者按以下标准进行对口质量检验，填好组对记录，并与焊工进行工序交接，经监理复查合格后方可允许焊接。
4.4.3管道焊接施工与质量保障措施
本工程的钢管钢材等级为X65，管型为直缝埋弧焊钢管，管道的焊接采用下向焊
接焊接工艺。
施工时应严格按照焊接工艺评定的焊接参数进行施焊。
4.4.3.1焊接准备
被焊接表面应均匀、光滑，不得有起鳞、磨损、铁锈、渣垢、油脂和其他影响焊接质量的有害物质；管内外表面坡口两侧25mm范围内应清理至显现金属光泽。
接头坡口角度、钝边、间隙、对口错边量应符合焊接工艺规程的要求。
4.4.3.2焊口预热
焊口全部进行预热，其参数由《焊接工艺评定》确定，为保障预热温度均匀，预热时采用测温笔或表面温度计在距管口50mm处均匀测量圆周上的8点。
热源撤走后，尽快开始焊接。
4.4.3.3施焊顺序
焊接采用手工焊焊接，打底、填充、盖面由2名焊工对向施焊。
4.4.3.4焊接操作及要求
（1）焊工培训阶段，由专业技术人员及电焊工在焊接工艺规范范围内有针对的选择最佳焊接参数，加以推广。
焊工需持有上岗证方可进行施焊。
（2）焊接前，管口准备和焊前准备工作应达到工艺规程要求。
（3）焊前应在焊接试板上试焊，调整焊接参数。
（4）焊接时，应严格执行焊接工艺规程。
在两名焊工收弧交接处，先到达交接处的焊工应多焊部分焊道，便于后焊焊工的收弧。
4.4.3.5焊缝检验及验收
（1）焊缝外观成型均匀一致，焊缝及其附近表面上不得有裂纹、未熔合、水孔、夹渣、飞溅、夹具焊点等缺陷。
（2）焊缝表面不应低于母材表面，焊缝余高不大于1.6mm、局部不得大于3mm，超标部分可以进行打磨，但不能伤及母材并与母材进行圆滑过渡。
4.4.3.6无损检测
所有现场环向焊缝进行100％射线探伤和100%超声波探伤。
射线探伤按《钢熔化焊对接接头射线照相及质量分级》的规定执行，II级以上为合格；超声波探伤按《钢熔化焊对接接头射线照相及质量分级》的规定执行，Ⅰ级以上为合格。
4.4.3.7返修
（1）进行返修前，先将返修表面的铁锈等杂物清理干净；
（2）每处返修焊缝的长度不小于50mm，用角向磨光机将焊接缺陷找出，并彻底清除干净，且修磨出便于焊接的坡口形状；
4.5管道清管、试压措施
4.5.1管道试压清扫时的控制
4.5.1.1为避免管道清扫对管线的损伤，管道清扫时采用皮碗式清管器。
4.5.2清扫方案
4.5.2.1管道清扫的目的是清扫管内的杂物，排除管道的隐患和缺陷，取得较大的安全度，保证管道运行的安全。
定向钻穿越段清扫应在回拖之前进行。
4.5.2.2清管器的选择
施工中，清管器既应满足清扫要求，又不损伤管线。
我们采用皮碗式清管器。
每段管道，至少1次清扫，直至达到规范要求。
4.5.2.3空压机的配置
为保证管道清扫的质量，我们在施工中采用一台压风机，控制清管器的运行速度在5—6km。
稳压期间对管道进行检查，无异常现象，继续升压至强度试验压力3.0MPa，稳压4小时。
强度试验合格后，缓慢降压至严密性试验压力2.0MPa，进行严密性试验，稳压24小时。
（3）稳压时间在管道两端压力平衡后开始计算。
（4）严密性试验合格后，将试压管段两端放空阀打开进行放空，将管道内压力降为常压。
（5）管道试压合格后，切割连通阀门，在管道两端安装收发球筒，进行通球。
4.6补口、补伤施工与质量保障措施
定向钻穿越管道外防腐涂层采用加强级三层PE，管道补口补伤方式为热缩套。
4.6.1施工工序：
4.6.2补口补伤施工方法及技术要求
