某县道定向钻穿越施工方案.docx

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某县道定向钻穿越施工方案

一、工程概况

XX省天然气XX—XX支线输气管道工程某县道定向钻穿越工程，穿越处于XX境内，穿越处公里里程约为K17km+240m处，管道穿越轴线与省道夹角约为82°。

入土点位于某县道北侧，距某县道约160米；穿越水平长度357米。

穿越段管道规格为Φ406.4×8L290M直缝埋弧焊钢管，管道设计压力4.0MPa，管道防腐采用3PE加强级防腐，管道焊接采用下向焊工艺。

针对穿越段穿越地层主要为粉质粘土、粉砂层，要严格控制泥浆配制，提高泥浆性能，确保成孔良好，保证工程顺利完工。

二、编制依据

1.

编制依据

1.1《输气管道工程设计规范》GB50251-2003

1.2《石油天然气工业输送管道交货技术条件第一部分：

A级钢管》

GB/T9711.1-1997

1.3《原油和天然气管道穿跨越施工设计规范》SY/T0015-98

1.4《输油输气管道线路工程施工及验收规范》SY/0401-98

1.5《管道下向焊工艺规程》SYJ4071-93

1.6《石油天然气钢质管道对接焊缝射线照相及质量分级》SY/T4056-93

1.7《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》SY/T0413-2002

1.8《涂装前钢材表面处理规范》SY/T0407-97

1.9《涉路工程安全评价规范》DB34／T790-2008

2.编制原则

2.1严格遵守明确的设计规范、施工技术规范和质量评定验收标准。

实事求是，施工方案可行、适用、经济。

坚持在实事求是的基础上力求技术先进、科学合理、经济适用的原则。

2.2自始至终对施工现场实施全员、全过程、全范围严密监控，坚持动静结合、科学管理的原则。

2.3推行全面质量管理，执行质量管理标准和程序。

2.4采用项目法组织施工，推行标准化管理，达到安全、文明、高效。

2.5实行项目法管理，通过对劳务、设备、材料、资金、技术、施工方案和信息优化处置，实现安全、质量、工期、成本及社会信誉的预期目标。

坚持技术创新，推广和应用“四新” 成果。

2.6组织专业队伍上场，装备足够的优良机械设备进行专业化施工，保证在规定的工期内完成施工任务并力争提前。

2.7遵守环境保护法并切实按有关要求和规定来组织实施。

2.8在仔细考察工程实地，认真研究招标文件和有关规定的基础上，针对本合同工程的特点、施工条件，并结合现场实际、上场的机械装备、人员条件，科学合理地组织施工。

工程施工部署

1.施工部署

1.1项目管理部组织机构图

1.2施工人员

为保证本次穿越工程在规定的工期范围内完成并达到合同规定下的各项要求,根据施工现场的实际特点,结合我公司在定向钻施工方面的经验,为适应业主和监理的要求，成立隶属于颍东-颍上输气管道工程项目部的定向钻穿越施工队，专门负责承担全部定向钻穿越施工的管理和运作。

