顶管穿越高速公路施工组织设计secret.docx
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顶管穿越高速公路施工组织设计secret
110kV城西变线路工程
定向穿越乡镇水泥公路(河道及蔬菜大棚)
施工现场管理方案
建设单位:
连云港供电公司
施工单位:
江苏齐天电力工程有限公司监理单位:
江苏兴力工程建设监理咨询有限公司
2014年08月
批准:
审核:
编制:
编制依据
工程概况
二、施工部署
四、施工方法及工艺流程
1顶管穿越公路断面图
2、工艺流程
五、现场技术措施
1、施工准备
2、测量放线
3、导向钻进过程
4、预扩孔工艺过程
5、回拖管线
6、泥浆
7、回拖PE管保护
&照明
六、质量管理
七、HSE管理
八、安全管理
九、文明施工管理
十、施工进度计划横道图
十^一、施工总平面图
工程简介与编制依据
本110kV线路工程包括四个部分,分别为:
①110kV申城线改造部分。
②110kV
申城线改造后T接至城西变线路部分。
③110kV申榆线城头支线T接至城西变线
路部分。
④申榆线城头支线间隔调整部分。
本线路工程全长5.44km,其中双回路架空线路部分长约4km单回路架空线路部分长约1.17km,双回路电缆部分长约0.14km,单回路电缆部分长约0.13km。
导线采用LGJ-400/35钢芯铝绞线,本期新建2#塔至3#塔段(申榆线城头支线调整间隔段)采用LGJ-240/30钢芯铝绞线,本期新建21#塔至23#塔(与原申城线搭接段)导线采用LGJ150/25钢芯铝绞线。
地线选用一根OPG^光纤复合架空地线及一根JLB40-120型钢绞线与之配合,新建2〜3#塔采用两根GJ-50型钢绞线,,21〜22#采用两根GJ-35型钢绞线,22〜23#塔采用一根GJ-35型钢绞线,原110kV申城线(构架至本期新建5#塔)更换地线选用OPGW-24-7型光纤复合架空地线。
本施工方案主要内容为电缆定向穿越乡村水泥道路、河道及蔬菜大棚部分。
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)《中华人民共和国安全生产法》(2014修正案)
2)《中华人民共和国环境保护法》(2014版)
3)《中华人民共和国土地管理法》(2004修订)
4)《建筑施工场界噪声限值》GB2012-07-01
5)《土壤环境质量标准》GB2762-2005
6)《电力建设安全工作规程(架空电力线路)》(DL.5009.2-2004)
7)《110—500kV架空电力线路施工及验收规范》(GB50233-2005)
8)《架空送电线路施工手册》
9)《高压架空输电线路施工》
10)《城市地下管线探测技术规程》(CJJ61—2003)
11)《工程测量规范》(GB50026-2007)
12)《水平定向钻进管线铺设工程技术规范》(DBJ13-102-2008)
二、工程概况
1)工程地点:
赣榆县青口镇〜城西镇。
2)工程内容:
电力管线定向穿越乡村水泥道路、河道及蔬菜大棚,穿越孔直
径200mm穿越段水平长度为216m(两处)。
3)电缆管材:
本次穿越的主管道规格:
©200mmHDP加强管
4)穿越要求:
入土角为8°,出土角为7°,定向钻穿越弯管段曲率半径450m
5)定向穿越位置:
1#〜2#(150M)18#〜BJ5(城西变5#电缆八角井,66m)。
三、施工部署
项目经理
1、项目部组织机构
经营管理部
HS
部
管道安装机组
防腐补口机组
土建机组
穿
越
机
组
2、项目管理人员名单
序号
姓名
职称
在本工程任职
1
薛希昌
工程师
项目经理
2
姜荣胜
工程师
项目总工
3
马斌
工程师
现场施工负责人
4
宋恺岩
助理工程师
安全员
5
李云贵
助理工程师
现场施工员
3、机组人员配置及职责
序号
工种
人数
岗位及职责
1
机组长
1
负责施工全面指挥、管理、协调。
2
技术员
1
负责技术资料,过程检查。
3
HSE
1
负责现场HSE监督员。
4
管工
4
负责对口,指导取土。
5
操作手
4
操作顶管机及发电机。
6
起重工
2
指挥吊车吊装设备、机具、砼套管和运土。
7
弯管
2
负责弯管。
8
:
炊事员
1
负责后勤保障。
9
配工
28
取土24人、配合4人
10
更夫
4
看护现场
4、主要施工机具及材料
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
定向钻机
XZ45C吨
套
1
2
导向探测仪
金地700
台
1
3
管线探测仪
RD8000
台
1
4
水准仪
DS22
台
1
5
潜水泵
3-4”
台
4
6
发电机
5KW
台
1
7
发电机
5KW
台
2
8
平板车
25T
辆
1
9
货车
5T
辆
1
四、施工步骤及工艺流程
1施工步骤
1.1施工准备
1.1.1根据要求,我们将采用目前较为先进的非开挖管道敷设技术,既
在不开挖路面及土地植被的状态下,用微控定向钻将电缆套管从1:
2#塔向南穿
越至1#塔,2:
18#塔向东穿越至城西变西侧的BJ5电缆八角井。
为了保证工程质量,我们将采取以下具体方法:
首先探明现有地下管网和土层的情况,考虑到各个井位地下管网较为复杂,我们选择1#塔和18#塔作为钻进的入口,用大角度入土,避让地下的复杂管线(现有的通信、军用)和河道,将深度控制在3—6