4.6.2.1工序流程图：
4.6.2.2施工措施
安装、加热组与喷砂除锈组配合施工，分工协作，及时完成各自工作。
喷砂除锈设备及石英砂用一辆运输车背负进行施工。
（1）管口清理:
管口清理时，两人在管口两侧同时进行。
将环向焊缝及两侧防腐涂层各150mm范围内的毛刺、焊渣、飞溅物、焊瘤、污物、油和其它一些对涂层质量有影响的杂物清理干净；切除焊口两侧涂层的翘边、生锈、开裂等，一直切到防腐涂层完全粘附为止，涂层切成坡角，且切口与环形焊缝平行。
（2）除锈、清除灰尘:
喷砂时用防护罩把环向焊缝两边涂层保护好。
喷砂连续进行，一侧喷砂除锈完后，马上到管子另一侧进行喷砂除锈，喷枪与管道表面保持垂直，喷枪以匀速沿管道轴线往复移动，从管顶到管底逐步进行。
喷砂时戴防护面罩，对面不要站人。
当管子表面呈现金属本色，没有黑色或红色斑点时停止喷砂进行自检。
（3）管口加热、测温
加热方法同预热，加热温度70-80℃。
加热后用测温仪测量管顶、侧面、管底4点处的温度，4点温差≯±5℃。
（4）热收缩带套定位:
底漆均匀涂刷好后，按热收缩带安装使用说明要求将热收缩带两端加热，并使其粘接在一起成为环型套。
然后将热收缩带移至焊口，使焊道位于收缩带中间。
（5）加热热收缩套:
热收缩套定位后，管道两侧同时加热，用火焰喷枪先从中间位置沿环向均匀加热，使中央部位首先收缩，然后从中央向一边均匀移动火焰喷枪，从管顶到管底逐步使热收缩套均匀收缩，同时用手挤压整平，将空水完全排出，再用胶辊滚压，使之粘结牢固平整。
一端加热收缩完毕后，立即用同样方法加热另一端，直到端部周向底胶均匀溢出，把溢出的底胶刮平。
（6）补伤措施
a直径≤30mm的损伤（包括针孔），采用补伤片补伤；直径>30mm的损伤，先用补伤片进行补伤，然后用热收缩带包覆。
b补伤后的外观100%目检，100%电火花检漏检查，不合格则重新补。
c粘结力检查每100个补伤抽查一个，方法同补口。
不合格加倍抽查，还不合格这段管线全部重新补伤。
（7）检验、检漏及处理措施
a补口时对外防腐层进行目检和第一次电火花检漏，发现漏点及时补伤。
b管口清理、喷砂除锈、管口加热、热收缩带安装均按规范要求进行100%目检，如不合格重新处理。
c热收带带加热完成后，外观进行100%目检，如有皱折、鼓泡、贴和不紧马上进行修缮，无法修缮或表面有烧焦碳化的切除后重新安装。
穿越管线回拖前进行第二次电火花检漏，重点是管子与垫管土堆的接触面，由于第一次检漏时该面向下，没有暴露出来，管线吊起后仔细进行检查，发现漏点马上补伤。
4.7定向钻施工措施
4.7.1定向钻穿越流程
4.7.3钻导向孔
4.7.3.1钻机及配套设备就位
按施工布置图将钻机及附属配套设备安放在预定位置，进行系统连接、试运转，保证设备正常工作。
施工由4000×2200×2000×δ20mm的钢板箱作为地锚,必要时装满沙子提高其稳定性,将钻机前端固定在地锚箱上。
4.7.3.2导向轨迹确定
导向轨迹的确定应执行设计和规范要求，主要考虑以下因素：
●满足规范要求的最小曲率半径。
即：
R=1500Dn。
●满足穿越公路和河流安全规范要求；
●选择最佳主力穿越层位。
综合考虑入土角、出土角、曲率半径等因素，根据本工程综合考虑以上因素，确定导向轨迹
4.7.3.3基本参数
平流水道穿越轨迹基本参数
穿越管线
入土角
出土角
穿越距离
最小曲率半径
Φ457、559*10
10°
8°
561.82m
685.5m
4.7.3.4测量控向参数
