定向钻施工方案.docx
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定向钻施工方案
1.工程概况
本拉管工程分为河滨路污水干管及文州路污水干管管网两处，主要包括de600聚乙烯HDPE实壁管、de500聚乙烯HDPE实壁管、de300聚乙烯HDPE实壁管、de300聚乙烯HDPE双壁波纹管,全线共1550m,其中拉管部分1520m；
河滨路污水干管管网总长度874.2m，主干管d600全长844.2m,支管全长30m,其中支管为开挖埋管施工，全线检查井28座。
文州路污水干管管网总长675.8m，主干管d500全长525.8m,支管全长150m,全线检查井20座。
管材环钢度≥8KN/㎡，管道接口采用热融连接。
2.编制依据
（1）利辛县城污水管道工程施工图纸；
（2）设计图纸及施工业务洽谈内容纪要；
（3）利辛县城污水管道工程岩土勘察报告；
（4）利辛县城污水管道工程实施性施工组织设计；
（5）《排水管道定向钻进敷设施工及验收规范》；
3．工程地质
3.1工程地质
场地宏观地貌为黄淮冲积平原，微地貌单元属黄泛淤积；文州路污水干管地面标在28.1～28.7米间，平均28.4米，最大高差约0.6米。
河滨路污水干管地面标在30.2～28.2米间，平均29.2米，最大高差约2米。
场地内由第四纪冲积物堆积而成，主要由素填土、粘性土、粉砂构成。
①土层为素填土（Ｑ4ml+pl），
层粉质粘土、③层粉土、④层粉砂，
～④土层为第四纪上更新世地层（Ｑ3al+pl）。
①素填土层：
全场地分布。
最薄处为0.40米。
最厚处为0.80米。
平均厚度为0.56米。
表层夹砖渣及石子，灰黄色，稍湿，软塑-可塑状态，高-中压缩性土。
②粉质粘土层：
全场地分布。
最薄处为3.60米，最厚处为7.20米，平均厚度为5.90米。
灰黄色，湿，可塑状态，中压缩性土，含少量铁锰结核，夹砂礓。
③粉土层：
全场地分布。
最薄处为1.00米，最厚处为3.60米，平均厚度为2.30米。
棕黄-褐黄色，湿，中密状态，中压缩性土，含少量铁锰结核，局部夹粉质粘土薄层。
④粉砂层：
全场地分布。
最薄处为2.50米，最厚处为4.50米，平均厚度为3.24米。
褐黄色，湿，中密-密实状态，中-低压缩性土，夹粉土。
①土层为新大部分为近期填土，土质强度不均匀，中高压缩性，力学强度低，工程性质差；②～
土层属中等压缩性土，土质强度高，工程性质好，土层厚度与土质强度较为均匀。
3.2水文地质
根据资料，该场地五年内的最低与最高水位标高在22～26米间。
、
层土体含水主要为潜水，以大气降水补给，以大气蒸发为主要排泄方式。
含水为属微承压水，承压水头约0.5米左右，含水量较丰富，以层间渗流为主要排泄与补给方式。
根据区域水质分析资料，地下水与土对钢筋混凝土构件以及对钢筋混凝土构件中的钢筋具有微腐蚀性。
4.拉管施工部署
4.1施工组织部署
结合总体工期要求，为保证该段拉管施工不影响其它段的管道施工，组织专业的拉管施工队进行该段拉管施工。
为使施工过程有效可控，确保施工质量及安全文明施工，组建项目部施工现场管理人员，负责对现场施工的管理及技术指导。
施工队与项目上各类业务来往直接与相关部门沟通联系。
表4.1拉管施工管理组人员表
序号
姓名
职称
职务
备注
1
石雪山
工程师
项目经理
2
杨国庆
工程师
总工
3
张胜利
施工员
副经理
4
熊红青
助工
工程部长
5
倪凡
材料员
物资部长
6
储建强
技术员
技术员
