环村西路拉管专项施工方案429终版Word格式文档下载.docx
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《施工现场临时用电安全技术规范》
JGJ46-2012
二、工程概况
2.1工程概况
本段位于北京市顺义区赵全营镇，项目地点在北郎中环村西路，设计新建D400mm污水管道,管线全长约350m，采用水平定向钻穿越施工。
2.2主要穿越工程量
新建污水管线如下（PE拉管）:
1.新建D400PE管道污水管道约350米，拉管最深处埋深约5m；
共设置一个工作坑（南）及一个接收坑（北），工作坑大小均为3m*2*2m，由于开挖深度较浅，不采用支撑，采用自然放坡，坡比为1：
0.5。
2.开挖10座污水井坑，采用钢衬板螺旋支护工艺，深度约5米；
砌筑检查井10座，采用《混凝土模块式排水检查井》图集。
3.迎光西路与环村西路交叉口处，因管道材质与一标段不同，需增加检查井一座。
2.3地理位置
拉管位于环村西路路中，详见下图。
路由示意图
2.4现场照片
环村西路现场照片
2.5地质水文条件
2.5.1地质条件
依据赵全营镇勘探的情况，岩土层由上到下依次叙述如下：
人工填土（Qs）：
①素填土：
杂色，稍湿，以粘粉为主，含砖灰渣，植物根系，少量为碎石组成，广泛分布于表层，一般厚度为1~1.5m左右。
①1杂填土：
杂色，主要由砖渣等组成，局部分布，一般厚度为1m左右。
第四纪冲洪积堆积物（Qalp）：
②砂质粉土：
褐黄~褐灰色，湿，中密，含云母、氧化铁，夹有②1粉质粘土透镜体，粉砂透镜体，一般厚度为2~5m，最大厚度6m。
主要分布在火寺路，厚度达到3~5m。
②1粉质粘土：
褐黄~灰黄色，湿，可塑，含云母、氧化铁，一般厚度为1m左右。
主要分布在顺于路场区。
③粉质粘土：
褐黄~灰色，湿，可塑，含云母、氧化铁，含少量有机质，一般厚度为1~2m左右。
2.5.2地质水文条件
场地地下水埋藏类型为上层滞水，勘察期间地下水埋深15~18m，含水岩组为②层砂质粉土。
根据区域水文地质条件及地下水位资料判定，此水位主要受地表水及降雨影响形成的上层滞水。
根据区域地下水位资料，场区历年最高水位接近自然地面，近3～5年最高水位埋深15~16m。
周边临近有鱼塘，可能会有渗漏水源。
2.5.3场地稳定性与适宜性评价
根据本次勘察成果及对区域地质资料的分析，拟建管线沿线不存在除人工填土以外的其他特殊性土，不存在影响场地整体稳定性的不良地质作用，适宜本工程建设。
三、定向钻施工
3.1、施工机械
名称
型号
单位
数量
现停放地点
备注
（一）焊接设备
PE管焊机
HT/DR-250AA
台
管材焊接
（二）定向钻穿越设备
水平定向钻机
FDP-28
顺义区
动力站
泥浆泵
泥浆罐
座
钻杆
φ73*3000
根
100
钻具
套
地锚
个
8
专用水泵机具
（三）施工机具
发电机
50kw500GCB
24KW
角向磨光机
φ100φ150
水准仪
DSZ2
经纬仪
TC600
上水泵
20m3/h
潜水泵
2〞
柴油动力泵
9
灭火器
8kg/5kg
2/2
（四）FDP-28定向穿越钻机技术参数
项目
技术参数
最大推拉力
28吨
最大扭矩
11000牛米
最大转速
80rpm
入土角
9°
—22°
主机功率
145kw
主机重
7985kg
泥浆系统
最大排量
560L/min
最大压力
8Mpa
最大回拖管径
φ800mm
最大回拖长度
700m
