定向非开挖钻孔施工方案.doc
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××××强弱电入地过路管定向穿越工程
××××（0+065-2+020）强弱点过路管道
非开挖铺设工程
施
工
组
织
设
计
目录
第一章总则
一、编制说明
二、编制依据
三、编制原则
四、本工程采用的技术规范
第二章工程概况
一、综合说明
二、施工场地条件
三、实施目标
第三章施工准备及降低成本措施
一、技术准备
二、物资、劳动力组织准备
三、施工现场准备
四、降低成本的措施
第四章施工工序控制
一、导向钻进原理
二、导向
三、预扩孔
四、回拖管线
五、泥浆
六、PE管的保护
第五章施工组织机构和施工人员配备
一、管理机构及质量、安全保证系统
二、项目部主要施工及管理人员
三、施工队伍建设
第六章投入该工程的施工机械设备
一、机具设备计划
二、铺管钻机性能简介
第七章施工进度计划及保证工期措施
一、施工进度计划
二、工期保证措施
第八章各项管理和保证措施
一、工程质量保证措施
二、安全技术保证措施
三、工程文明施工保证措施
××××（0+065-2+020）强弱点过路管铺设工程
第一章总则
一、编制说明
本施工组织设计是根据本次招标过程中招标单位发给的本工程设计图、招标文件，按国家颁布的现行施工及验收规范、施工规程和有关工艺标准进行编制的。
如能中标，我公司将按中标通知书指定的时间和地点与建设单位协商，签订本工程施工承包合同，做好人员、材料和施工机械的组织、进场等施工准备工作，按时开工。
在此基础上，开工前我公司将根据会审后的施工图、建设单位、监理单位对本施工方案提出的修改意见，对本工程的施工组织设计做进一步的完善细化，编制详尽的分段工程施工方案和组织措施，确保本工程施工的顺利进行。
施工过程中，如有变更，我公司项目部将根据实际情况重新修改相应的施工方案，并报建设单位和监理单位，取得认同后方予以实施。
二、编制依据
本次施工方案按下述依据进行编制：
×××城市规划设计研究院提供的《×××强弱电入地工程过路部分施工图设计》；
三、编制原则
1、严格执行国家及行业现行有关规范、规定和标准；
2、穿越位置符合地区城乡总体规划；
3、穿越管位应与原有构建保持符合设计规范的安全间距；
4、穿越方案力求成熟、安全可靠、经济合理，该项目力求取得较好的经济效益、环境效益和社会效益。
四、本工程采用的技术规范
本工程施工将贯彻现行相关规范要求，确保工程达到优良。
应用于本工程的主要技术规范：
1、《城市地下管线探测技术规程》（CJJ61—2003）
2、《工程测量规范》（GB50026—93）
3、《城市电力规划规范》（GB/50293-1999）
4、《城市工程管线综合规划规范》（GB/50293-1999）
5、《水平定向钻进管线铺设工程技术规范》（SY/T4079）
第二章工程概况
一、综合说明
×××拟在××××穿越道路等障碍铺设强弱点套管,管材分别为φ110、φ160聚乙烯（PE）管，两种规格的水平定向管道共7处，穿越道路的水平定向管长度合计约为345.0米。
设计任务由×××承担。
其主要工作量详见下表:
××××（0+065—2+020）强弱电入地非开挖过路工作量表1
序号
桩号
长度（m）
孔数
地点
备注
1
0+227
54.0
6孔160PE
××××
2
0+230
50.0
6孔110PE
××××
3
0+905
36.5
6孔110PE
××××
4
0+939
56.0
3孔160PE
××××
5
1+703
56.0
3孔160PE
××××
6
1+707
36.5
