非开挖水平定向钻牵引管专项施工方案Word文档下载推荐.doc
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9.3机械伤害应急准备与响应预案 35
9.4触电事故应急准备与响应预案 37
非开挖水平定向钻牵引管专项施工方案
一、工程概述
1.1工程概况
本方案主要针对的交通工程信号灯系统、安监工程社会治安视频监控系统横穿G105主线的过路管线采用的非开挖水平定向钻牵引管技术施工。
1.2场地工程地质情况
1.2.1工程地质条件
本项目改造范围与《G105国道（粤西沿海高速公路出口至梅华西立交段）快速化改造工程》一致，该工程地质勘测资料满足本项目设计深度要求。
根据相邻场区及原道路的地质报告揭示，场内岩土自上而下分为：
人工填土（耕植土）（Qml）、第四系海陆交互相沉积层（Qme）淤泥、第四层冲积层（Qal）粘土、砾砂、粉质粘土、粗砂和第四系残积层（Qel）砂质粘土及微风化花岗岩（γ）。
燕山期花岗岩各风化层构成场地的岩石基底，均有较高的强度及较小变形的特点，为场地内良好的天然地基土或深基础持力层。
1.2.2施工方案选择
根据场地工程地质条件及勘察报告及设计文件，采用非开挖水平定向钻牵引管技术施工。
1.2.3管材选用
根据珠交通纪字〔2015〕10号珠海交通集团会议纪要，将原设计管径为100mm的镀锌钢管改为直径为110mm的PE软管。
详见附件1《珠海交通集团会议纪要珠交通纪字〔2015〕10号》。
二、编制依据
1、《水平定向钻进管线铺设工程技术规范》（试行）。
2、油天然气管道穿越工程施工及验收规范》（SY-T4079-95）。
3、工设计图纸、设计变更文件和地质勘察资料。
4、家现行的法令、法规，地区颁布的安全检查、消防、文物、环保等管理规定。
三、非开挖水平定向钻牵引管技术方案
根据国道G105慢行系统交通整治工程中交通工程及安监工程，均有非开挖水平定向钻牵引管铺设管线项目，现确定穿越机动车道将专用水平定向钻机及施工工艺完成穿越敷设电缆管线任务。
3.1穿越部位地段地点
3.1.1定向穿越点统计
根据本工程设计施工图，交通工程、安监工程，现对顶管部位列表如下：
交通工程、安监工程顶管部位统计表
项
地段
序
桩标
长度（m）
说明
总长（m）
交通工程
一、G105沿海高速交叉口
①
K2683+556
19
由路边人行道交通灯电缆井穿105主线至中央绿化带交通灯电缆井
57
133
②
K2683+602
由交叉口绿化岛交通灯电缆井穿105主线至中央绿化带交通灯电缆井
③
二、永二村人行过街改造段
④
K2684+307
38
⑤
K2684+326
三、和平市场行过街改造段
⑥
K2685+969
⑦
K2685+986
安监工程
四、G105沿海高速交叉口
⑧
K2683+605
20
由路边人行道Ⅱ型（安监）检查井穿105主线至中央绿化带Ⅱ型（安监）检查井
80
五、界涌天桥近地
⑨
K2684+767
由中央分隔带Ⅱ型（安监）检查井穿G105主道至路边人行道Ⅱ型（安监）检查井
33
⑩
13
路边人行道Ⅱ型（安监）检查井至1#箱变
六、沥溪天桥近地
K2687+300
27
7
路边人行道Ⅱ型（安监）检查井至2#箱变
合计
213
3.1.2定向钻穿越点
（1）交通工程定向穿越点为7个，安监工程为5个，共计12个定向穿越点，即有12个入土点、12个出土点。
