大型水平定向钻穿越工程回拖方案.docx
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大型水平定向钻穿越工程回拖方案
****定向钻穿越工程
管道回拖方案
********工程
****定向钻穿越项目部
2015年5月12日
一、工程概况
1、****穿越位于********与****岛南尾之间,管道采用定向钻方式穿越****与****上的鱼塘至****北端,然后以****北端为本工程定向钻入土点,采用定向钻方式,向北穿越******,进入****经济开发区境内,在****岛南尾出土。
管线穿越两岸桩号为F之间。
定向钻穿越管道直径为Φ3mm,材质为L485LSAW钢管〔加强级3层PE防腐,定向钻穿越入土点到出土点水平长度.88m,管道实长2.09m。
根据地质勘探报告分析,穿越断面地层岩性主要为粉砂和淤泥。
2、本次穿越管道预制场地借用****环岛公路其中的一条车道作为管道焊接场地,管道在公路上布置长度为2150米,在耕地上布置长度为300米,管道回拖采用垫沙袋方式进行回拖。
因大部分管道在已经投入使用的公路上预制,因此本次回拖需对公路和来往车辆进行重点防护。
3、由于****定向钻穿越断面地质状况为粉砂夹淤泥或淤泥质土,在回拖时存在塌孔、缩孔等风险,为确保回拖顺利,除在入土侧使用00吨钻机进行牵引外,在出土侧安装00吨推管机对管道进行助推,减小回拖风险。
二、编制依据
1****管网二期工程****定向钻穿越施工图纸；
2******定向钻穿越施工组织设计方案；
3******定向钻穿越项目HSE计划。
三、管道回拖前施工准备
1、十字路口管道焊接、防腐
1.1为保证****岛环岛公路的正常通行,在前期管道焊接时,管道分两段焊接,暂时未连接去渡口方向的十字路口管道,共余5根管道及6道焊口。
根据施工计划,当****定向钻导向孔施工完成后开始连接两段管道,焊接剩余6道焊口,布管、对口、焊接按之前焊接施工工艺进行。
1.2因在十字路口焊接需要进行道路封闭,根据之前****公路管道焊接方案,所有行人车辆均需到管道两端绕行。
1.3管道焊接探伤合格后,进行管道防腐补口,因本工程设计要求按干膜法防腐施
工,防腐补口应符合干膜施工的工艺要求。
2、管道试压、清管、测径
2.1在管道回拖前应完成管道的试压、清管、测径作业,管道焊接防腐完成后,进行管道整体试压、清管和测径,施工方法见管道试压方案。
2.2因为管道试压、清管、测径存在较大的风险,在作业期间需要封闭除****大桥之外的所有涉及到的公路、乡间便道等,封闭期间应设置明显的封路禁行标志并安排专人在各个路口进行交通疏导。
3、管道防腐层检测
3.1在回拖之前,由2个人各使用1台电火花检测仪同时对整条管道漏点检测,发现防腐层破坏处用记号笔进行标记,再由防腐补伤人员按补伤工艺要求进行补伤。
3.2漏点检测除了管道支垫位置暂时检测不到,其他管道部位必须100%检测,不得有漏检现象。
3.3补伤完成后应再进行一次电火花漏点检测,确保管道防腐完好。
4、管道封堵
4.1在管道尾端用盲板封堵管道,防止杂物进入管道。
4.2在管道首端焊接回拖封头,回拖封头的焊接严格按管道焊接的施工工艺进行操作,确保焊缝在管道回拖中满足回拖强度,在回拖封头和管线连接的焊缝上加焊同材质加强筋板。
5、管道支垫
5.1为了防止施工对环岛公路的污染,因此在环岛公路上的管道均采用沙袋支垫,沿着管道布置的车道仔细检查所有管道支垫,确保每个支垫完好,如果沙袋、草垫和土工布缺少、损坏应采用2台吊车将管道吊起进行重新支垫。
5.2在耕地上预制的管道支垫可以采用土堆支垫〔由于耕地内管道长度为300米,不具备挖发送沟条件,本次管道回拖全部采用支垫的方式进行回拖,管道支垫的高度以不刮蹭管道防腐层为宜。