6孔110PE
××××
7
1+781
56.0
3孔160PE
××××
二、施工场地条件
1、地形地貌、土层特征
施工场地位于×××沿线路段，为×××的主要交通要道，交通繁忙，管网密集，埋深变化较大。
×××现状路面宽约42.0m，地势较平坦，道路两旁地势起伏较大，土层主要为填土层，适合非开挖施工。
2、场地管网分布情况
依据我公司管线调查表明：
道路两侧分布有多条电信管、排水管道及给水管等，均平行分布于×××路两侧的慢车道及人行道上。
三、实施目标
（一）质量目标
本工程的质量目标定为优良等级标准，各分段工程严格按设计图纸和施工规范优质高速地组织施工。
（二）工期目标
按照建设方的统一部署安排及公司决定，项目部将精心组织人员，准备设备和材料，确定施工工艺。
按时完成全部铺管工程。
（三）安全目标
完善安全措施，提高安全意识，杜绝重伤和重死亡事故发生，月工伤频率控制在1.5‰以下。
（四）文明施工目标
划分职责，严格按施工平面图进行管理，设专人打扫现场和周围道路清洁，做到物流有序，施工顺畅，文明施工。
（五）服务目标
服务周到，业主满意，信守合同，认真协调有关各方面的关系，接受并积极配合业主和监理对工程质量、工程进度、计划协调、现场管理的控制与监督。
第三章.施工准备及降低成本措施
一、技术准备
（一）技术资料准备
1、组织现场施工人员熟悉图纸，做好安全技术交底和图纸会审工作。
2、施工人员必须熟读招标文件技术部分，施工时要保证达到招标文件中技术规范的要求。
3、准备本工程所需的规范、图纸等技术资料：
⑴ 建筑场地和施工区域的地下管线（管道、电缆）资料；
⑵ 主要施工机械及其配套设备的技术性能资料；
⑶ 本项目的施工组织设计或施工方案；材料的质检报告；
4、做好测量基准点和基准线的交底、复测交底及验收工作。
5、制定技术工作计划，包括分项施工方案的编制计划等。
（二）施工技术管理制度
1、图纸自审制度；
⑴图纸自审由项目经理部主任工程师负责组织。
⑵接到图纸后，项目经理部主任工程师应及时安排或组织技术部门有关人员及有经验的老工人进行自审，并提出各专业自审记录。
⑶及时召集有关人员，组织内部会审，针对各专业自审发现的问题及建议进行讨论，弄清设计意图和工程的特点及要求。
⑷图纸自审的主要内容：
①施工图的张数、编号、与图纸目录是否相符。
②施工图纸、施工图说明、设计总说明是否齐全，规定是否明确，三者有无矛盾。
③平面图所标注轴线、标高与总图是否相符。
④图纸经自审后，应将发现的问题以及有关建议，做好记录，待图纸会审时提交讨论解决。
2、技术交底制度
⑴在工程正式施工前，通过技术交底使参与施工的技术人员和工人，熟悉和了解所承担工程任务的特点、技术要求、施工工艺、工程难点及施工操作要点以及工程质量标准，做到心中有数。
⑵项目技术交底分三级：
项目技术负责人向项目工程技术及管理人员进行施工组织设计交底（必要时扩大到班组长）并做好记录；队技术员向班组进行分部分项工程交底；班组长向工人交底。
⑶技术交底范围划分
①分段工程施工组织设计经批准后，由项目技术负责人主持向项目全体工程技术和管理人员进行施工组织设计交底，交底参加人员也可扩大到班（组）长，视具体情况确定。
②专业技术员对班（组）技术交底，是各级技术交底的关键，必须向班（组）长（必要时全体人员）和有关人员反复细致地进行。
③班（组）长向工人技术交底；班（组）长应结合承担的具体任务向班（组）成员交待清楚施工任务、关键部位、质量要求、操作要点、分工及配合、安全等事项。
⑷技术交底的要求
①除领会设计意图外，必须满足设计图纸和变更的要求，执行和满足施工规范、规程、工艺标准、质量评定标准和建设单位的合理要求。