平面布置如图：
一、G105沿海高速交叉口
二、永二村人行过街改造段
三、和平市场人行过街改造段
安监工程：
四、G105沿海高速交叉口
五、界涌天桥近地
六、沥溪天桥近地
（2）穿越管按设计图，交通工程均在每条顶管铺设2根DN100镀锌钢管，顶管长度合计为133m，考虑到拖管弯曲要求，建议采用PE管，但需经设计院批准、监理认同；
安监工程亦均在每条顶管中铺设2根DN100镀锌钢管，顶管长度合计为80m。
交通及安监合计总长度为213m。
如有调整，则按批准设计变更图计算实际长度。
（3）敷设层深度按设计院设计交底确定深度为路面以下2.0m左右。
（4）敷设层土质：
参考三座桥梁桩柱图1.0～2.0m深度为素填土。
（5）管材：
2DN100镀锌钢管。
说明：
1、施工现场已根据具体情况及场地要求作出报告，并形成《珠海交通集团会议纪要珠交通字〔2015〕10号》。
对于入口点，即顶管顶进处的场地需满足钻机和钻杆长度计9米和完成宽度4米要求。
在G105国道与沿海高速连接线交叉口信号灯处、永二村人行过街信号灯处、界涌天桥处、沥溪天桥处斜放水平定向钻机斜进施工。
在仅有3m宽的中央绿化带为出土点回拖Φ110PE管，20～30m长和管线需要有足够的弯曲铺放管材场地，所以入钻点和出钻点将由设计垂直布设改变为有斜度的要求，这样才能满足施工要求；
同时，由于入口平面将遇到各种问题，如地下井管等，需作一些调整。
现将各钻机入口及出口的桩标变动情况。
变化参数汇总见附件2《关于国道105慢行系统交通整治工程顶管变更情况报告》水平定向钻牵引管变化参数汇总表。
2、施工队必须在每处水平定向钻出土点进行人工探井探坑，尤其在中央绿化带要十分注意，遇到地下管线作好保护措施，确保地下管线安全前提下，才能钻进。
合理化建议：
对于第段与第段辅道顶管，由于路线在辅道砼路面下，管长也较短，可用简便快捷的常规分段凿开路面进行埋管后再恢复砼路面的方法。
路面开缝仅需20～25cm宽，达到深度能埋110管即可。
为不影响交通，可在开掘区安装好交通警示疏导设施后，临时封半条路面进行即开即埋即恢复抢建埋管。
3.2具体情况
12个穿越点，采用定向钻施工。
根据我司以往施工经验，确定穿越使用XZ-25型钻孔机；
由于设计敷设深度不大，即顶管尝试亦不大，在路面2.0m深度下顶。
所以入钻角度较小。
入土点一端安放钻机设备，钻杆以及泥浆池、膨润土等，占地范围为10m×
4m；
出土点接收井坑范围为长×
宽×
深＝10m×
1m×
2m。
现场场地应满足入土点和出土点的施工平面尺寸要求。
由于交通及安监工程从G105沿海高速交叉口到沥溪人行天桥近地从K2683+556～K2687+300全长约4公里路段，为地下管线非常之多的地段，须十分注意地下管线安全施工距离，其中，给排水管线、电缆电讯及光缆地下管廊管线，均需有安全深度距离，保证与交通、安监敷设地下管线安全通过。
穿越这些地下管线，应保证这些地下管线底部标高以下再有50cm～100cm的安全距离。
如果假定地下管线为75～100cm，则加上50cm～100cm安全深度，顶管深度应在地面以下是2.0m则是安全深度。
3.3连接方法
为保证施工安全可靠，施工时还必须考虑以下事项：
（1）接头应焊接牢固可靠，强度不低于母材强度；
（2）敷设时应避免表面划伤或损坏；
（3）敷设时回拖力应控制在理论计算值以内；