按操作规程标定控向参数，要求细心并尽可能多测取参数比较，以确定最佳参数，在管中心线的三个不同位置测取，且每个位置至少测四次，并做好记录。
4.7.3.5泥浆配制
（一）泥浆材料用量
根据地质资料情况，确定泥浆配制方案，实施泥浆开钻，开钻前配制好100方优质泥浆。
泥浆在定向穿越中起关键作用，我们将针对不同的地层采用不同的泥浆，若地质情况复杂，则对泥浆要求比较高，为了对付不同的情况，我们将采取以下措施：
1将施工用水存入水罐，在水中加入纯碱，加速粘土颗粒分散,提高水的PH值；
2按照事先确定好的泥浆配比用一级膨润土加上泥浆添加剂，配出合乎要求的泥浆。
3根据不同的地质条件，和不同的施工工序,确定加入不同的添加剂。
4废泥浆的处理：
在焊接场地挖一个废浆收集池，收集废泥浆，经沉淀之后处理；在钻机场地也挖一个的泥浆回收池，泥浆经过回收池沉淀后排送到指定的地方。
4.7.3.6钻机试钻
各系统运转正常后进行试钻，钻进1—2根钻杆后检测各部分运转情况，各种参数正常后按次序钻进。
4.7.3.7导向孔质量保证措施
管线组焊完成具备开钻条件后，导向孔的钻进是整个定向钻的关键，我们将采用DDW-500水平定向钻机对二个工程分别进行穿越施工。
定向设备采用英国Sharewell公司生产的MGS定向系统.确保导向孔沿设计轨迹前进.整个穿越过程中采用地面信标系统（Tru—Truckersystem）配合MGS系统进行准确跟踪定位，确保出土点位置偏差≤2m。
4.7.4预扩孔顺利措施
导向孔完成后，钻头出土后要及时卸掉，装上扩孔器进行预扩孔，为保证扩孔顺利,首先要做好导向孔,必须满足管线曲率半径的要求,特别是不能出现”S”型曲线;二是针对不同地层适时调整好泥浆,稳定泥浆性能。
此次定向钻穿越初步定为：
18”、22”、32”、36”四级扩孔及36”桶式清孔，共5遍。
具体的扩孔次数根据打导向孔的实际情况，经分析研究后再确定。
4.7.5管线回拖措施
回拖是穿越的最后一步，也是最关键的一步，仔细检查旋转接头、扩孔器的连接，确定连接牢固后方可回拖，在回拖时进行连续作业，回拖时两岸要加强联系，协调配合将管线敷设到预定位置。
管道回拖时用32″桶式扩孔器回拖。
4.7.6管线回拖时对管道防腐层的保护
防腐管运输防腐层质量保护措施详见4.3.2防腐管运输与防腐层保护措施。
4.7.8.1管线回拖前对预制完成的管线进行验收，验收内容：
是否按照设计要求对所有焊道进行了100%X光拍照，是否合格，是否进行了试压和扫线。
确认合格接到监理方通知后方能回拖。
4.7.8.2最后一次扩孔要提高泥浆的润滑性能，回拖时保持最后一次扩孔的泥浆性能，避免大幅度调整泥浆造成的孔壁坍塌，给拖管增加阻力。
4.7.8.3管线回拖前进行电火花检漏,全面检查防腐层,如有损伤及时补伤.回拖全过程必须有专人负责巡线检查，补漏人员现场及时补漏。
5施工准备
5.1技术准备
5.1.1准时参加业主组织的图纸会审，认真听取设计方对工程设计的讲解，积极提出问题，认真听取并记录答疑内容，填写图纸会审和技术交底记录并请与会有关单位签字确认。
5.1.2编制工序控制计划及关键、特殊工序施工作业指导书。
5.2物资准备
5.2.1组织物资管理人员进行培训，了解工程相关技术要求。
5.2.2向业主提供施工计划，与业主协商甲供材料的供应计划，并报业主审批。
5.2.3选择临时堆料场地，建立临时材料仓库。
5.3施工人员准备
5.3.1成立项目经理部,配备项目管理人员,按要求选调施工人员组成施工队。