②整个施工过程包括各分部分项工程的施工均须作技术交底，对一些特殊的关键部位、技术难度大的隐蔽工程，更应认真作技术交底。
③对易发生质量事故和工伤事故的工种和工程部位，在技术交底时，应着重强调各种事故的预防措施。
④技术交底必须以书面形式，交底内容字迹要清楚、完整，要有交底人、接受人。
⑤技术交底必须在工程施工前进行，作为整个工程和分部分项工程施工前准备工作的一部分。
3、施工记录制度
⑴工程施工日志是在建工程有关施工技术方面的记录；在工程竣工若干年后，其耐久性、可靠性、安全性发生问题而影响其功能时，是查找原因，制定维修、加固方案的依据之一。
⑵工程施工记录，由项目部各主要责任人负责逐日记载，直至工程竣工，人员调动时，应办理交接手续，以保证其完整性。
①工程的开、竣工日期以及主要分部、分项工程的施工起止日期，技术资料供应情况。
②因设计与实际情况不符，由设计（或建设）单位在现场解决的设计问题及施工图修改的记录。
③重要工程的特殊质量要求和施工方法。
④在紧急情况下采取的特殊措施的施工方法。
⑤质量、安全、机械事故的情况，发生原因及处理方法的记录。
⑥有关领导或部门对工程所作的生产、技术方面的决定或建议。
⑦气候、气温、地质以及其它特殊情况（如停电、停水、停工待料）的记录等。
二、物资、劳动力组织准备
1、根据工程规模，结构特点和复杂程度，遵循合理分工与密切协作的原则，组织高效率的施工组织班子。
2、做好职工入场教育工作，按照开工日期和劳动力需要量计划，分别组织工人分批进场，安排好职工生活，并进行安全、防火、文明施工和遵纪守法教育，使职工严格遵守上级颁发的各项规章制度。
3、对特殊工种进行上岗前的培训，无上岗证者严禁进入现场施工。
4、根据施工进度计划，分阶段提出材料、机具需用计划，安排好进场时间。
5、选择合格供应商，组织好货源，把好材料关。
劳动力的准备
6、根据工程结构特点和工期要求，对各专业工种人员，按需分期分批进场，劳动力使用实行动态管理。
所有进场人员都要经过严格的工种培训，具备良好的施工操作技术和身体素质，以适应施工现场高节奏高效率的工作。
劳动力计划详见下表：
劳动力计划总表表2
序号
职务
人数
职责
管
理
人
员
项目经理
1
全面负责本工程
技术负责
1
负责本工程技术
工地主任
1
负责本工程施工
安全员
1
安全检查
质检员
1
质量检查
施工员
2
预算员
1
材料员
1
购买材料
测量员
1
测量放线
生
产
人
员
机长
4
操作钻机
导向员
3
导向操作
管线探测员
1
管线探测
电工
1
工地接电
机修
1
设备检修
吊车司机
1
钻工
12
∑
33
三、施工现场准备
1、做到现场“三通一平”，根据临时供电供水施工方案，合理的布置管线，并综合考虑现场生产用水以及雨水的排放。
2、进行现场设备摆置及各种加工作业场地的安排。
3、进行现场地下管线的调查工作。
4、做好各种资源准备，包括劳动力、材料以及机构设备。
5、施工总平面布置按甲方指定的位置摆放。
6、施工现场平面布置原则
⑴阶段平面布置要与该时期的施工重点相适应。
⑵中小型机械的布置处于安全环境中，要避开高空物体打击的范围。
⑶临电电源、电线敷设要避开人员流量大的楼梯及安全出口，以及容易被坠落物体打击的范围，电线尽量采用暗敷方式或架空。
⑷生产场地平面布置
生产场地的布置依照施工阶段和现场道路进行合理安排，详见施工总平面布置图。
其临时设施布置及临时用地详见下表：
钻杆
钻机
工作坑
铺管钻机
工具箱
工棚
工具箱
钻机摆置平面图图1
四、降低成本的措施