穿越工程队人员配备表

序号

职务（工种）

人数（人）

序号

职务（工种）

人数（人）

1

工程队长

1

12

吊车操作手

1

2

总工程师

1

13

挖掘机操作手

1

3

技术队长

1

14

测量工

1

4

Q/HSE负责人

1

15

电工

2

5

质检员

1

16

起重工

1

6

信息员

1

17

驾驶员

3

7

计划员

1

18

炊事员

1

8

控向员

2

19

电焊工

1

9

司钻工

2

20

10

泥浆操作手

1

21

11

泥浆回收操作手

2

合计

25人

1.3主要施工设备配备

序号

名称

规格、型号

单位

数量

备注

1

定向钻机

FDP-45

台

1

良好

2

泥浆泵

MP－1000

台

1

良好

3

泥浆罐

20m3

台

2

良好

4

发电机组

R410501

台

1

良好

5

发电机组

STANDFORD34KW

台

1

良好

6

对岸拆装设备

CAT

台

1

良好

7

汽车吊

TL250E-3

台

1

良好

8

挖掘机

PC-220

台

1

良好

9

平板拖车

HINO—50T

台

1

良好

10

半挂车

威腾—20T

台

1

良好

11

推土机

TSY-220

台

1

良好

12

服务车

台

1

良好

13

现场指挥车

台

1

良好

14

切割刀

18″—42″

件

4

良好

15

扩孔器

12″—36″

件

4

良好

16

扶正器

24″—36″

件

2

良好

17

旋转接头

150T

件

1

良好

18

螺旋钻铤

7″×10m

根

2

良好

19

造斜短接

1.75°

件

1

良好

20

钻杆

5-1/2″

良好

21

钻头

8-1/4″

件

2

良好

22

拖拉头

φ610φ168

件

2

良好

23

无磁钻铤

根

1

良好

24

过渡短接

件

2

良好

25

排污泵

DN150

套

1

良好

26

排污泵

DN100

套

1

良好

27

野营房

6m×3m

栋

4

良好

28

油罐车

8T

台

1

良好

29

柴油储罐

20T

台

1

良好

30

焊机

台

2

良好

2.施工准备

2.1施工平面布置

2.1.1现场施工人员的办公，住宿房采用临时工棚和就近租民房。

2.1.2施工用水、生活用水根据现场实际情况就近取水。

2.1.3施工污水、废弃泥浆采用专用泥浆车运到指定地点排放。

穿越施工场地平面布置如下图所示

2.2材料准备及场地准备

2.2.1由于水平定向钻穿越工程为连续施工，工程开工前，泥浆材料提前到场。

2.2.2设备进场前需平整场地，进入施工场地的便道需修筑和征用施工临时用地等，入土处施工场地占用面积为25m*30m，出土点处施工场地占用面积为20m*20m

2.3设备准备

穿越回拖力计算及钻机选择

D=406.4mm，c=8，L=357m

则管道回拖最大拉力：

Fmax=Fa+Fm

其中：

Fa为管道自重在孔内产生摩擦力。

Fa=f.Po.L

式中：

f为管道与孔壁之间的摩擦系数（0.1-0.6）。

穿越主要层为粉质粘土、粉砂层。

回拖时泥浆中加入润滑剂等添加剂，系数会很小，根据经验取f=0.3

Po-每米管道自重：

0.052吨/m

计算得出：

Fa=0.3*0.052*357=5.6（吨）

Fu为管道在孔中的综合粘滞摩擦阻力，Fm=πDrWL

式中：

W为固相含量系数（10-40），回拖前我们进行一次清孔，加入添加剂，提高泥浆的携带能力，做到孔中干净。

取W=15

r为泥浆的切应力（15-30Pa），我们回拖过程中，在泥浆加入泥浆添加剂，改善泥浆流动性，降低切应力，取r=18Pa

计算得出：

Fm=πDrWL=3.14*0.4064*18*15*357=12.3（吨）

该工程最大拉力Fmax=5.6+12.3=17.9（吨）

钻机选择的标准为计算拉力的1.5倍，即F=26.9吨

X025县道穿越地层主要为粉质粘土，并考虑设备进场道路等因素，我公司拟采用EDP-45定向钻机（最大回拖力45吨）负责定向钻穿越施工，并选派长期从事长输管网建设的施工人员参与施工，成立定向钻穿越施工队负责本段定向钻穿越施工：

该穿越段穿越长度达357米，管道穿越深度深，为保证导向钻进过程中能准确监控钻头状态，控制钻进方向、深度，确保穿越轨迹符合设计文件及相关规范要求，我公司采用美国DCI-SST有线地磁导向系统，该系统监控深度大，控向准确，确保穿越满足相关要求。