适宜穿越地层
粘土、粉质粘土、粉砂、中砂、淤泥、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、细砂粉岩等
（五）向导——V导向系统
该系统主要用于配合水平定向钻实施管道铺设工程，它可以在土层、砂层等地层进行钻孔即时跟踪。
本系统主要是提供工具面、方位角、倾角等实时数据，这些数据通过计算机信号处理，将深度、转角、倾角、温度、信号强度、电量等信息展示给控向及司钻人员，让控向人员及司钻了解钻头的工作状态，从而进行操作。
3.2、定向钻施工工艺流程
测量放线
钻机就位
挖锚固坑
验收
扩孔回拖
预扩孔
钻导向孔
准备泥浆
钻机调试
3.3、穿越施工方案
1、环村西路拉管施工
本工程主线位于环村西路路中，约300m，一次施工完成，共设置一个工作坑（南）及一个接收坑（北），工作坑大小均为3m*2*2m，由于开挖深度较浅，不采用支撑，采用自然放坡，坡比为1：
南侧与一标段相接约25m、北侧与WA57号井间约25m采用人工水钻开孔拉管施工。
共开挖11个φ3米污水井坑，深度约5米，采用钢衬板螺旋支护。
环村西路段：
拉管深度均为5米左右，管径均为de400mm。
故本段拉管曲率半径取值为200D，故其造斜段均为23.4米，入射角度为10°
。
仅水平段长度不同。
拉管完成后做竖井，采用钢衬板螺旋支护5米深，再砌筑污水检查井。
位置
现状地面高程（m）
管底高程（m）
WA48
44.640
40.238
管道起点
WA56
44.980
39.652
管道终点
3.3.1．现场勘察
（1）现场勘察资料既是导向孔轨迹设计的重要依据，也是决定施工难易程度、计算工程造价的基础因素。
主要应确定以下内容：
钻孔轴线和地面走向，地面相对高度，确定导向孔造斜长度和入钻点位置，铺管长度，布管位置。
钻机等设备进撤场路线及道路情况以及钻机配套设备布置所占用场地和空间。
（2）测量施工所在地的地形地貌、地下管线走向及埋深情况，找准入钻点的准确位置。
（3）调查落实设备进场路线、钻杆倒运路线，行人来往通行规律，应采用安全措施，确保管线工程顺利施工。
（4）复查施工所在地的污水管、自来水管、燃气管、高压电缆和通讯电缆位置、埋深，是否有其它基础和人防工程。
3.3.2．钻机设备就位前准备
（1）施工设备进场前要求场地达到三通一平，确保施工设备顺利进场。
（2）对施工管线所经过的地段周围管线及障碍物的复测，及路面所有井都要下井查清。
3.3.3．钻机就位
（1）根据导向孔轴线，入土点位置使钻机进入指定方位，校定钻机位置轴线，定位、锚固钻机。
（2）根据现场实际情况，规律摆放泥浆材料、制浆罐、储浆罐、泵站、发电机组等设备。
3.3.4．开钻前准备
1、机械检查
（1）检查钻机的机械、液压、电气、电近控等系统，空车试运转情况要达到最佳状态。
（2）检查控向仪器，仪表，发射、接收系统及计算处理功能是否正常。
（3）泥浆配制系统中运转设备是否正常。
（4）钻具准备好。
包括导向钻头，扩孔钻头，磨孔器，钻杆经过检测允许使用的钻具（选择优良，保险系数大的钻具）。
（5）发电机组试运转正常，保证油料及时补充。
进行试车运转检查仪表，同时，检查机械各油管、水管、电路、钻杆，检查探头、校准接收器和选择显示器频道是否灵敏同步、对讲机通话是否正常，导向仪电源是否充足及现场环境对导向仪信号的影响，试车正常后可准备钻进。
试车时间应根据施工现场环境温度确定，设备应先低速运转10～20分钟，确保液压油温度达到15℃以上。