（4）敷设完毕后，两端应时行封堵，避免杂物进行。
3.4设备的选用及管线敷设受力分析及泥浆要求
2×
DN100镀锌钢管或PE管道敷设受力分析：
（1）管材自重不计；
摩擦系数0.5；
弹性变形受力系数1.2；
最大穿越长度30米。
电缆在孔内浮力F=π×
（D/2）2×
1000×
30×
0.5×
1.2
=747.5公斤
钻机可选F÷
0.8=934.4公斤，为了保证钻导向孔及扩孔的成功率、按期完工，钻机选用可选≥15吨钻机。
现取25T钻机则可行。
（2）泥浆黏度要求：
粘土≥45秒。
3.5水平定向钻牵引管施工技术
3.5.1施工方法介绍
（1）施工步骤：
钻导向孔：
导向孔钻进就是从起始位置沿预定路线向目标位置钻进的过程。
为了准确地沿预定线路前进，司钻手必须控制钻头体的钻进方向，有时还需要变向。
变向的简单原理是：
当边旋转边推进时，钻头体直线行进；
当不旋转只推进时，钻头体沿弧线行进。
实质上，一个完整的导向孔就是由一系列的直孔通过变向推进连接而成的。
复线:
导向完成后，由规划设计院委派工作人员。
利用全站型电子速测仪（ElectronicTotalStation）对管位轨迹参数进行复核。
确认实际施工导向轨迹与规划设计施工方案轨迹是否一致。
回扩:
回扩是将导向孔扩大，使其与所要铺设的管线直径相适应的过程。
例如，要铺设2DN100的镀锌钢管，就需要将孔径扩大到管径的1.5-2倍。
如果要回拖2Φ110，则要求孔径扩大到35～40cm，如将交通工程2Φ110与安监工程2Φ110同时捆绑铺设，则孔径扩大应达到38～50cm。
回扩术语：
回扩：
扩大导向孔的过程。
预扩：
使用回扩器一次或多次穿越孔道的过程。
目的是在回拖管线通过孔道前，使导向孔达到合适的尺寸和条件。
回拉：
在完成的钻孔中安装公用管线的过程。
清孔：
用管径的1.5-2倍直径回扩器对预扩完成的穿越孔道进行一次或多次穿越清淤的过程。
确保穿越孔道通畅，返浆良好。
示踪线测量：
利用电子万用表对定向钻回拖示通线进行导通测量。
长度测量：
定向钻穿越成功后，会同监理方对穿越段长度的实际水平距离进行测量，并记录《非开挖工程量统计表》。
（2）敷设
在回扩好的孔道中，将已经准备好的全部在回扩器的引导下拖入孔道中，完成管线敷设。
（3）施工设备：
ZT-25水平定向钻机
定位仪器
定位仪器一般采用手持式或有线式系统。
在大多数水平定向钻施工中，通常使用的是手持式控向仪器。
下面的分别对三个部件进行专门介绍。
●接收器
●遥显仪
●信号棒
定位系统组件
正常的水平定向钻施工中，一般采用手持式定位设备以便于追踪钻进中的钻头。
控向仪操作手在钻头行进路线的上方行走，使用手持式接收器定位钻头。
接收器——包含接收天线和处理信号用的电子装置。
数据显示在显示屏上。
标准的手持式接收器由控向仪操作手携带，通过在钻头行进路线上方前后移动来确认钻头的位置和方向。
遥显仪——从接收器接收数据并在显示屏上显示，司钻手可以迅速地断定钻头的位置。
信号棒——信号棒安装在钻头体内，发射信号，向接收器提供钻头在地面下相对位置的数据。
它包括电子装置和电池，根据所需的钻进深度可以采用不同能力（信号强度）的信号棒。
（4）施工准备工作：
钻进前的分析——对将要钻进的现场进行彻底调查后，才能开始钻进施工。
这种调查需要在预定的钻进路线上踏勘，标注出所遇到的一切障碍物（达到用肉眼就能观察到的程度）。