4.2现场作业劳动力组织
表4.2拉管劳动力组织表
序号
人员
数量
职责分工
1
技术人员
1
施工技术管理，质量管理，数据收集与分析、测量，发现并解决问题
2
班长
1
在技术人员指导下指挥，调度劳力，计划安排，质量控制
3
设备操作员
1
操作钻机或拉力机给进钻进或拖泥、拉管，根据操控分析偏差趋势，纠偏，报告和记录钻进及拖拉数据。
4
卷扬机、注水机操作员
1
操作卷扬机和注水机，确保钻进正常进行，负责孔内出土的起吊转运。
安全监督。
5
辅助工
3
倒运泥土，挖设工作坑或接收坑，拉运管材。
6
电工
1
负责现场用电的管理，操作及安装，确保现场安全用电。
4.3机具设备组织
表4.3机具设备组织表
序号
机具设备名称
单位
数量
备注
1
电动、水平定向钻机
台
1
2
水平定向钻机配套钻具
套
1
含钻杆、人工给进牵引器、扩孔器、钻杆扳子、连接器、钻机锚杆、支撑架，钻具规格数量随需要配置和加工制作
3
电动拉力机
台
1
拉泥成孔，拉管安装
4
拉力机配套机具
套
1
含拉链、拉泥盘、拉杆、长度及规格根据需要配置和加工制作
5
切割机
台
1
用于现场加工制作
6
电焊机
台
1
25kw及以上功率、现场加工制作用
7
大功率高压清洗机
（注水机）
台
1
用于钻孔注水，kq-58型或其他，工作压力2Mpa
8
污水泵
台
1
用于工作坑排水和抽水，数量根据现场需要定
9
柴油发电机
台
1
备用电源、功率15kw及以上
4.4施工平面布置
根据施工要求，在各分段施工节点井位前后各需开挖一个工作坑和接收坑。
在管道的起点设置一个工作坑，在管道的终点设置一个接收坑，在管道中间须设置泄压坑（根据管段长度安排泄压坑个数），一般一到两个。
在工作坑前方还需要停放施工机械以及导管拆装施工操作面，需占用10m×4m的地方做工作坑、接收坑的施工操作空间。
河滨路污水干管分为五段：
滨W-1-滨W-3（90.6md600）、滨W-3-滨W-9（240md600）、滨W-9-滨W-15（240md600）、滨W-15-滨W-21（240md600）、滨W-21-滨W-22（33.7md600）其中前四段为拉管施工，第五段采用开挖埋管；
文州路污水干管分为：
文W-1-文W-7（242.3md500）、文W-7-文W-14（283.5md500）、文W-3支管（50md300）、文W-8支管（50md300）、文W-11支管（50md300）；
5.施工方案
5.1拉管施工工艺
利用用比钻杆外径略大的箭咀式小钻头打导向孔，钻杆从地面钻入，地面仪器接受由地下钻头内传送器发出的消息，控制钻头的方向和深度，钻成准确的定位导向孔。
再利用导向孔，反向回扩，回扩时只将设计孔径内的原状土搅碎。
最后利用清孔设备清出孔道内泥土，形成安管的通道。
在钻进先导孔和扩孔时注水润滑钻具，扩孔搅碎孔内原状土时，要将孔内土搅拌形成塑性泥浆，在清孔时借助于机具的挤压，在孔壁上形成光滑的一层护壁泥皮，用以平衡孔道内的固岩压力，最终造成稳定光滑的安管通道。
孔道成型后利用拉力机将管节拖拽入孔道内，完成安装工作。
图5.1拉管工艺流程
5.2施工准备
5.2.1管材准备
进场的HDPE管材的强度及环刚度必须满足设计要求，管材进场后将管材供应厂家的资质和管材的出厂合格证及厂家检测报告向项目监理部报审，经项目监理部审批同意后才能用于本工程。
管材的外观颜色应一致，内壁光滑平整无毛刺、无划伤等缺陷。
管材外壁应有统一的标识（生产企业、产品名称、公称直径、环刚度及生产日期等）。
5.2.2轨迹设计