1、实行工程项目承包责任制，制定经济奖罚承包责任制，承包的主要内容为包总工期、包工程质量、包安全、包材料人工消耗。
2、做好工程量的计算工作，认真进行成本控制。
3、在材料管理上抓好如下几点：
⑴严格执行公司现行材料管理制度，在价格上坚持货比三家。
⑵材料进场坚持验质、计量、登记。
⑶加强现场材料管理，作好材料回收工作，及时回收资金。
⑷经济报表与经济曲线是反应实际收支与盈亏的重要标准，也是检验施工策划是否准确与合理的杠杆，必须建立相关的经济台帐。
⑸合理使用资金，根据合同及总进度计划预测，制定资金使用计划，合理使用资金。
第四章施工工序控制
一、导向钻进原理
导向钻进铺管法原理图图2
导向钻进铺管法原理：
使用水平定向钻机进行管线穿越施工，其工作过程是通过导向仪进行导向和探测，先钻出一个与设计曲线相同的导向孔，然后再将导向孔扩大，把产品管线回拖到扩大了的导向孔中，完成管线穿越的施工过程。
施工过程一般分为三个阶段：
第一阶段是按照设计曲线尽可能准确的钻一个导向孔；第二阶段是将导向孔进行扩孔；第二阶段是将产品管线（一般为PE管道或钢管）沿着扩大了的导向孔拖到钻孔中，完成管线穿越工作。
管道铺设工序流程图图2
下一段施工
整理资料
工程竣工验收
现场复查
工程交接
分部工程完工
管材焊接
开挖工作坑
导向施工
放线
回拉铺管
扩孔
设备进场
工程中标
工程报监
本次施工工序见下图：
二、导向
1、导向孔的钻进过程
导向钻进是铺管成功的关键环节之一，这个过程需要至少两名操作人员，一名钻机操作者，操作钻机，控制钻具在地下的状况；另一名是定位探测仪操作员，负责监测、探测钻头在地下的走向和进尺情况。
钻头上装有可发射无线信号的探头，它可穿过地层发出一种特殊的电磁波，操作员手中的探测器可以接受这些信号，并经过处理后，让钻机操作者及时了解钻头目前的位置，显示的信号包括钻头走向、深度，造斜率和面向角等信号，以便及时调整钻头的方位，确保钻头按照事先设计好的轨迹钻进。
钻机操作者可以在钻机上，通过仪表掌握钻进过程中施加给钻杆的压力和回转扭矩，在钻机仪表盘上，还可以看到来自探测装置反馈过来的一切信息，钻机操作者通过这些信息来调整钻头方位，操作台上的液压仪表和远距离信息显示仪表，就像操作者的眼睛一样，可以随时观察孔底情况。
2施工要点和施工注意事项
⑴为确保本工程成功地完成定向钻进的导向工作，要严格按照设计规划好的穿越曲线钻进，主要是控制好钻进曲线不同位置的深度和造斜率。
在不超过管道弹性敷设半径或钻杆弯曲极限的范围内，操作员应确保按设计的轨迹钻地，如果前一段钻进没有完全符合设计曲线，所出现的差值可以通过下一段来修正，并记录实际钻孔与钻孔的偏差，通过计算来调整钻进的参数。
⑵设计钻孔轨迹时重点考虑以下影响因素：
待回拖管线的材质、尺寸、曲率半径；钻杆弯曲极限；地层条件；地上、地下障碍物状况；
⑶导向孔钻进时，采用带斜面的非对称钻头。
若一边旋转一边推进，钻孔呈直线延伸，即钻出一个直孔，若钻头只推进不旋转，由于地层给斜面钻头的反力的作用，使钻头朝斜面法线的反方向钻进，即实现造斜功能，钻出曲线或造斜孔。
钻机操作人员根据地表的接收器探测出钻进参数（钻头的位置、深度、倾角和工具面向角等），判断钻孔位置与设计曲线的偏差，并随时进行调整，以确保穿越曲线按照设计的走向钻进。
⑷钻机配有控向探测仪器，其作用就是及时探测钻头在地下的实际位置，并将探测结果传输到地面接收显示器和司钻操作台上的远程显示器，司钻根据这结显示的数据进行方向调整和纠偏。
⑸在改变方向的过程中，钻孔的转角或转弯半径应该控制在一定的范围内，本工程PE管可不予考虑（R=50D，即导孔轨迹的弯曲半径应大于8m），只考虑钻杆的弯曲半径即可，使实际的钻孔曲线尽量平缓，以利于回拖。
