非開挖定向鉆管道施工組織設(shè)計

1、穿越施工方法及方案穿越工程概述：在管道施工過程中，遇到過路、過河、過鐵路、高速公路等不能開挖地段均采用定向鉆穿越施工，此施工方法深受政府及廣大市民歡迎。該項技術(shù)是利用先進的鉆掘設(shè)備配合先進的測量技術(shù)手段，在不對公路、鐵路、河流等地表設(shè)施損害的情況下鋪設(shè)、更換各種地下管道的施工技術(shù)。國外稱為Trenchlesstechnology或No-Dig（非開挖技術(shù)）。它與傳統(tǒng)的破路挖溝鋪設(shè)管道施工方法相比，具有不破壞道路結(jié)構(gòu)，不干擾路面交通，無泥塵污染，不破壞環(huán)境，鋪設(shè)管道導(dǎo)向定位精度高，工期短，成本低，施工安全性能好等優(yōu)點。目前該技術(shù)被廣泛應(yīng)用在電信、電力、燃氣、石油、自來水、熱力、污水等地下管線鋪設(shè)

2、。在國內(nèi)大中城市利用非開挖技術(shù)穿越公路、鐵路、水渠、河流鋪設(shè)管道已占60%左右。在具體施工過程中，先進行穿越地段工程審批，地下管線會簽，然后依據(jù)會簽圖紙進行地下管線勘察，確定交叉及平行管線位置，繪制施工平面圖及剖面圖制定施工方案。施工中鉆機坐在地面，鉆機30米前面開挖一定深度的作業(yè)坑稱之為入土點。鉆機的鉆桿與地面形成10-30度的夾角鉆入地下，鉆桿的前面安裝一個專用導(dǎo)向鉆頭，此鉆頭內(nèi)裝有一個信號發(fā)生器，用于發(fā)射信號。地面的接收儀可以接收信號，并可以轉(zhuǎn)換成鉆頭的深度、角度、方向等數(shù)據(jù)顯示出來。通過各種數(shù)據(jù)利用鉆頭力學(xué)矢量和原理調(diào)整鉆進深度、角度、方向，到達作業(yè)坑內(nèi)使之達到水平或者一定角度并符合埋

3、設(shè)管道深度的要求。通過作業(yè)坑后保持一定角度鉆進。鉆進曲線應(yīng)滿足鋼管曲率半徑要求。在鉆進過程中，通過鉆頭不斷向?qū)蚩變?nèi)注射化學(xué)泥漿，使之潤滑和固壁，并且保護回拖管道外壁減少劃傷。在鉆過路面、河流之后到達接收坑稱之為出土點。在接收坑內(nèi)卸掉鉆頭安裝上回擴器進行逐級別擴孔，擴孔直徑應(yīng)大于管徑的1.21.5倍?？椎佬纬珊?，回擴器后安裝一個回拖萬向節(jié)，萬向節(jié)與回拖管材之間采用卸扣聯(lián)接。在回拖過程中邊旋轉(zhuǎn)擴孔邊回拖管線，回拖過程中通過回擴器不斷向孔內(nèi)注射化學(xué)泥漿，使之潤滑和固壁并保護管材減少磨損。到達入土點作業(yè)坑后打開卸扣，回擴器拉到地面，穿越管線便埋入地下，此路段穿越完成。1、工程概況1.1 概述1.1.

4、1 工程名稱：雙陽區(qū)供熱管道定向鉆穿越工程。1.1.2 建設(shè)地點：雙陽區(qū)西北部。1.1.3 建設(shè)規(guī)模：定向鉆穿越水平長度約為300m,管彳為426,采用聚氨酯保溫防腐。1.2 施工概況雙陽區(qū)供熱管道定向鉆穿越工程入土點在河北岸，出土點在河南岸。穿越平均水平長度為300m。管道用管材為：螺旋焊接鋼管，管道規(guī)格為：小426。根據(jù)現(xiàn)場情況考察，入土點位置在河北岸空地上，鉆機和輔助設(shè)備場地需要征用30米X20米空地。出土點在河南岸小區(qū)內(nèi)空地上，出土點作業(yè)場地征用30米X20米的空地。出土點焊接作業(yè)帶，焊接場地的作業(yè)帶為350mx10m。穿越入土角為10°,出土角為12°,穿越曲線曲