钻进前依据设计图纸要求的管道内底标高和相对应的原地面标高先计算出钻杆应达到的深度来确定定向钻孔轨迹。
定向钻孔轨迹线段由造斜直线段、曲线段、水平直线段（与管道排水坡度一致）等组成。
入土造斜段与管道直线段之间及管道直线段与出土造斜段之间，有一根钻杆长度达到管道直线段坡度要求。
入土角不超过15°，出土角按导向钻杆及拖拉管材允许曲率半径较大值确定，一般不宜超过20°。
5.3施工测量
5.3.1平面控制放线
平面控制及放线，依据现有边线，通过勘测方提供的控制点引测本工程的定位点，为保证施工各阶段控制点网，坐标及高程的准确，首先对施工现场内各控制桩加以保护。
并把各控制点引测至现场外加以保护，以便竖向引测放线。
同时要做闭合校核。
施工前通过全站仪沿地面上拉管的中心线每3米设置一桩（有障碍物的除外），并沿拉管的中心线撒好白灰线且测出桩高程，算好桩高程与设计拉管流水面的关系。
5.3.2高程控制
高程控制根据勘测方提供的水准点引测施工现场的高程控制点。
根据本工程的实际情况，在现场选择固定的地方做临时水准点，并做好保护。
高程控制采用两次仪器高程前后视等距测法，保持精度。
为保证设计方向、位置的正确性，控制线的传递用经纬仪进行引测，保证平面位置的准确。
5.4基坑开挖
开坑前要认真调查了解地上地下障碍物，以便开坑时采取妥善加固保护措施。
工作坑或接收坑开挖的深度，依据管道高程、所用扩孔钻机尺寸，以及砼垫层的厚度计算确定，施工时用水准仪测量控制。
泄压坑设置在检查井位置，深度由所选的检查井深度决定。
文州路污水干管段拉管坑深5.0m左右，河滨路污水干管深6.7m左右，深度较大，拉管钻进进可采取设计缓冲段，地下坑内定位进行水平拉管的施工方法。
工作坑开挖尺寸为1.5ｍ宽×4ｍ长、接收坑尺寸为1.5ｍ宽×4ｍ长，泄压坑开挖尺寸为R4000,工作坑、接收坑深度定为2.0m,泄压坑深度根据拉管流水面高程确定。
为保证工作坑内干燥和扩孔施工,在工作坑、接收坑、泄压坑一侧设积泥坑，泥浆泵随时将多余泥浆抽出坑外，渣土车直接拉走。
5.5钻液的配置
钻液的好与坏对于拉管施工的成败起到了极关键的作用。
钻液具有冷却钻头、润滑钻具，更重要的是可以悬浮和携带钻屑，使混合后的钻屑成为流动的泥浆顺利地排出孔外，既为回拖管线提供足够的环形空间，又可减少回拖管线的重量和阻力。
残留在孔中的泥浆可以起到护壁的作用。
本工程按以往施工经验和对类似地区地质情况的了解，配置钻进液。
钻液由水、膨润土和聚合物组成。
水是钻液的主要成份，膨润土和聚合物通常称为钻液添加剂。
钻液的品质越好与钻屑混合越适当，所制造的泥浆的流动性和悬浮性越好，回扩成孔的效果越理想，成功的概率越大。
为改善泥浆性能，有时要加入适量化学处理剂。
烧碱（或纯碱）可增粘、增静切力、调节PH值，投入烧碱量一般为膨润土量的2%。
根据以上理论，本工程的钻液配合比确定为：
膨润土20%，转液宝1%，水75%，2%膨润土重量的烧碱。
5.6设备就位
钻孔机安装在工作坑旁边，管道轴线可根据设计图纸及现场条件进行桩位放线确定，钻杆中心与管道轴线应一致。
确定拉管机方位后，应固定好钻孔机。
此时根据现场测得的井位深度以及钻孔机位置，确定钻杆造斜度，入土角应不超过150。
钻机安装好后，应试钻运转并检测运转后的机座轴线及坡度是否有变化，借以检查钻机安装的稳固性和固定可靠程度。
钻机的安装质量和稳固性的好坏是成孔质量好坏的关键，因此必须认真细致的反复进行，直至符合要求后方可进入下道工序。