⑹钻机场地准备好钻机到达现场安装调试完毕后，开始钻导向孔。
导向孔的钻进质量或成败取决于下述因素：
a．钻头实际的左右位置偏离、深度和最小离地间隙（或最小地面覆盖）。
b．导向孔将提供实际的钻进土壤状况的资料，为正确决定预扩孔或回拖和子的工艺提供依据。
c．完成的导向孔曲线应该圆滑并逐渐转向，以便满足回拖管子的要求。
⑺为顺利完成导向孔曲线的钻进，关键要十分注意以下各点：
a．正确地钻进第一根钻杆是非常重要的。
先在钻头入土处挖一个小坑，使坑的平面与钻头进入方向垂直，并确信泥浆已经搅拌好已经具备开钻条件。
b．钻头转向6点钟的位置，开动钻液泵。
确信钻头喷嘴中有钻液流动。
开始朝前推进并穿透地面保持钻头进入地面的斜度。
第一根要没有任何转向直钻。
c．接上第二根钻杆之前，要将这根钻杆转动并将钻头抽回入口坑，再将该钻杆旋转钻入地下。
因为导向板总是大于钻头，这样重复钻进一次会形成更好的导向孔，并且可以在钻杆和孔壁间维持一个环形空间。
⑻钻进前都要确认泥浆泵是开着的。
并观察压力表指示。
应及时调整钻液流量，以便入口坑有泥浆流回这有助于操作员判断环形空间是否仍然畅通。
如果钻液压力表指向了最大值并停止在该位置，这可能说明钻头喷嘴堵塞住了。
这时将钻头拖回将堵塞物清除。
在清理喷嘴或卸下喷嘴之前，要确信钻机上泥浆压力已经卸掉。
⑼在钻孔的全程，定位员要决定钻孔的斜度、深度和与计划路径相关的实际钻孔路径。
然后由操作员调整钻位置来达到。
在朝前推进至旋转的过程中，密切注意遥控显示器上斜度的变化是非常重要的。
⑽对于任何一根钻杆，抽回再重复钻进有利于在钻孔中维持环形空间也有利于充分混合泥土，并且钻液可以流过整根钻杆。
重复钻进技巧的运用有利于在导引孔中维持一个良好的环形空间。
⑾钻机操作员要注意观察，在出口坑没有钻液流出，意味着由于缺乏钻进经验或者使用了不适当的钻液，而导致了钻孔中环形空间的堵塞。
随着钻孔长度延长，由于进入地下的钻杆摩擦力增加，从而旋转压力将会增大，旋转压力充分增大，可能是土层吸水并在钻杆四周膨胀的标志。
如果这种情况发生，需要重新调整钻进泥浆和添加剂的性能和比例，或者重新钻导向孔。
⑿在整个钻孔过程中，必须时刻保证钻机操作员和定位员这间的良好的通讯联系。
三、预扩孔
1、预扩孔的工艺过程
预扩孔就是在实际铺设管线之前，经过一次或多次的扩孔来扩大钻孔的直径，以减小回拉铺管的阻力，确保施工顺利完成。
最终成孔直径一般比管子直径大200毫米（或是管径的1.5倍）。
导向孔钻完成后，将钻头从钻杆上卸下，安装上合适的反扩孔钻头和分动器，然后在分动器后面接上回拉钻杆，进行扩孔钻进。
扩孔的速度和地质及钻机的参数等因素有关，要选用合适的扩孔工艺参数才能顺利完成扩孔工序。
2、预扩孔的原则和需要注意的事项
⑴预扩时，回扩头后面带的不是管子而是钻杆，钻杆是通过万向节与回扩头连接被拖入钻孔中的；
⑵在将后面的钻杆安装之前，要确信钻机是被锁定的；
⑶当扩孔完成，拉完足够的钻杆后，将钻机锁定，用液压管钳在出口点卸开钻杆接头，接上回扩头、万向接和钻杆转换连接杆；
⑷按照安全操作步骤进行预扩。
保持机组成员与操作员密切联系、确保整个连接过程的安全。
⑸扩孔时视工作坑反浆情况，合理调配泥浆的粘度、比重、固相含量等技术参数。
四、回拖管线
1、回拖管线的工艺过程
经过预扩孔后，才可以进行PE管的回拖工作，回拖管线时PE管在扩好孔的孔中是处于悬浮状态，管壁四周与洞之间由泥浆润滑，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150毫米，所以不会伤害PE管外壁。