5、率半徑為512m,穿越最大深度為-12m（以入土點標(biāo)高為基準(zhǔn)），河深4米。穿越供熱管道采用螺旋焊管，管道規(guī)格為426,采用聚氨酯保溫防腐-可編輯修改-1. 3地形、地貌、地質(zhì)供熱管道定向鉆穿越工程位于雙陽區(qū)西北部，穿越地段地形起伏較小,管道縱橫交錯，河面較寬，落差較大，地質(zhì)較為復(fù)雜。1、淤泥質(zhì)粉土，褐黃色一灰色，混砂，飽和，結(jié)構(gòu)松軟，分布于河道范圍內(nèi)。2,耕表土，褐色一褐黃色，稍濕，稍密一中密狀態(tài)。3,粉砂，褐色一褐黃色，濕一飽和，中密狀態(tài)，混粉土。4,細砂，黃褐色一灰褐色，飽和，中密狀態(tài)，夾粉土薄層。5、中砂，含礫石（5-20%）,灰色，飽和，中密一密實狀態(tài)，上部局部為細砂夾層粉土，或為粉細

6、紗透鏡體，局部為礫砂，該層成分為石英為主，磨圓度較好。6、粉土，灰色，飽和，密實狀態(tài)，局部為中密狀態(tài)，夾薄層砂土或砂土互層。分布不均勻。7、粗砂，局部為礫砂及圓礫，灰色，飽和，夾粉細砂及粉土薄層，下部含卵石（粒徑20-60mm,含量10-30%mm）,呈次圓一次菱角狀。8,粉土，局部為粉質(zhì)粘土，呈硬塑一堅硬狀態(tài)，灰色，濕一飽和，密實，局部混砂或與粉西砂互層。該層厚度較大，為第三系泰康組，半成巖狀態(tài)，未鉆穿。2、工程施工程序3、 鉆機場地施工方案3.1 鉆機場地施工程序3.1.1 現(xiàn)場勘察：根據(jù)施工圖紙對穿越現(xiàn)場進行地下管線勘察，并且要進行管線會簽，確保管線安全。3.1.2 測量放線：根據(jù)設(shè)計交

7、底（樁）與施工圖紙放出鉆機場地控制線及設(shè)備擺放位置線，確保鉆機中心線與入土點、出土點成一條直線。3.1.3 平整鉆機場地：鉆機入場之前，對機位進行平整（15米X10米），保證地面不下沉，使鉆機發(fā)揮出最大功率。3.1.4 地錨坑、作業(yè)坑開挖：施工之前，對出土點入土點進行挖掘作業(yè)坑（5米X4米），為施工作好準(zhǔn)備。3.1.5 現(xiàn)場圍擋：鉆機入場之前，要對施工現(xiàn)場、作業(yè)坑圍擋（20米X8米），保證封閉施工，確保施工安全。3.1.6 鉆機及配套設(shè)備就位:首先將鉆機就位在穿越管線中心線位置上，鉆機就位完成后，進行系統(tǒng)連接、試運轉(zhuǎn)，保證設(shè)備正常工作。施工用水取河水放入水罐，經(jīng)沉淀后加入膨潤土及必要的添加劑。

8、3.1.7 測量控向參數(shù)：按操作規(guī)程標(biāo)定控向參數(shù)，個別穿越工程現(xiàn)場地形復(fù)雜，不利于測量，為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，在管中心線的五個不同位置測取，且每個位置至少測四次，進行對比，并做好記錄。3.1.8 泥漿配制：按本次穿越泥漿工藝要求及地質(zhì)情況編寫配制方案，確定正確的混合次序，按不同的地層配制出符合要求的泥漿。3.1.9 鉆機試鉆：各系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常、鉆桿和鉆頭清掃完畢后試鉆，鉆進1-2根鉆桿后檢查各部位運行情況，各種參數(shù)正常后按次序鉆進。3.1.10 鉆導(dǎo)向孔：管線焊完成具備開鉆條件后，按設(shè)計圖紙鉆導(dǎo)向孔，鉆孔偏差符合設(shè)計要求?？叵?qū)Υ┰骄燃肮こ坛晒χ陵P(guān)重要，開鉆前仔細分析地質(zhì)資料和穿越導(dǎo)向孔的資料，確定