将泥浆系统与钻机相连，水电系统接入,施工前对管线穿越范围及周边的建筑物进行详细的调查，防止地下障碍对工程实施造成影响；下锚前应在浅层地下管线前面开探槽，以免对地下管线造成破坏。
5.7导向钻进
导向孔钻进时钻具头部只安装略大于钻杆外径尺寸4cm的矛式钻头，对正既定孔位，检测对中误差达到规范要求，即可开动钻机钻进导向孔。
钻进时人力扳拉推进要持力均匀，匀速前进。
并应根据给进阻力的大小，判定地层内是否有硬物或土层的变化，以确定注水机给水压力和给水量。
钻进时，当地层含水较大地层为砂层或粉质砂粘土，应不注水钻进，当地层较硬或无地下水时，则应提高注水压力。
注水主要是起润滑和冷却钻具，减少钻进阻力作用。
当遇有硬质障碍物时应缓慢持力给进，当不能钻穿通过时，应记录钻具长度，确定障碍物的具体位置。
如地面条件允许可从地面下挖探洞人工下去处理。
地面条件不允许时，则只有整体偏移钻孔轴线。
一般单个的硬物通过持续的压力注水钻进和搅磨即可通过，此时给进力应均匀不可强推进，防止钻孔偏移。
障碍物的位置在钻进过程中应详细记录。
每个钻进班组均应做台班记录，要详细记录钻进长度、轴线偏差、机座校核、土质软硬、障碍物、作业人员等情况。
钻进宜按上坡方向进行，以利排水和最后出土，并有利于保证钻孔质量。
钻进先导孔工艺见图示。
导向钻进是非开挖定向钻进铺管的关键环节。
导向钻按设计的深度、标高，随时监控，适时调整。
钻进中采用轻压、慢转，注意控制钻头温度，切不可使探头过热。
施工中，施工员、质量员应全过程控制，桩位、管道走向、管道位置等及时复测，确保污水管道施工符合设计要求。
5.8扩孔
导向孔钻进至接收坑，经测量检验，偏差在允许范围内时，卸下矛式钻头换装鱼尾式或三叉式扩孔钻头，开动回拉钻机扩孔。
扩孔时人工给进要均匀，匀速回拉。
同时注水机要连续注适量水，通过钻具搅拌孔内泥土造泥浆，用以保护成孔孔壁，保保持围岩稳定，同时起到润滑作用。
根据现场地质情况，采用刮刀式扩孔器。
扩孔器尺寸为铺设管径的1.2～1.5倍，这样既能够保持泥浆流动畅通又能保证管线的安全、顺利的拖入孔中。
扩孔钻头图
扩孔时地层土质较软时宜快速给进回扩，地层土质较硬时要匀速缓慢进行。
回扩钻孔工艺见图示：
施工过程中，注意地下水位的变化，钻进施工时是否正常，注意土质变化及拉管机的压力，出现异常及时采取措施。
在每级扩孔过程中，为防止扩孔跑偏轨迹，采用回拖扩孔。
扩孔时为保证管道可以顺利回拖，要使钻孔直径达到管径的1.3倍以上，并用泥浆护壁，防止钻孔坍塌，保证土体对管壁无损坏。
5.9清孔
在回扩钻孔时，在钻头尾部配装拉链（杆），钻孔回扩到达工作坑时，卸下扩孔钻头，在拉链（杆）一端换装拉泥盘，进行拉泥成孔工作。
此项工序主要是拉运出扩孔搅碎的孔内土，形成光滑圆顺的安管通道。
拉泥时，首次拉泥采用环形盘，反复来回拖拉后，如阻力减轻则在拉泥盘上加装横挡，再次入孔拉泥，逐次加封横挡，直至拉泥盘全封闭，并能轻松顺利拉出为止。
当地层土质较硬，以粘质土为主时，应先采用环形盘较窄的拉泥盘拖拉，使拽拉阻力变小拉泥盘拉出顺利后，再换上环形盘较宽的拉泥盘拖拉钻孔。
拉泥盘环形盘的大小及加装横挡封闭的选择，应根据地层土质确定。
最终成形的孔道内壁光滑圆顺，拖孔器拉泥清孔工艺见图示。
5.10回拖拉管
PE管焊缝和管道强度检验合格后，即可进入拉管施工。
首先用现场制作的“PE管封套”将管头密封，然后在管头后端接上回扩头，管后接上分动器进行接管，将管子回接到工作井后，卸下回扩头、分动器、取出剩余钻杆，堵上封堵头。
施工时，拉管机操作人员要根据设备数据均匀平稳的牵引管道，切不可生拉硬拽。