钻机及主要配套机具见下表：

序号

设备名称

型号

数量（台）

备注

1

定向钻机

FDP-45

1

回拖力45T

2

泥浆泵组

1

3

控向系统

DCI-eclipse

1

4

泥浆回收系统

LT949-100

1

5

扩孔钻具

D300-600

2

6

钻杆

D89*6

500

7

发电机组

30KW

1

8

挖机

1

9

RTKCPS测量系统

Zenit20

1

3.进度计划

某县道定向钻穿越工程，施工期安排在22日历天内完成本段定向钻穿越施工。

施工进度计划如下表所示

（附图）

工序

施工绝对工日

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

施工机具调遣及人员培训

测量、定位、放线

施工场地准备

主管组对、焊接、清管、试压

钻机安装、就为、调试

导向孔钻进、预扩孔

管道回拖

地貌恢复、验收撤场

计划实施的保证措施：

a.根据工程量及地质情况，配备足够数量施工机械，人力，以保证工期按计划完成。

b.进场后调试好机械，备足备件，对施工设备全面维护和保养，降低现场设备故障率。

c.项目经理每天编制施工计划，以控制每日进度，协调好关系。

d.合理、科学的组织各段的施工顺序，提高效率。

e.组织强有力的领导班子，及时解决现场发生的问题，检查每道工序施工质量。

f.应用IS09002质量管理体系控制施工质量，最大限度提高一次合格率。

g.设备和材料的运输，均提前查明路线，保证配合工程进度的需求。

h.及时收听天气预报，提前做好异常天气的施工措施，随时调整施工部署，尽量减少天气对施工进度带来的影响。

三、

工程施工方案

1.施工工艺流程

2.测量定位放线、管线复测及场地准备

2.1测量定位放线

根据设计图纸要求的管道轴线放出钻机安装位置线、管道预制轴线位置及标高：

在路面上放出轴线及标高，设计详细的导向数据。

2.1.1根据施工图要求的入土点，出土点坐标放出钻机安装位置线、入土点、出土点的具体位置及标高：

在入土点、出土点间轴线上每隔50m放出桩位及标高，在布管轴线也放出桩位。

2.1.2放线入土点、出土点位置左右偏差不超过20mm，入土点沿管线轴方向误差不超过20mm，出土点沿管线轴方向误差不超过40mm，并作出明显标记。

从出土点到回拖管线路保持直线。

2.1.3测量放线过程中做好各项记录，包括控制桩测量（复制）记录，转向处理方式记录、方向加桩记录。

2.2管线及地下障碍物的复测

为了防止意外，首先对施工区域进行地下障碍物及管线探测，以确保下步顺利施工。

主要采用管线仪及探地雷达现场调查地下金属、非金属管道及地下障碍物，并进行复制，把管线及障碍物的种类、埋深、管材在现场和图纸上。

根据现场管线及障碍物资料调整管道轨迹，确定定向钻穿越剖面图，确保提前避开地下障碍物及管线。

2.3场地准备

根据现场测量放线及管线复测结果，将施工场地用白石灰画出边界控制线，做好临时用地的征用工作，并对出入土点进行按有关文明施工要求围护，搭建施工设施，落实现场水源、电源，钻机场地进行硬化。

2.3.1钻机场地

1　结合现场实际情况，钻机场地尺寸为：

25m*30m。

2　施工场地采用挖掘机配合作业，按照要求进行平整并压实，在部分无法压实处铺垫高强度油管排，每块尺寸为2m*4m，要求承载力可达50T。

3　钻机场地清扫后的树木及有机物等附着物应集中堆放。

2.3.2出土点作业场地

1　结合现场实际情况，出土点施工场地的尺寸为20m*20m，管线预制作业带结合全线路施工作业带配合利用。

2　施工场地采用挖沟机配合作业，进行回填、平整和压实，确保设备和车辆通过。

3　施工场地清扫后的树木及有机物等附着物应集中堆放。

3.管线预制施工方案

3.1施工便道、临时堆管场需求及修筑方案

3.1.1本段管道预制作业带距离X025县道较近，临时堆管场选择省道旁，需二次倒运至作业带，施工便道与临时堆管场的修筑同期进行，其修筑宜按以下方案进行：

1　修筑施工便道包括施工作业带加固，在施工作业带清理时，对施工作业带进行压实处理，保证施工机具设备通过。

2　施工便道要平坦，具有足够的承压强度，能保证施工机具设备的行驶安全。

施工便道的宽度为6m，弯道的转弯半径大于18m。

连续施工作业带与水泥路之间的施工便道和干线平缓接通。

3　在修筑便道的同时要把堆管场一并修好。

对于便道和原有道路连接处，采取有效措施对原有道路和路肩加以保护。

对路边有排水沟的要埋设过水涵管，并按公路管理部门要求设置路标。

3.2防腐成品管运输、布管实施方案

3.2.1防腐成品管运输方案

1　防腐成品管由建设单位指定物流从防腐厂运至临时堆管场，卸车前对管道防腐层进行全面检查，检查合格后方可卸车。

2　防腐管的最大堆放层数不超过4层，防腐管不能直接与地面接触，管子与地面的最小距离为0.2m，在临时堆管场，各管堆底部用编织袋或枕木作支撑。

一般用袋装土或枕木码筑陇。

3　管垛支撑以管垛的中部为准，均匀对称的配置，以便使载荷分布均匀，管端距端部支撑的距离为1.2-1.8m。

用枕木作为支撑的管垛两侧应设置木楔，以防滚管。

3.2.2防腐成品管布管方案

1　布管时管体的吊装（运）使用专用吊具，吊管钢丝绳或吊带的强度满足吊装使用的安全要求，吊钩与管口的接触面与管口曲率相同，宽度不小于60mm，炮车运管时管体与炮车之间用软质材料隔开。