米处,然后将HDPE管从南向北、从东向西拖入孔径。
1.1.2定位、放线
根据穿越管线轨迹施工设计图,项目部组织测量人员对待穿越管线中心线进
行复测,做好标记,必要时埋设标杆。
并报建设方技术人员或监理工程师核查,以保证穿越施工中管线位置和标高的正确性。
对复核合格的导向线点、水准点,根据现场实际情况采取相应保护措施,保证开钻时使用。
确保工程质量符合设计
和规范要求。
1.1.3设备进场
依据物探成果资料和管道设计位置平整场地,放置钻机。
用专用的锚具锚固钻机,并在规定的施工作业面的合适位置设置蓄水和泥浆池等设施。
1.1.4开挖工作坑
入土点开挖工作坑,出土点后端开挖工作坑和后续发送沟,并在管线回拖时沟内注水以保护管线。
1.1.5配制泥浆
钻进泥浆最基本的功能是维持孔壁的稳定性。
另外泥浆还有携带钻屑、冷却
钻头、喷射钻进等功能。
泥浆的成分要根据地层条件、使用要求作调整。
管线与孔壁间的泥浆还有悬浮和润滑作用,有利于管道的回拖。
1.2导向
导向在非开挖铺管工作中是一项十分关键的施工步骤。
导向能否成功及导向孔的质量如何,将直接关系到整个工作的成败。
导向时,尤其要注意导向孔的出土角、入土角、曲率半径和与相邻障碍物的间距必须满足铺设管线的要求。
为了精确控制标高和导向孔的曲率半径,使其误差在允许范围之内,为此采取以下措施:
1)选择精度较高、抗干扰能力强的导向仪。
2)严格按测定的水准控制点导向。
3)增加导向仪测量点数,原则上每10米测量一次钻头的深度、方位角和已放轨迹线的水平偏移量,并于测定的水准点和导向设计数据表数据相比较进行控制,使其误差控制在规范要求内。
1.3扩孔
导向完成后开始利用回扩器进行扩孔。
并根据管段位置地质状况,采用符合管段处地质状况所要求的比重和粘度的非开挖专用泥浆,并依据地层稳定性情况,必要时再添加一些相应的处理剂材料。
泥浆通过专用泥浆搅拌系统搅拌充分。
根据扩孔扭矩和回拖力情况,合理调整泥浆用量和回拖速度,确保孔壁稳定。
施
工过程中现场多余泥浆用专用设备运至指定位置排放。
1.4拖管
为了减小管道回拖时的摩擦力,保证管道顺利回拖和保护管道防腐层,在回拖前挖发送沟,每隔15米放土堆,土堆上铺垫膨润土,在回拖时浇水,管道回拖过中的回拖阻力将降低到最低,这样可以保证管道的顺利回拖同时保护防腐
管道回拖时,管段与钻具连接应符合下列要求:
1.4.1检查扩孔器内各通道及各泥浆喷嘴是否畅通,确认合格后才能连接;142连接顺序:
钻杆+扩孔器+80T旋转接头+U型环+管道。
143扩孔器直径宜比穿越管道直径大100mm目的是减小拖拉力,保护防腐层;全部连接完后应送泥浆冲洗,检查各泥浆喷嘴是否正常,合格后进行回拖施工。
管道回拖施工应连续进行,除发生不可抗拒的原因外,严禁在施工中无故停拖。
管蜕回拖
1.5施工过程中,沿线冒浆的保护措施在施工过程中派专人沿线巡浆,发现冒浆点及时上报并采取适当围护防止泥貌并将剩余泥浆外运处理。
2:
施工工艺流程
施工准备
现场勘查、设计
五、现场技术措施
1施工准备
1.1施工前先熟悉图纸,掌握施工区域的穿越长度与深度,特别应掌握套管穿越范围内的地质状况。
1.2施工设备及辅助设施和各种材料准备齐全,穿越套管和工作管自检合格后,报监理工程师认可。
2测量放线
2.1根据设计给定的控制桩位,用经纬仪放出穿越轴线。
2.2放线时同时放出工作和接受坑的位置的尺寸。
2.3在穿越至验收的全过程中,随时使用经纬仪配合。
3、导向孔的钻进过程
3.1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。
3.2、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,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工作坑,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。
(11)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。
(12)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。
4、预扩孔的工艺过程
4.1预扩孔就是在实际铺设管线之前,经过两次扩孔(①450、①600)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。
4.2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。
5、回拖管线
5.1、回拖管线的工艺过程
经过预扩孔后,才可以进行HDPE管的回拖工作,回拖管线时HDPE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HDPE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连接,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。