安管工艺见图示。
5.11管道焊接
本工程中的HDPE管采用热熔焊接，管道接口质量的好坏直接影响到拉管施工的成功进行，因此要严格按以下操作步骤执行。
1）对口
1 将塑料管或管件放入夹具内夹牢，用刷子和棉布块将管口的氧化层、油污、尘埃清除干净。
2 将两管端的接口对正，对口间隙不得超过0.5mm，用卡尺检查两对口的端面是否平行，必须保证两连接管接口时的两个端面完全重合，不得有缝隙。
同时要调整好对口的两连接管间的同心度，其误差应小于管壁厚的10%。
对口达到要求后，将夹具夹紧。
2）加热接口：
用热平板模加热两个管口，将加热温度及加热压力调至需要位置。
聚乙烯管材对接焊的最佳焊接温度为200～240℃，一般确定为210±10℃。
经加热后的两个管口熔化，当加热至熔融状态即完成了吸热过程。
焊接时应注意以下要点：
1 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。
2 当指示灯亮时，最好在等10分钟使用，以使整个加热板温度均匀。
3 热熔连接保压冷却时间，不得移动连接件或连接件上不得施加任何外力。
4 热熔对接连接，两管段应各伸出卡具一定的自由长度，校对连接件，使其在同一轴线上，错边不宜大于壁厚的10%。
5 温度适宜的加热板置于机架上，闭合卡具，并设系统的压力。
达到吸热时间后，迅速打开卡具，取下加热板。
应避免与熔融的端面发生碰撞。
6 迅速闭合卡具，并在规定时间内，匀速地将压力调节到工作压力，同时按下冷却时间按钮。
达到冷却时间后，在按一次冷却时间按钮，将压力降为零，打开卡具，取下焊好的管子。
7 卸管前一定要将压力降至为零，若移动焊机，应拆下液压软管，并做好接头防尘工作。
3）冷却接口：
接口完成后，在卡具上应稳住对口，让其自然冷却，其时间确定为1.15～1.33×壁厚（mm）分钟，再放至地上还须再冷却，方可进行另一端对口的组对和熔热接口。
打开夹具后卸除卡具，对熔融接合口的外观进行检查，对口热熔环向高度、宽度成形应均匀、美观、其高度、宽度应适宜。
合格的焊缝应有两翻边，焊道翻卷的管外圆周上，两翻边的形状、大小均匀一致，无气孔、鼓泡和裂纹，两翻边之间的缝隙的根部不低于所焊管子的表面。
聚乙烯管材热熔对接焊参数值：
按设计要求施工。
5.12土方回填
工作坑及接收坑还土选用黄砂进行回填，不得含砾石、垃圾。
施工期间清除工作泥浆过滤后，用泥浆车外运。
6.拉管质量控制
6.1管材焊接质量控制
检查数量：
外观质量全数检查；热熔焊缝焊接力学性能试验按200个接头不少于1组做接头热熔焊缝焊接力学性能试验。
检查方法：
观察；检查焊接力学性能检测报告；
上述检验中若有不合格的则应加倍抽检，加倍检验仍不合格时应停止焊接，查明原因进行整改后方可进行焊接。
6.2防地面沉降措施
PE管道拉通后，为了避免地面沉降，需要进行注浆加固。
由于受场地条件限制，本次采用孔内注浆的加固措施。
拉管施工前在PE管前端连接两根与PE管同长度的∮25钢管,与PE管一同拉入土中并一同到达拉管设计终点桩号。
到达终点后，解除∮25钢管与PE管的连接，在两根钢管前面各加一根6ｍ长同直径的注浆花管。
移动拉管机到接收坑，和∮25钢管连接并回拽。
每拽入6ｍ，把钢管和拉管机的连接取消，换成和高压注浆泵连接。
注入1：
1水泥、粉煤灰浆液（0.4Mpa），从而置换触变泥浆，补充PE管周围的空隙。
然后再换再拉，再拉再注，反复进行。
直到把钢管全部拉出接收坑，注浆过程也就全部结束了。
在注浆施工时应注意：