尤其要注意：
●警告埋有公用设施或管线的“公共警示”标记。
●接线盒和/或窨井盖。
●像电线杆、栏杆、信号杆、基础、墙、人行道这样的实物。
制定钻进计划
反映现场初步勘查资料的图纸文件一经拟出，就可着手考虑制定钻进计划：
●确定入土点和出土点，需把对行人、铁路和车辆交通的影响减小到最低程度。
●确定钻杆的入土位置，保证在整个钻进长度上有足够的空间调节钻杆，使其不会超过弯曲极限。
●确定变向的位置，以避开公用设施和满足斜度变化。
无论是钻杆还是待铺设的管线都不允许超过规定的弯曲半径。
●以上工作完成时，钻孔图就变成了一张路径图（钻进计划图），完成钻进后，应提供标有“实际钻进路径”图作为钻进资料。
●评估土壤状况，以便确定最佳的钻具和钻进液组合。
确定土壤状况后，必须选择钻具组合进行高效钻进并保证可靠地安装和铺设公用管线。
3.5.2施工步骤
（1）测量放线
1）测量定位放线
根据施工要求的管道轴线放出钻机安装位置线、管道两端的具体轴线位置及标高；
在路面上放出轴线及标高，设计详细的导向数据。
a.放出钻机的安装位置线、入土点、出土点的具体位置及表高；
在入土点、出土点放出桩位及标高。
b.放线入土点、出土点位置左右偏差不超过20mm，沿管线轴方向误差不超过40mm，并做出明显标记。
从出土点到回拖管线路必须保持直线。
c.测量放线过程中做好各项记录，包括控制桩测量（复测）记录，转角处理方式记录、放线加桩记录。
2）管线复测
施工地点位于G105国道主干线，为了防止意外，首先对施工区域进行地下障碍物及管线复测，以确保下步顺利施工。
主要采用现场管线调查对地下金属和非金属管道进行复测，把管线种类、埋深、管材标示在现场和图纸上。
根据现场管线资料调整管道轨迹，确定定向钻穿越剖面图，确保提前避开地下障碍物及管线。
3）场地准备
根据现场测量放线及管线复测结果确定的最终施工图对出入点进行按有关文明施工要求围护，清理平整场地，钻机场地进行硬化。
（2）定向钻穿越施工方案
1）钻机就位和调试
a.钻机及配套设备就位
按施工布置及规范要求将钻机及附属配套设备固定在预定位置。
钻机方向必须跟管道轴线方向一致，左右误差不超过30mm，钻机入土角调整到合适位置。
b.泥浆配置
泥浆是定向穿越中的关键因素，定向钻穿越施工要求泥浆的性能高，泥浆的性能主要有动、静切了、失水以及润滑的性能。
根据施工检验，采取以下措施：
1）按照事先确定好的泥浆配比用一级硼润土加上泥浆添加剞，配出合乎要求的泥浆。
2）使用的泥浆添加剂有：
将失水剂、提粘剂和防塌剂等。
所添加剂符合环保。
3）为了确保泥浆的性能，使硼润土有足够的水化时间，在用量不改变的情况下，采取两套泥浆贮存罐，延长循环周期的措施。
据地质土层的不同，泥浆的配比也随之变化，并选用不同的添加剂，以达到预期的效果。
基浆的配置：
5—8%预水化膨胀土+缄搅拌后水化而成（充分水化能明显提高泥浆的性能），缄的用量根据水质情况具体确定。
在各个阶段的配置方法如下（加量按重量比计算），这些泥浆配置方案都是针对粉质粘土提出的；
如果地质情况有变化，其配置方案也随之变化。
1）导向孔阶段要求尽可能将孔内的泥沙携带出孔外，同时维持孔壁的稳定，减少推进阻力；
其基本配方是：
基浆+0.2-0.4增粘剂+0.3%将滤失剂。
2）扩孔阶段要求泥浆具有很好的护壁效果，防止地层塌方，提高泥浆携带能力；