9、控向方案，泥漿與司鉆重視每一個環(huán)節(jié)，認真分析各項參數(shù)，互相配合鉆出符合要求的導(dǎo)向孔，鉆導(dǎo)向孔要隨時對照地質(zhì)資料及儀表參數(shù)分析成孔情況，達到出土準(zhǔn)確，成孔良好。3.1.11 預(yù)擴孔：導(dǎo)向孔完成，鉆頭出土后及時拆卸，裝上檢查合格的擴孔器進行預(yù)擴孔，因穿越距離長孔徑大，卸鉆鋌和鉆頭時，采用液壓卸扣鉗保證及時卸扣3.1.12 擴孔、回拖：導(dǎo)向孔經(jīng)預(yù)擴，孔徑達到管線回拖要求的條件，將檢驗合格的穿越管線放入發(fā)送溝并檢查無誤后回拖?；赝锨白屑殭z查擴孔器、旋轉(zhuǎn)連接器、卸扣（旋轉(zhuǎn)連接器的抗拉力為60r封頭及管道連接的焊縫均須進行無損檢驗，并確認無缺陷）連接，確認連接牢固方可回拖，回拖中兩岸要加強聯(lián)系，協(xié)調(diào)配合將

10、管線敷設(shè)到預(yù)首提回拖定位置3.1.13 工程結(jié)束后，鉆機場地地貌恢復(fù)，設(shè)備轉(zhuǎn)場。聯(lián)系建設(shè)單位、監(jiān)理單位組織驗收，按建設(shè)單位要求繪畫竣工圖紙。3.2 定向鉆施工設(shè)備3.2.1主要施工設(shè)備性能表ZT50型鉆機連續(xù)運行功率178KW旋轉(zhuǎn)最大扭矩18000N.m最高轉(zhuǎn)速65-105rpm入土角調(diào)節(jié)范圍514度出土角調(diào)節(jié)范圍1025度取大推/拉力55噸行駛速度范圍045.7m/min鉆機馬達轉(zhuǎn)數(shù)0-90RPM鉆機外形尺寸8900mmX2400mmX2500mm穿越能力325/600m、800/300m鉆機結(jié)構(gòu)整體履帶式鉆機總重量21T泥漿泵最大流量600升/分液壓鉗最大上扣扭力24000N。M液壓鉗最大

11、卸扣扭力24000N。M泥漿技術(shù)措施3.2.7泥漿控制：泥漿是定向穿越中的關(guān)鍵因素。穿越過程中地層有：淤泥質(zhì)粉土、耕表土、粉砂、細砂、中砂、粗砂、卵礫石。我們將針對不同的地層采用不同的泥漿，由于穿越地段地質(zhì)情況比較復(fù)雜，對泥漿的要求比較高，為克服這種不利因素，我們將采取以下措施：a水源就近取用河水或井水，在水罐中沉淀、過濾后配漿。b.按照事先確定好的泥漿配比用一級高效膨潤土加上泥漿添加劑，配出合乎要求的泥漿。c.使用的泥漿添加劑有：防塌劑、減粘劑和潤滑劑等。所加添加劑采用環(huán)保型添加劑，符合環(huán)保要求。d.為了確保泥漿的性能，使膨潤土有足夠的水化時間，在用量不改變的情況下，我們采取增加泥漿儲存罐的

12、數(shù)量，在一般工程中我們使用1個配漿罐和5個泥漿攪拌罐。e.回流泥漿的處理：鉆機場地和管線組裝場地各有一個作業(yè)坑返漿收集池，泥漿通過排漿池收集，經(jīng)沉淀之后處理。g.泥漿在各個階段所起的作用如下：（1）鉆導(dǎo)向孔階段要求盡可能將孔內(nèi)的泥沙攜帶出孔外，同時維持孔壁的穩(wěn)定，減少推進阻力；（2）預(yù)擴孔階段要求泥漿具有很好的護壁效果，防止地層坍塌，提高泥漿攜帶能力；（3）擴孔回拖階段要求泥漿具有很好的護壁、攜砂能力；同時還有很好的潤滑能力，減少摩阻和扭矩；*淤泥質(zhì)粉土地層較穩(wěn)定，成孔性較好，巖屑易造漿、分散，防泥包摑是關(guān)鍵問題，解決了防泥包摑問題也就解決了流變性穩(wěn)定問題。盡量采用低粘土含量泥漿，控制適當(dāng)?shù)偷?/p>