2　用炮车托运防腐管时，两侧装有护栏，且将防腐管与炮车捆牢，以防上、下坡串管，运管中不得使管与地面拖拉摩擦，卸管时，不得使用滚、撬、拖拉管体的方法。

3　挖机吊管时，宜单根吊运。

在吊管和放置过程中，应轻起轻放，防止碰伤钢管防腐层和管口。

挖机吊管行走时，要有专人牵引钢管，避免碰撞起重设备及周围物体。

4　遇有水渠、道路、堤坝等建（构）筑物时，应将钢管按所需长度堆放在位置宽阔的一侧，以便于预制后就位。

5　在布管前，先要选配管口，确保相邻两管口周长误差不大于5mm。

布管人员逐根测量钢管的实际长度、管口周长、并进行管口的匹配和记录，用记号笔逐根在防腐管中间的防腐层上进行现场编号。

在每根钢管长度方向上划出平分线以利于平稳吊装。

6　布管时，钢管必须以管垛支撑，不得与地面直接接触。

管垛支撑应以管子的中部对称布置，管端距离端部支撑的距离为1.2-1.8m，管垛支撑至少3道，管垛支撑可采用沙袋或填充软质物的纺织袋，且支撑物与管子的接触宽度不应少于400mm。

7　布管过程中做好记录，壁厚、材质、不同防腐等级分界点与设计图纸要求不超过12m。

布管后进行复查，经现场监理认可后方可进行下道工序施工。

3.3管道组对方案

3.3.1管口组对前用自制清管器清除防腐管内杂物。

管端50mm范围内清除油污，用磨光机清除铁锈、毛刺等，钝边、坡口及盖面焊压边部分要打磨露出金属光泽。

质检员对管口的坡口进行质量检查，合格后办理工序交接手续。

3.3.2管道组对采用对口器对口。

起吊管子的尼龙带宽度大于100mm，吊点置于已划好的管长平分线处。

3.3.3管口组对的错边量，应均匀分布在整个圆周上。

严禁采用直接锤击的方法强行组对管口。

3.3.4在连头时用外对口器，一般应在根焊完成60%以上方可拆卸，所完成的根焊应分为多段，且均匀分布，组对设备在根焊完成后方可撤离。

3.3.5管道组对应符合下表的规定：

管道组对规定

序号

检查项目

规定要求

1

坡口

符合“焊接工艺规程”要求

2

管内清扫

无任何杂物

3

管口清理（10mm范围内）和修口

管口完好无损，无铁锈、油污、油漆、毛刺

4

管端螺旋焊缝或直焊缝打磨

端部10mm范围内余高打磨掉，并平滑过渡

5

两管口直缝间距

错开间距大于或等于100mm弧长

6

错边量

小于或等于1.6mm，延周长均匀分布

7

钢管短节长度

不小于1.5倍管道公称直径

8

相邻和方向相反的两个弹性敷设中间直管段长

不小于0.5m

9

相邻和方向相反的两个弯管中间直管段长

不小于管外径

10

管子对接

≤3°，不允许割斜口

3.3.6管口组对完毕，由管工依据标准的规定进行对口质量自检，填写管口组对记录，并与焊工进行互检，合格后办理工序交接手续。

经监理复查，确认合格后方可进行焊接。

3.3.7所有已焊接的管段俩端，每天下班前在管口安装临时管帽，防止污染管道内部和异物进入，管帽式样如下图所示：

3.4管道焊接和外观检查方案

3.4.1在施工前根据焊接工艺建立焊接质量管理体系，按照焊接工艺的要求对焊工进行培训，使焊接人员的技术素质和技术水平能够符合本工程施工验收规范的有关规定。

3.4.2所有参加此工程施工的焊工必须具有有关部门颁发的“焊工合格证”和上岗前监理根据本工程的焊接工艺考核颁发的“上岗证”，做到持证上岗。

3.4.3焊接施工前，应按照业主规定的焊接工艺制定详细的“焊接工艺规程”和“焊接作业指导书”，以指导现场施工。

3.4.4分层施焊时，不能在施焊层以外的焊口上引弧，更不允许在焊口以外的管壁引弧，接地线与管子结合牢固，具体形式如下：

3.4.5纤维素焊条在包装良好时不需要烘干，若受潮或当天未用完必须烘干，烘烤温度为80—100℃，烘烤时间0.5—1h，烘烤后的焊条应放在恒温筒中。

现场要设置临时焊材库，将焊丝存放在材料库中，随用随取，焊条要放置在焊工随身携带的保温筒内，随用随取，时间不得超过4h，超过4h应交回焊材库房重新烘烤，但重新烘烤次数不宜超过2次。