其基本配方为：
基浆+0.3-0.4%提粘剂+0.4%将滤失剂。
3）扩孔回拖阶段要求泥浆具有很好的护壁、携砂能力；
同时还有很好的润滑能力，减少摩阻和扭矩；
其基本配方如下：
基浆+0.3-0.5%提粘剂+0.4将滤失剂+2-3%的润滑剂。
4）为了有效地减少钻杆与地层之间的摩擦阻力，泥浆的泥饼的质量很重要，泥饼薄而坚韧能够稳定孔壁，减小摩阻。
我们在泥浆中加入高性能的将滤失剂，控制水分，形成高质量的泥饼。
泥浆的粘度符合下列要求：
泥浆粘度值表
地质状况
粘度值s
孔径（mm）
粘土
亚粘土
粉砂
细砂
中砂
粗砂
软岩石
钻孔导向
30~40
35~40
40~45
45~50
50~55
273
273~426
55~60
426~529
大于529
55~65
65~70
回流泥浆处理：
部分回流泥浆循环利用，另一部分经沉淀后才用泥浆车至指定地点排放。
c.钻机导向
钻机安装后，应进行试运转，检测各部门运行情况。
（2）钻孔导向
a.钻进时入土角为-15度。
b.导向孔根据设计曲线钻进，曲线半径由公式计算。
c.施工过程中，谨慎处理控向数据，并适当控制钻进速度，保证导向孔光滑。
d.由于每根钻杆方向改变量较小，为保证左右方向，在出入之间每隔一根钻杆设一明显标记。
每钻进一根钻杆，方向至少探测二次。
对探测点要做好标记。
认真记录钻进过程中的扭矩、推力、泥浆流量、泥浆压力、方向改变量。
e.导向孔完成后，根据钻机轨迹和数据记录，确定此导向孔是否可用。
轴线左右偏离控制在1%L（钻进长度）内，深度偏差控制在0.5%L（钻进长度）内。
出土点偏差控制在1M内。
（3）分级反扩成孔
钻孔工艺根据土质情况采用分级反拉旋转扩孔成孔方法钻孔。
钻孔导向完成后，钻头在出土点，拆下导向钻头和探棒，然后装上扩孔器，试泥浆，确定扩孔器没有堵塞的水眼后开始扩孔。
上钻头和钻杆必须确保连接到位牢固才可回扩，以防止回扩过程中发生脱扣事故。
回扩过程中必须根据不同的地层地质情况以及现场出浆状况确定回扩速度和泥浆压力，确保成孔质量。
为防止扩孔器在扩孔过程中刀头磨掉和扩孔器桶体磨穿孔而造成扩孔器失效，扩孔器为钻机配套产品，采用高硬度耐磨合金作为扩孔器的切削刀头，扩孔器桶体表面堆焊上耐磨合金，提高整个扩孔器的强度和耐磨性。
确保扩孔器能够完成扩孔作业。
（4）管道回拖
1）确认在成孔过程完成后，孔内干净，没有不可逾越的障碍后，立即进行管道回拖。
回推具体步骤如下：
2）慢慢转动钻杆，并给泥浆，确定万向节工作良好，扩孔器泥浆孔没有堵塞后开始回拖管道。
3）在回拖过程中，专门安排人员巡线，防止管道在回拖过程中从轮架上掉下来，如果管道从轮架上滑落，则立即将钻机停止，将管线吊上轮架，在回拖过程中，现场准备一台挖机。
4）为保护补口防腐在拉管时不被破坏，在补口的拉管前进方向一侧加半个热收缩带，且补口应在拉管前一天完成已保证拉管是补口强度。
拉管前对防腐层进行全面检查，发现有损坏立即进行补伤处理，拉管时采用电火花进行跟踪检查，发现漏点立即停止回拖进行补伤处理。
5）在回拖过程中，协调指挥通讯要保持通畅。
（5）修复路面、清场、退场
拖管完成后，及时作好路面的清理。
在规范的施工中，施工后的处理是非常重要的，一是环保，二是清洁，树立好公司的良好形象。
定向钻穿越工程施工质量控制检验流程图
测量放线
按设计要求检验
钻机就位
泥浆系统就位