2.钻进液配制
2.1钻进液应满足排砂排泥、稳定孔壁、冷却钻头、润滑钻具、润滑所铺管道、软化并辅助破碎硬地层、调整钻进方向、在钻进硬地层时为泥浆马达提供动力等要求。
2.2钻进液常用配料：
水、膨润土、工业碱、钠羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、植物胶、生物聚合物等，加料顺序为水、工业碱、膨润土、其它所需的处理剂。
2.3配制钻进液所需的配料主要应根据钻进时地层土质的变化进行选择调整和确定加量。
2.4钻进液一般应在专用搅拌箱内进行配制。
有些情况下也可挖池进行配制。
2.5钻进液的性能参数应根据不同的地质条件、孔径、钻孔长度、钻进工艺、孔内情况等因素调整和控制。
2.6钻进液的PH值应控制在8～10的范围之内。
2.7钻进液的密度一般应控制在1.02～1.25g/cm，现场用标准泥浆比重称进行测试。
2.8钻进液粘度的现场测量宜用马氏漏斗，每2小时测量一次。
泥浆粘度应根据地质情况确定，可按表2执行。
表2泥浆马氏粘度表（秒）
项目
管径
地层
粘土
亚粘土
粉砂细砂
中砂
粗砂砾砂
岩石
导向孔
—
35～40
40～45
45～50
50～55
40～50
扩孔及回拖
Φ426mm以下
Φ426～Φ711mm
55～60
45～55
Φ711～Φ1016mm
60～80
Φ1016mm以上
60～70
65～85
55～65
本工程穿越粉土层,泥浆粘度选用45-50。
本工程因穿越粉土层，故所需泥浆粘度较大，且需求量较大。
故在附近寻找空余场地，先期制作好泥浆，在扩孔过程中将泥浆采用泥浆车运至现场。
保证泥浆粘度及供应量。
2.9对于水敏性和松散性土质，钻进液的失水量必须严格控制在16ml/30min以下。
失水量采用标准的气压式失水量仪测定。
2.10在整个施工过程中，钻进液宜回收、循环使用。
从钻孔中返回的钻进液首先要经过泥浆沉淀池或泥浆净化设备处理，达到使用性能后才能重新使用。
其中，处理后钻进液的含砂量应小于3％，用含砂量仪测定。
2.11钻进液废浆应及时的处理，避免或尽量地减少污染。
3.3.5．钻导向孔
（1）根据地层情况，按照设计钻进导向轨迹。
本工程初始钻头为Ф200mm。
（2）钻导向孔的成功与否关键在于如何成功导向的问题，故此在钻导向孔时按时地质构造的不同详细制定出合理的泥浆配比方案，规定在不同的地质情况下选用不同的泥浆配方，充分提高泥浆的护壁能力，在造斜段使用的泥浆中添加某种添加剂的含量，降低土层的摩擦系数，从而可以防钻具粘卡。
（3）为保证预扩孔及回拖工作的顺利进行，钻导向孔时要求每根钻杆的角度改变量不应超过3°
，连续4根钻杆的累计角度改变量应控制在10°
以内。
（4）经过施工负责人对轴线及钻机就位情况进行校准，检查无误后方能开始钻进施工。
探头装入探头盒后，标定、校准后再把导向钻头连接到钻杆上，转动钻杆测试探头发射信号是否正常，回转钻进2m后方可开始按照设计轨迹进行穿越。
（5）导向孔完成后，经施工负责人检查合格后方可进行预扩孔。
3.3.6．扩孔施工
（1）FDP-28型水平定向钻机进行预扩孔，边扩孔边打入泥浆，视旋转压力及回拖压力逐渐加大扩孔级别。
de400PE管道扩孔两次,分别为Ф400mm、Ф600mm。
（2）相应PE管使用相应螺旋扩孔钻头扩一遍。
（3）扩孔前要做好泥浆循环系统的准备工作，FDP-28型水平定向钻机配套的泥浆系统工作能力，每小时的最大工作流量为4立方米，保证施工现场及运行区域内的清洁卫生，做到文明施工。