5.2、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PE管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°+©/2)
©—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,PE1末端设PE端帽,
与拉管头连接方式见下图:
拉管头与HDPEf连接示意图图3
6、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。
6.1、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。
6.2、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。
7、回托HDPE管的保护
⑴在出钻位置挖发送沟、设立支架,保护PE管不受伤害。
8、照明顶管穿越施工昼夜进行,必须配备足够的照明设施。
1.1控制箱1套,配备60A漏电断路器1件、40A漏电断路器2件、2500w漏电断路器插排2件、四芯三相电缆线50米。
1.2场地照明:
用3盏1000W碘钨灯供夜间照明,配备两芯电缆线100米。
1.3洞内照明:
用1盏100W防爆灯供施工照明,两芯电缆线100米。
六、质量管理
1、技术员兼质检员,负责技术质量管理;
2、操作坑的深度要达到设计要求,它会直接影响工作管的埋深及对公路的保护作用;
3、严格控制掏土的质量,不得超挖和斜挖;
4、保证套管的顶进质量,套管顶进的纵向、水平方向偏差不得超过顶长度的1.5%;
5、严格检查砼套管质量,凡是有夹渣、气孔、裂纹、钢环脱落和硬度不够的套管,坚决不用。
七、HSE管理
1、机组长为现场HSE管理的第一责任人。
2、所有施工设施及人员都不得超出甲方规定的施工范围。
3、施工现场必须配备流动厕所和垃圾箱。
4、所有施工人员统一劳保着装,佩带安全帽。
5、施工场地的四周必须用安全护板围好,路面设置安全警示牌
6、在繁华路段和主要道路施工,要采用封闭式施工。
7、操作坑必须用警戒带围好,专人观察操作坑的四壁,发现问题及时处理。
8、操作坑内及时排水,以免造成塌方。
9、液压顶管机的油管接头要经常检查,防止松动,对泄露的液压油、机油等要及时处理;
10、安全施工用电,场地用电必须用漏电保护器,掏土洞内用电必须用36v
安全电器;
八,安全管理
1.1安全目标及分解
不发生人身死亡事故,不发生重伤事故,控制轻伤事故,不发生一般及以上施工机械设备事故;不发生负同等及以上责任的重大交通事故;不发生一般及以上火灾事故。
1.2安全管理组织机构
项目经理部设专职安全员,施工队设安全员,作业点设安全监护人。
项目经理部建立健全安全管理网络,坚持“安全第一、预防为主”的安全生产方针,制订并落实现场各级人员的安全生产责任制,实行全员安全风险抵押金制度,在施工全过程开展反习惯性违章活动,杜绝“三违”现象。
从安全管理组织和措施等方面形成有效的安全保证体系。
1.3安全管理主要职责
项目经理部和施工队人员的安全职责按国家电力公司《电力建设安全健康与环境管理工作规定》和《建设工程项目管理规范》GB/T50326-2001的相关规定执行,其主要职责为:
1)项目经理:
认真贯彻安全生产方针、政策、法规和各项规章制度,组织编制安全施工措施,严格执行安全考核指标和安全生产奖惩办法,严格执行安全技术措施审批和施工安全技术措施交底制度;定期组织安全生产检查和分析,针对可能产生的安全隐患制定相应的预防措施;当施工过程中发生安全事故时,组织并主持事故的调查分析,提出处理意见。
2)项目总工:
对工程安全技术负全责;组织安规的学习及考试,组织安全
技术教育工作;负责编制安全文明施工措施,并组织安全技术交底;负责组织工地安全设施的研制和标准化的推行工作;参加事故调查并提出技术性防范措施。
3)专职安全员:
落实安全设施的设置;对施工过程的安全进行监督,纠正违章作业,配合有关部门排除安全隐患,组织开展安全健康的宣传教育工作,监督劳保用品质量和正确使用;参加工地安全大检查,对发现的问题,按“三定”原则督促整改;负责对施工队安全文明施工进行考核与奖惩;协助领导进行事故调查处理工作。
4)施工队长:
负责组织本队人员学习、贯彻安全规程、规定和上级有关安全工作的指示与要求;安排施工生产任务时,向本队人员进行安全措施交底;组织本队开展安全活动,组织好每周一次的“安全日”活动,坚持每天的站班会,做到“三查”;组织本队人员分析事故原因,吸取教训,及时改进施工队安全管理工作。
5)施工队安全员:
协助队长组织学习和贯彻安全工作规程、规定和上级有关安全工作的指示与要求;对本队所使用的机具、设备、防护用具及作业环境进行安全检查,消除安全隐患;协助队长进行施工队安全建设,组织安全文明施工,进行安全宣传教育,做好安全活动记录;参加本队的事故调查分析。
6)作业点安全监护人:
对施工现场安全防护装置和设备进行验收,消除安全隐患;对现场作业人员进行安全交底,组织实施安全措施;当发生重大或恶性工伤事故时,保护现场,立即上报并参与事故调查处理。
7)施工人员:
认真学习并严格执行安全规程、规定、制度和措施,不违章作业;积极参加安全活动,服从安全监督人员的指导;爱护安全设施;正确使用防