先将拉管头与待铺管道联接起来，然后将拉管头与分动器联接，随着钻杆的回拉，管道慢慢进入孔内，直到完成全部管道的铺设。
然后卸下扩孔钻头及分动器，取出剩余钻杆取下拉管头，铺管工作完成。
2、回拖管线时的注意事项
⑴回扩的过程中，主要是目标是将回扩头切削下的钻屑与钻液混合成泥浆，以便将泥浆排出，为新装管线提供足够的空间；
⑵回拖的过程对于成功地完成一个钻孔是非常重要的，这时需要合适性能和足够的钻液；
⑶将回扩头与钻杆连接起来之前，检查万向节是否可用手自由转动；
⑷拖头是锥形的封头，要求能承受回拖过程中将要承受的回拖力；
⑸在回拖前、过程中和回拖之后，操作员和在产品管线一侧的机组成员之间要求有通讯良好的对讲机；
⑹回扩的速度不能够太快，回扩时需要时间切削地层并将切屑混合成泥浆；
⑺拉管壁和孔壁间的摩擦力W可由以下公式概算：
W=［2p（1+Ka）+Po］fL
W—管壁与孔壁间的摩擦力（KN）
P—土对每米管道的压力（KN/m）
Ka—主动土压力系数，一般取0.3
Po—每米管道的重量（KN/m）
f—管壁和孔壁间的摩擦力系数（0.2—0.6）
L—管道长度（m）
P=Pv+Ph
Pv一般可按铺管线直径1~2倍高度土的重量计算.粘性土的粘聚力大，对于小口径管线一般可以形成完整的孔壁,这时Pv等于零。
Ph=Pvtg2（45°+φ/2）
φ— 土层的内摩擦角，一般地，砂层为30°～40°，粘土层为15°～25°。
⑻拉管过程中为防止水及其它杂物进入待铺管道内，PE管末端设PE端帽，与拉管头连接方式见下图：
拉管头与PE管连接示意图图3
五、泥浆
泥浆是定向穿越中的关键因素，被视定向钻的“血液”，其主要作用是携带和悬浮钻屑并排到地表、稳定孔壁和降低钻进时所需的扭矩和推拉力、冷却和冲洗孔底钻具。
泥浆的主要工艺性能是流变性和失水造浆性，现场控制的主要因素是泥浆的粘度、各种添加剂的配制以及泥浆的压力和流量。
1、泥浆性能的控制和调整
泥浆添加剂：
为保证泥浆具有良好的流变性、高携砂性、固壁和润滑性能、在配出基浆的基础上，再按基浆重量的2—4‰比例加入的各种泥浆添加剂，使用的泥浆添加剂有：
增粘剂、固壁剂和润滑剂等。
粘度控制：
根据穿越段地层情况，在钻导向孔阶段，泥浆粘度控制在35-45S；在预扩孔和回拖阶段泥浆粘度提高5-10S；实际工作中，泥浆的粘度随土层的不同而变化，并选用不同的添加剂。
2、泥浆用量
定向穿越泥浆压力和流量是控制原则是高流量、低压力，通过调整高压泥浆泵的档位和转速、泥浆喷嘴的直径和数量、控制钻进和回拉速度等。
造斜段：
每方添加2包易钻+0.25升帮手+0.25升万用王；水平穿越段：
每方添加2包易钻+0.5～1升万用王。
按照工程情况计算，该工程需配制钻井液约90～100方，根据设计配方大约需要使用Hydraul-EZ易钻200包和3桶IVP万用王。
现场准备5～6吨Hydraul-EZ易钻、3桶IVP万用王和部分帮手。
六、PE管的保护、焊接及安装
1PE管搬运、运输与存放
⑴管材搬运时,必须用非金属绳吊装。
⑵管材、管件搬运时，应小心轻放，排列整齐。
不得抛摔和沿地拖。
⑶路地搬运管材、管件时，严禁剧烈撞击。
⑷车辆运输管材时，应放置在平底车上；直管和盘管均应捆扎、固定，避免相互碰撞。
堆放处不应有可能损伤管材的尖凸物。
⑸管材、管件运输途中，应有遮盖物，避免暴晒雨淋。
⑹管材应水平堆放在平整的支撑物上或地面上。
堆放高度不宜超过1.5m，当管材捆扎成1m×1m的方捆，并且两侧加支撑保护时，堆放高度可适
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