3.3.7．管线回拖：
（1）拖管前准备工作：
a．甲方代表和监理应在拖管前到达现场，以便技术交流，及时解决问题。
b．钻杆后面依次连接扩孔器、分动器、管线拉头，认真检查各部位连接下是否牢固，要做到100%的把握。
认真检查扩孔器水嘴是否畅通，分动器转动是否正常（必须用前注油）。
复查钻机、泵站、发电机组等重要设备运转是否正常，油料、辅件充分，确保万无一失。
（2）管线回拖
管线回拖是整个穿越工程最后也是最关键过程，各岗位各部门密切合作协调统一行动：
①现场技术负责人必须掌握现场各工位情况，随时处理拖管中出现的问题，有相应的措施。
②现场负责人深入了解各工作环节状况，是否具备拖管条件，确定无误时下拖管命令，并进行统一指挥。
③管线回拖时应根据场地条件安排、协调人员，要保持通信联络畅通，使回拖中行动一致。
④钻机操作时刻注意钻机的仪表的拉力、扭矩、控制管线回拖速度。
增大泥浆排量，降低泥浆压力，从而保护孔壁，保证孔内有充足的泥浆，有利管线回拖。
⑤管线回拖时确保泥浆充分供给，根据不同地段添加适量的添加剂。
管线回拖计算：
F拉=πLfg【
r泥-0.94δ（D-δ）】+K粘πDL
式中:
F拉－计算的拉力（t）
L－穿越长度（m）
f－摩擦系数，0.1～0.3
g－重力加速度，9.81
D－生产管直径（m）
r泥－泥浆密度（t/m3）
δ－生产管壁厚（m）
K粘－粘滞系数，0.01～0.03
1、因拉管地层相同，故仅取最长的计算，最长的长度为300m，此段回拖力计算：
L=l1*2+l2l1为造斜段（
为33.4m，以19°
为入射角，H最深处为5m,曲率半径为200Di）。
L=300m
F拉:
3.14*300*0.3*9.81*（0.4*0.4/4*2-0.94*0.028*（0.4-0.028））+0.03*3.14*0.4*300=205.9KN
需要的最大拉力为约为20.6t，本工程机械最大拉力为28T，满足使用要求。
3.3.8．验收
管线回拖到设计位置后，应请甲方、监理到现场检查验收，并办理相关手续，即穿越任务结束。
3.4、定向钻施工措施
1．导向孔施工措施
为保证导向孔与设计曲线相符合，采取如下措施：
（1）在导向孔钻进前，应精确测好穿越曲线，经技术负责人确认。
（2）用经纬仪进行钻机就位，使钻机主机桅杆轴线与导向孔轴线重合。
（3）钻导向孔时，造斜段单根钻杆的角度变化值按下式控制：
△α=57.3L/R
式中：
△α—单根钻杆的角度变化值
L——单根钻杆长度（m）3米
R——导向孔曲率半径（m）400D=160
则△α=1°
本穿越工程造斜段角度变化值按钻杆曲率计算；
（4）钻进过程中，应保持导向孔与设计曲线的符合性。
当导向孔发生偏离时，应及及时纠偏，应避免导向孔出现“S”弯。
（5）钻进过程中，泥浆压力控制在0.2-0.3Mpa之间。
（6）防止塌孔技术措施
在满足管道回拖要求的前提下尽可能选择小的扩孔直径，一般控制在1.5倍穿越管径左右。
3.5、拉管施工泥浆置换
（1）泥浆置换
在拉管施工过程中，因扩孔，管壁外的土体受到扰动，上层土体易形成松动或空洞，引地面沉降或塌陷。
扩孔施工结束后，将一根dn50PE管与新建拉管一同回拖，DN50PE管每隔20cm设置一个注浆孔，通过注浆孔向管外土体注入加固浆液，对土体进行加固，可最大限度地消除因拉管施工造成的地面沉降。
注浆所需的设备有：
空压机、搅拌机、压力罐、注浆管等。