运输布管
按施工平面布置检验
膨润土进场
配置泥浆
检验
根据图纸资料检验
安装钻头
钻杆就位
检验
管材检验
组焊
达到设计要求
检验
钻机试钻、配套设备运转
检验运行状况
钻导向孔
按设计轨迹检验
分级回扩
检验
管道回拖
3.5.3施工程序
整个工程分段进行施工：
（1）在管道接口处开挖工作坑，工作坑4米×
1米，挖土深度挖至1.5米，用于更换扩孔器及结束后拆卸回扩头。
（2）用导向器跟踪导向系统，根据设计轨迹图沿人行道朝南钻进至南面出土点后至地面。
用钢板特做与管径相同的前后盖口与管连，为加强管身抗拉力。
（3）导向孔直径：
￠100；
回扩孔器径：
￠350～500。
在扩孔同时用化学性泥浆土，通过泥浆搅拌站，用高压泥浆泵把泥浆打进孔护孔，完成￠350～500扩孔后，检查孔内是否成孔。
在扩孔过程中如不能成孔，立即分析情况，用相对的解决方法处理。
如不能处理，即通知设计及有关部门。
完成扩孔后将焊好的管道示通线（示通线用胶带按3-5米缠绕一次固定在管道
上）一次拖入到预定深度。
根据施工地点的情况，确定水平定向钻安放位置。
钻机就位后，需采用地锚加固定位。
系统定位。
②设置安全防护系统。
③全系统联机调试。
④根据设计曲线进行导向孔钻进并用探测器随时探测钻头位置，并根据情况进行调整，保证导向孔符合设计曲线。
⑤导向孔钻通后，采用回扩器扩大孔洞，直至可以敷设管线。
⑥为了确保工程的顺利完成，在导向孔钻进和回扩过程中，始终保证泥浆输送畅通。
在施工中随时用装载泥浆罐的车抽取排出的废泥浆，保证不外溢，装满后立刻运送到垃圾站避免造成对道路和环境的污染。
⑦预扩孔过程中视地层情况控制好泥浆配比和供浆量，保证成孔质量。
回拖时采用滚轮对燃气进行保护并保持好拉管速度,燃气管跟示通线一起回拖，随时据仪器表盘读数对钻进参数进行合理调整。
⑧敷设时，应沿走向同时敷设二根与PE管同长示通线,示通线接头应导电良好。
示通线应固定在的主体上，并在阀门井和出地面处留信号接头，示通线采用带5mm钢丝绳的1.5mm的铜心线,以保障可以承受足够的拉力。
防止燃气外壁划伤。
⑨施工结束后，清理和恢复现场。
3.5.4施工进度（各段定向钻穿越）
1、开挖工作坑，机器进场，联机调试１天。
2、导向孔钻进及扩孔、清孔半天。
3、材料准备1天（与钻机施工同步进行）。
4、管线回拖0.5天。
5、机器撤离和清理和恢复现场，共计1～1.5天
3.5.5施工设计曲线示意图
3.5.6泥浆添加剂用量
（以￠350～500、30m长度为例）：
估算公式：
V=（π/4）×
D2×
L×
系数T=t×
V
符号说明：
V——需用泥浆体积（立方米）也相当于全部穿越工程中需用的水量（立方米）
D——扩孔；
直径（米）
L——从入土点到出土点的穿越长度（米）
系数——1∽5（根据土质、管径、长度、回扩次数等选用）
T——添加剂总用量（kg）
t——每立方米水中加入的泥浆添加剂参考用量（kg）
1．扩孔用水量：
V1=0.4252×
π/4×
3＝12.8m3
2.清孔用水量：
V2=V1×
0.5=6.4m3
3、膨润土：
40×
（V1+V2）＝768公斤（每立方水添加40公斤膨润土）
4、化学泥浆：
（V1+V2）＝38.4公斤（每立方水添加2公斤
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