13、粘度、切力，提高泥漿中的SDX大分子聚合物濃度，以提高泥漿抑制性防泥包；加入SDJ防漏失；同時，SDX和SDJ加入泥漿中后，還能降低摩阻以減少鉆進扭矩及推進阻力，從而達到提高機械鉆速目的。施工時要求泥漿Gi2Pa以利攜渣，粘度在4050s之間有利于提高泵排達到提高攜法效率的目的?！縜.入孔泥漿配方及泥漿性能泥漿性能PFPVYPYP/G1G2F孔徑配方g/cmVmPaPaPVPaPaL3S.sml4%±+0.1%44950.5255"SDX+0.1%SD1.0315J541480.6049室內(nèi)驗證結(jié)果1.0348126.50.542.56.512b.配制工藝(1)按標(biāo)準(zhǔn)配方，

14、先按地面容積預(yù)配10方泥漿開鉆，就近取淡水9方，經(jīng)化驗后使用，加入鈉土0.4噸，SDX40公斤，SDJ40公斤(2)處理劑加入方案孔尺寸(in)泥漿排量(l/s)處理劑加入速度(包/15min)SDXSDJ5"16230.580.5817240.610.6118260.650.6519270.680.68*耕表土地層疏松，膠結(jié)差，成孔差或放置時間長容易塌孔。鉆孔中容易出現(xiàn)泥漿竄漏情況，施工中采用適當(dāng)高的粘切，較低泥漿失水，致密泥餅，要求泥漿濾液粘度高，盡量減少泥漿濾液進入地層降低膠結(jié)力，進入淺層中的SDX和SDJ增強近井壁的膠接能力，增強地層強度，有效支撐孔壁，從而達到穩(wěn)固孔壁的目的

15、。同時，具有封堵能力的SDJ進入地層后亦可有效的堵塞地層中的孔道，阻止泥漿竄入地層，從而避免因泥漿竄流掏空地層而造成的坍塌情況。a入孔泥漿配方及泥漿性能井徑配方泥漿性能Pg/cm3FVSPVmPa.sYPPaYP/PVG1PaG2PaFLml5"5%±+0.1%SDX+0.1%SDJ1.03547012178130.60.753681213室內(nèi)驗證結(jié)果1.036314100.714.58.510.4b.配制工藝(1)按標(biāo)準(zhǔn)配方，先按地面容積預(yù)配10方泥漿開鉆，取淡水9方，經(jīng)化驗后使用，加入鈉土0.5噸，SDX40公斤，SDJ40公斤。(2)處理劑加入方案孔尺寸(in)泥漿排

16、量(l/s)處理劑加入速度(包/15min)SDXSDJ5"16290.580.5817310.610.6118320.650.6519340.680.68*粉砂、細砂、中砂、粗砂含礫地層淺層粘土層在沉積過程中形成的含礫石(或姜結(jié)石)地層易造成卡鉆事故。如果粘土層中含有少量的礫石(或姜結(jié)石)，因粘土地層相對穩(wěn)定，在鉆孔中可通過控制鉆進速度逐漸將礫石擠入地層中，從而防止卡鉆。如果地層中出現(xiàn)大量的礫石(或姜結(jié)石)，則需配合調(diào)整泥漿性能以保證孔道安全。首先，需提高泥漿的粘切，特別是較高的初始切力，利用其優(yōu)異的懸浮能力及“糊壁”能力減少礫石層的崩塌速度，避免卡鉆發(fā)生；其次，提高泥漿的粘土含量

17、，利用大量粘土顆粒進入礫石層間形成的膠結(jié)作用，達到穩(wěn)定孔壁的作用；第三，利用泥漿把聚合物帶入地層提高粘結(jié)力，增強地層自身強度，達到穩(wěn)固孔壁作用泥漿配方及泥漿性能孔徑配方泥漿性能Pg/cm3FVSPVmPa.sYPPaYP/PVG1PaG2PaFLml5"6%±+0.03%SDX+0.15%SDJ1.04658212189150.650.846971515室內(nèi)驗證結(jié)果1.047314110.7989.512a.配制工藝(1)按標(biāo)準(zhǔn)配方，先按地面容積預(yù)配40方泥漿開鉆，取淡水39方，加入鈉±2.4噸，SDX12公斤，SDJ60公斤(2)處理劑加入方案孔尺寸(in)泥漿排量(l/s)處理劑加入速度(包/15min)土粉SDXSDJ5"16350.170.8617370.180.9218390.190.9719410.211.034、地貌恢復(fù)方案4.1 在