注浆设备加装隔膜型压力表，现场根据土质及覆土深度确认注浆压力，参考注浆压力为0.05～0.10MPa。
使用的注浆材料为水泥灰浆，其配比为水：
水泥=1：
1。
注浆工作从开始至结束，都有专职人员全过程控制，并随时检查注浆管路、接头以及管内有无裂缝等情况，如发现异常要立即停止注浆，并将情况反馈。
如果从管内压浆孔加固效果不好，可采用从地面打孔的方法压浆固结。
四、工作竖井施工方法
4.1钢衬板螺旋支护坑结构选择及设计
根据本工程地质水文条件，钢衬板螺旋支护基坑周围环境及支护结构的使用功能，结合目前同类施工条件下，钢衬板螺旋支护支护坑较为安全、可靠的施工工艺，能够最大限度的减少基坑开挖对周边环境的影响，并保证施工过程的安全操作，同时考虑拉管施工的需要，本工程采用“钢衬板螺旋支护技术”施工支护结构，支护深度约5m。
4.2钢衬板螺旋支护施工工艺
1、钢衬板螺旋支护工艺简介
钢衬板拼装螺旋支护最初在日本广泛使用，多用于排水管道立坑、电力电塔基础，顶管推进坑，隧道衬板，集水井等。
钢衬板螺旋支护系统是由多片波形截面的薄钢板拼装而成，每片宽度为500mm，长度根据基坑尺寸调整，每片质量在30kg，根据基坑不同尺寸，与现场土质不同，需在衬板间增加加强筋增加结构强度。
钢衬板螺旋支护系统可成组模板形状与每种形状所需衬板型号。
2、钢衬板螺旋支护工艺优点
质量轻
衬板截面因为重量轻、有螺栓连接点，故人们可以轻松的搬运、组装。
此外衬板可以垒起来，故可在狭小的地方保存。
强度高（断面性能）
衬板断面是波浪形的，所以截面性能很高，比同厚度的平钢板的强度大了很多。
可以从内部组装
衬板时，只需在内侧就可完成螺栓连接，可不用外部工作空间。
因此，可以在接近地面的地方组装，小基坑也可以很方便施工。
低噪音低振动
不需使用大型机械，组装施工时噪音小，对周围影响小、可尽可能减小施工对周围的影响。
可以重复使用
刚性和耐久性良好，可以重复使用，经济型好。
3、施工工艺
圆形基坑使用施工方式
施工位置要比基坑大出200mm～300mm，根据地基条件挖掘深度在0.5m～1.5m，组装1到3环衬板。
如图所示。
最初的1~3环衬板为了确保整个基坑的形状和校准垂直度，要严格确认形状大小，还要严格确认衬板顶端的水平，一定要慎重组装。
为了不使衬板连接处纵向的接头重合，进行交错装配。
最初的1~3环组装完毕后要对周围进行深埋夯实。
为了保持基坑的正确形状，如上图所示，用H型钢和角钢等制作一个井形禁锢设施，把衬板用螺丝或钢丝绳固定。
也可在基坑顶端打压宽0.5m，深0.5m的混凝土冠梁，基坑内部挖掘约深0.5m组装上衬板，逐层循环安装衬板直至指定深度，浇筑混凝土垫层，砌筑检查井，边砌筑边拆除衬板，同时回填井外壁外侧的缝隙。
五、挖掘回填措施
为减小不均匀沉降的影响，在道路范围、非机动车道范围，回填施工的基层压实度必须满足95%以上，严格按照《北京市城市道路挖掘回填技术规程》执行。
5.1工作坑及接受坑回填
为保证回填质量，工作坑及接受坑回填土，分层夯填密实。
5.2挖掘路面回填方案
1、基层回填要求如下：
①挖掘的基层修复时应在开挖断面两侧各加宽300～500mm进行修复。
②基层应具有足够的强度、刚度和良好的稳定性。
③基层表面应平整、密实，拱度应与面层一致，高程应符合要求。
④修复基层的各类材料应具有出厂合格证明，且应经现场试验合格后才能使用。
⑤使用石灰、粉煤灰类材料稳定混合料碾压成型的基层，养生时间不得少于7d。
冬季不宜使用此类材料。