3.4.6焊接过程中，为防止焊渣飞溅，破坏防腐层，施焊前须在管口俩端用宽500mm以上的专用胶皮遮盖。

3.4.7在下列任一种焊接环境下，没有防护措施严禁施焊：

a雨雪天气；

b大气相对湿度大于90%；

C环境湿度低于5℃；

3.4.8在下列风速要求下，若无防护棚防护，严禁施焊：

a纤维素型焊条手工电弧焊，风速大于8m/s；

b低氧型焊条手工电弧焊，风速大于5m/s；

c药芯焊丝半自动焊，风速大于8米/s；

3.4.9焊接设备

焊接设备应能满足焊接工艺要求，具有良好的工作状态和安全性，凡不符合这些要求的焊接设备应予修复或更换。

3.4.10管口预热采用环形火焰加热器进行预热，预热时，保障在预热范围内温度均匀。

预热位置为坡口宽度两侧各75cm处，检测预热温度采用红外线测温仪在距管口50mm处进行测量。

3.4.11在管子焊接时，第一根管非焊接端用临时盲板封死，在两名焊工收弧交接处，先到达交接处的焊工应多焊接一些焊道，便于后焊焊工的收弧。

3.4.12焊道的起弧或收弧处要相互错开30mm以上，焊接起弧在坡口内进行，焊接前每个引弧点和接头必须修磨。

在前一焊层全部完成后，开始下一焊层的焊接。

3.4.13焊道必须熔透，背面成型良好，根焊完成后，用角向磨光机修磨根焊外表面熔渣、飞溅物、缺陷及焊缝凸高。

修磨不得损坏管外表面的坡口形状。

在“焊接工艺规程”范围内，热焊道的焊接遵照薄层快速的原则。

3.4.14焊接过程中，采取在管段临风端设置盖板等有效措施防止在管内产生穿堂风，影响焊接质量。

3.4.15焊接缺陷修补应符合《管道焊接工艺规程》的规定

a.进行返修工作的焊工应具有返修焊接资格：

b.焊口返修前，将修补表面上的涂料、铁锈等杂物清理干净，将缺陷彻底清除，并修磨出便于焊接的形状，坡口及其周围25mm处应露出金属光泽：

c.每处返修焊缝的长度应大于50mm，同一部位的修补及返修累计次数不得超过两次。

d.返修焊接前，必须整口加热，加热温度符合焊接工艺规程的要求。

3.4.16焊口标记为：

按照监理的有关规定进行喷涂，焊接废弃物要集中保管，统一处理。

3.4.17焊缝应进行焊道外观检查，现场监理检（复）查确认合格。

3.4.18外观检查内容及要求应符合《钢制管道焊接及验收》规定的验收标准：

a.焊缝及其附近表面上不得有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、引弧痕迹、有害的焊瘤、凹坑等缺陷：

b.焊缝外观成型均匀一致，不得有焊渣、飞溅：

c.焊缝余高：

下向焊焊缝余高、内部或外部为0.5-1.6mm，管底部处于时钟5-7时不大于3mm。

超高部分打磨，但不能伤及母材，并与母材圆滑过渡。

焊缝表面不应低于母材表面：

d.焊后错边量不应大于1.6mm，局部不得大于2mm：

e.焊缝宽度为两侧外表面坡口宽度每侧增加0.5-3.0mm：

f.咬边深度不超过0.5mm。

咬边深度不小于0.3mm的任何长度均为合格。

咬边深度在0.3-0.5mm之间，单个长度不超过30mm，累计长度不大于焊缝圆周全长的15%。

为保证焊接质量，保证管道的安全运行，对外观检查合格的管道焊缝作超声波探伤及X射线探伤检查，外观检查不合格的焊缝不得进行无损检测。

穿越段焊缝均须进行100%射线和100%超声波无损探伤检查。

3.4.19对当日施焊的焊道，必须按规范要求当日完成焊道。

3.5管道补口、补伤方案

3.5.1管道补口

采用辐射交联聚乙烯三层结构定向钻专用热收缩套现场补口，前加牺牲套（底层为热收缩套生产厂商提供的双组份液态环氧涂料）

1　

施工程序

2　

3　施工准备

a.热收缩套的检验：

热收缩套包装应严密，应清晰标明材料规格、批号、生产日期、产品名称、生产厂商等内容：

热收缩带表面应平整，无气泡、麻坑、裂纹，无氧化变质现象，用测厚仪测定其厚度应不小于设计规定的厚度。

b.双组份液态环氧涂料性能指标应符合设计要求

c.用于喷砂除锈的石英砂要干燥，颗粒均匀无杂质，粒径保持在2-4mm之间。

d.空气压缩机出口处要安装油水过滤器，调整空气压缩机排气量不小于6m³/min。

e.采用红外线测温仪测温，测温范围在0℃-300℃,且5s稳定显示。

f.电火花检漏仪的输出电压应满足设计检漏电压的要求