a、根据实际情况每3-6米注浆一次，根据计算注浆量一定大于泥浆量，注浆时尽量保持不要间断。
b、当花钢管拖入地面时一定要用堵头堵死，防止浆液从花管前端流出。
7.安全施工措施
7.1施工安全技术措施
（1）施工现场的布置应符合防火、防雷击、防洪、防触电等安全规定及安全施工的要求，施工现场的生产、仓库、材料堆放场、修理间、停车场等应按业主批准的总平面布置图进行统一布置。
（2）现场道路标识醒目、清楚、畅通，危险地点应悬挂规定的标牌，夜间有人经过的坑、洞，应设红灯示警，现场道路应符合招标规定并满足施工需要，施工现场设置大幅安全宣传标语。
（3）氧气瓶不得沾染油脂，乙炔发生器必须有防止回火的安全装置，氧气瓶与乙炔发生器要隔离存放。
（4）施工现场临时用电，严格按《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46—2005的有关规定执行。
7.2施工机械安全措施
（1）各种机械操作人员和车辆驾驶员，必须取得操作合格证，方能上岗，不准操作与证不相符的机械，不准将机械设备交给无本机操作证的人员操作，对机械操作人员要建立档案，专人管理，定期进行安全培训。
（2）操作人员必须按照本机说明书规定和操作规程，严格执行工作前的检查制度和工作中注意观察及工作后的检查保养制度。
（3）机械设备在施工现场停放时要集中，应选择安全的停放地点，夜间应有专人看管。
（4）严禁对运转中的机械设备进行维修、保养、调整等作业。
（5）指挥施工机械作业人员，必须站在可让人了望的安全地点并应明确规定指挥联络信号。
（6）使用钢丝绳的机械，在运行中严禁用手套或其他物件接触钢丝绳。
用钢丝绳拖拉机械或重物时，人员远离钢丝绳。
（7）起重作业严格按照《建筑机械使用安全技术规程》和《建筑安装工人安全技术操作规程》规定的要求执行。
（8）定期对机电设备、车辆进行安全大检查，对检查中查出的安全隐患，严格按照“三不放过”的原则进行调查处理，制定防范措施，防止机械事故的发生。
7.3用电安全措施
执行建设部JGJ46-2005《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规定。
主要从以下几方面着手。
1）建立以施工队长为领导、电工为成员的施工用电管理机构，负责施工用电和生活用电的管理、对供电线路和机电设备的维修、运行及安全操作的贯彻落实，并建立安全用电岗位责任制，在各用电处设用电负责人，挂牌上岗。
2）施工前对施工人员进行施工现场临时用电安全教育和培训。
3）对施工现场供电设施除经常维护外，遇大风、暴雨、冰雹、雪、霜、雾等恶劣天气时，加强对电气设备的巡视和检查。
电工操作时必须按规定穿戴配套的劳动保护用品。
4）停电检修时必须先切断电源，并在工作地点悬挂相应的标示牌。
安引电源工作必须由电工亲自操作，还要设专人监护。
严禁非电工拆装电气设备，严禁乱接乱拉电线，现场配电室开关箱要加锁，并在电气设备明显部位设置“严禁靠近、防止触电”的警示牌。
对电器装置进行定期和不定期的检查接零接地情况。
5）配电箱等设备不能被雨淋、水淹，为此配电箱放置点要垫高，并且有遮雨设施。
动力和照明分设开关，施工设备一机一闸一漏，不得合用开关。
6）对施工现场使用的电动机械和手持电动工具必须做到：
在做好保护接零的同时，还要装设漏电保护器。
每一台电动机械的开关箱内除装设过负荷、短路、漏电保护外，还要装设隔离开关。
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