5.3.2对施工人员进行思想教育和工种强化训练，要求每个管理者和施工人员必须树立良好的管道工人形象，尊重地区的风俗习惯。
5.4设备机具准备
5.4.1依照施工设备机具配置计划，选调设备机具集中进行维修、保养，使所有待用设备处于良好状况，各设备操作手认真学习当地有关要求，并进行适量时间的设备操作，确保设备的良好运行。
6、施工进度计划
6.1施工总工期
总工期30个日历天数。
开工日期以监理（甲方）批准开工之日算起,但确保不影工程总体交工时间。
6.2施工进度计划横道图（见附图一）
7、各项资源需要计划
7.1劳动力需要计划表
序号
工种
总数量
数量
2011年
2011年
11月
12月
1
管理人员
4
4
4
2
质检员
2
2
2
3
电焊工
6
6
6
4
水焊工
2
2
2
5
管工
6
6
6
6
电工
1
1
1
7
起重工
2
2
2
8
测量工
2
2
2
9
防腐工
3
3
3
10
除锈工
2
2
2
11
钻杆工
4
4
4
13
泥浆工
3
3
3
14
控向员
2
2
2
15
司机
3
3
3
16
设备操作手
6（兼）
6（兼）
6（兼）
17
修理工
3
3
3
18
普工
10
10
10
合计
52
52
52
7.2主要材料、设备和预制加工产品需要量计划表
序号
名称及规格
单位
数量
备注
1
直缝电阻焊钢管Φ457×10L360
m
561.82
2
热收缩套补口Φ457
套
92
3
热收缩套补口Φ559
套
46
4
焊条AWSE6010Ф3.2
kg
60
5
焊丝AWSE71T8
kg
300
7.3主要施工设备、机具及材料计划表
序号
设备名称
型号规格
单位
数量
备注
1.
吊车
16t
台
2
2.
挖掘机
现代
台
2
3.
半挂
15t
台
2
4.
平板拖车
30t
台
2
5.
水动内对口器
20”
台
1
6.
外对口器
DN400
套
4
7.
载重汽车
5t
台
2
8.
生产指挥车
台
2
9.
空压机
3W-0.97
台
1
10.
电焊工程车
SH-50林肯V350P
（双把）
台
4
11.
便携式发电机
EF6600、5.0KW
台
2
12.
潜水泵
QS25-243
台
2
13.
离心泵
LSE
台
2
14.
高压注水泵
3DSU40-2.512.5
台
2
15.
布管拖车
自制
台
2
16.
自控电焊条烘干箱
ZYHC-60
台
1
17.
角向磨光机
DW810型
台
22
18.
电火花检漏仪
JG-3
台
2
19.
全站仪
GTS-332
台
1
20.
水准仪
DS3
台
2
21.
金属测厚仪
CTS-30
台
2
22.
涂层测厚仪
S3.S10
台
2
23.
低频信号检测仪
FJJ-3
台
2
24.
远红外测温仪
只
4
25.
电子定位清管器
CCP-457、f=23.5HZ
台
4
26.
手持风速仪
EDK-1A
台
2
27.
喷砂除锈设备
套
2
28.
水平定向钻机
DDW500
台
1
29.
泥浆泵
SJ—400
台
2
30.
泥浆搅拌罐
台
5
31.
泥浆回收装置
台
2
32.
MGS控向系统
台
1
33.
钻杆
5″
根
120
34.
钻头
φ216
台
1
35.
扩孔器
个
5
36.
污水泵
台
2
37.
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