雨季应合理控制施工段落，应当天摊铺当天碾压成型。
⑥可增加水泥稳定材料或在二灰碎石中添加2～3%的水泥以提高其早期强度、尽快铺筑沥青面层。
在基层回填施工中分层填筑，本施工区域基层分两层填筑，每层填筑20cm，每填筑一层用蛙式夯机夯实，并用灌砂法检测填筑压实度，下层检测合格后再施工上层基层，填筑过程中密切观察周边管线情况，确保填筑过程中各个管线没有任何变化，基层施工完成后用2cm厚的钢板进行覆盖，等待专业队伍施工面层结构。
2、面层施工
面层继续恢复原有沥青路面，铺设与原路面相同厚度。
六、监控测量施工
6.1施工监控量测的目的
地下管道下穿交通线路施工对桥涵、路面结构和运行安全的影响，越来越受到交通设施管理部门、建设单位和有关方面的重视，施工过程需要对所穿越的公路设施进行监测。
6.2监控量测方案
6.2.1基坑的巡视检查
1.巡视检查基本要求
设立专职巡视检查员一名，在工作坑施工及拉管施工过程中每天不间断地进行巡视；
巡视检查以目测为主，辅以量尺、摄影等器材进行；
检查情况须进行详细记录，如发现异常，及时报告；
检查记录及时整理，并与仪器观测数据结合，进行综合分析。
2.巡视检查内容
施工工况的巡视包括：
开挖后暴露的土质情况与岩土勘察报告有无差异；
工作坑开挖分段长度及分层厚度是否与设计要求一致，有无超长、超深开挖；
地表水、地下水排放状况是否正常；
工作坑降水设施是否运转正常；
工作坑周围地面堆载情况，有无超堆荷载。
工作坑周边环境的巡视包括：
地下管线有无破损、泄露情况；
周边构筑物有无裂缝出现；
周边道路及地面有无裂缝、沉陷、变形现象。
地面检查范围通常是1－3倍工作坑深度的范围以内。
6.2.2拉管监控量测
（1）拉管施工要严格控制沉降，施工前应建立地面与地下测量控制系统，控制点应设在不易扰动、视线清楚、便于校核和易于保护处。
根据实际地质条件及沉降观测结果及时调整辅助施工措施和施工方法。
（2）拉管质量要求见下表：
（2）监测点平面设计
（1）监测断面与宽度的确定
横穿路面竖向位移监测断面：
路面竖向位移监测点应沿拟建管道中线布设，测点埋设深度应依据设计要求和现场情况选定。
本工程横穿道路段布设监测断面，监测断面宽度确定：
依据管道所处土层，管道施工扰动宽度应沿埋深呈45°
角至地面定为所监测管道的影响范围即计算断面宽度。
监测断面上测点采取中间密、边缘疏的方式布设，本工程在环村西路施工，埋深约5m，为保证沉降槽的完整性，每侧宽度取5m；
为减少对路面的破坏，每个断面上可布置5个测点，详见图2.3.2-1。
图2.3.2-1拟建排水管线穿越环村西路监测断面布置剖面图
环村西路施工段：
沿拉管走向自东向西布设10个监测断面，沿环村西路均匀布置，每个断面5个测点；
布设详图见图2.3.2-1所示。
（3）拉管施工监测应满足《给水排水工程拉管技术规程》（CECS246:
2008）第13节相关要求。
6.3数据采集
依据监测方案与有关的规范要求，在现场对监测点进行观测与记录，并将采集的数据录入或传输至计算机。
6.4数据整理
每次观测后立即对原始观测数据进行校核和整理，包括原始观测值的检验、物理量的计算、填表制图，异常值的剔除、初步分析和整编等，并将检验过的数据入计算机的数据库管理系统。
6.5数据分析
采用比较法和数学、物理模型，分析各监测物理量值大小、变化规律、发展趋势，以便对工程的安
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