所以支垫管道的土堆均为素土,不得有石块、水泥块、木质物等易刮伤防腐层的硬物,如发现有上述硬物,应及时清除。
5.3为防止管道在回拖时转弯处外弹而发生位移,在公路上的各个转弯顶点位置堆积足够的沙袋以阻挡管道外弹,在耕地上的管道可在转弯顶点位置堆积土堆阻挡。
本次回拖共有三个转弯处,回拖过程中管道受力及所需阻挡力计算如下：
回拖管线转弯处及其受力示意图
根据受力状态可知：
F拉=F阻=μG,F拉为回拖拉力,F阻为回拖阻力,μ取0.1；
F挡=F弹,F挡为土堆阻挡力,F弹为管道弹力；
F弹=2F拉cos〔α/2,α为管道转弯处夹角,分别为163.39°、168.54°、163.7°。
由于回拖管道有三个转弯处,所以靠近出土点的转弯处应考虑其后面转弯处的摩擦阻力,其摩擦系数取0.3。
根据计算得三个转弯处的阻挡力分别为：
F拉1=μG1=273538N
F挡1=7.9t；
F拉2=μG2+0.3F挡1=581992+23700=605692N
F挡2=12.1t；
F拉3=μG3+0.3〔F挡1+F挡2=717005+60000=777005N
F挡3=22t。
所以,管道三个转弯处的阻挡力应分别不小于7.9t、12.1t、22t。
根据上述计算在临近出土点位置管道弹力较大为22t,因此在此处堆土尺寸为10〔长*2〔宽*1〔高米。
F挡土=μVρ〔其中μ为泥土摩擦系数取0.5,V为挡土墙体积,ρ为泥土密度取2.5t/m3,计算阻挡力为25t,满足约束管道弹力要求。
同时使用挖机在次点备用。
其他弯点弹力较小,除堆沙袋外分别放置1台25吨吊车备用。
6、便道破路及封路
6.1在耕地段内管道经过两处乡间便道,回拖前应将乡间便道破除,检查管道底部和侧面应全部采用耕地软土支撑,不得有石块、水泥块、木质物等易刮伤防腐层的硬物,如发现有上述硬物,应及时清除。
6.2破路之后此两处乡间便道应全部封闭隔离,设置道路禁行标志,安排专人疏导行人、车辆按既定方案绕行。
6.3为减小破路封闭交通对行人车辆造成的交通影响,破路时间安排在回拖前一天进行,管道回拖完成后立即回填并压实,恢复交通。
6.4对于便道破路封路前应提前三天通知周边各相关单位,以避免影响周边单位正常使用便道。
7、检测钻杆及回拖连接设备
7.1用超声波检测所有用于回拖的钻杆、卸扣、万向接头、回拖牵引封头等连接件,确保所有部件完好,如发现存在缺陷的部件应及时清除更换。
7.2对所有用于回拖的连接件进行保养维护。
8、安装拆除设备
8.1拆除出土侧200吨钻机、泥浆泵、泥浆处理器等相关设备,在出土点位置向入土点方向开挖20米管沟,管沟方向和角度与穿越曲线吻合,便于管道回拖时顺利入洞。
8.2调整回拖管线方向直冲出土点洞口,再将回拖管线垫起足够高度用以安装500吨推管机,推管机设置锚点,锚点要牢固可靠能满足管道回拖所用的推力要求。
8.3安装后调试推管机,对管道进行预推,保证推管机正常运行。
9、设备维护
9.1在管道正式回拖前,对钻机、发电机、泥浆泵、泥浆处理器、推管机等参与回拖的机械设备进行一次检修保养,确保工作状态良好；检查设备锚点、钢丝绳等,保证回拖工作正常顺利完成。
10、测孔修孔洗孔
10.1定向钻完成扩孔之后,应对穿越曲线成孔进行测量,针对测量结果进行修孔,确保管孔平滑符合穿越曲线要求,避免出现S弯。
10.2对管孔进行洗孔,确保孔洞满足回拖要求。
11、考虑到****定向钻穿越管道回拖存在较大难度,在管道回拖之前,由项目部召开针对于此次定向钻穿越回拖施工的专项施工例会,安排并组织好现场所有的施工工序的衔接问题,确定回拖组织机构。
明确各个岗位职责和操作流程和要求。
12、检查所有参与回拖人员的通讯设备,回拖前应提前充电完好,确保各岗位通讯正常不间断,设备内通讯设备如钻机、推管机等的电台、对讲机均应完好待用。
四、管道回拖
1、连接钻杆、φ0扩孔器、旋转接头、U形卡环、回拖管线,准备正式回拖。
连接顺序如下-000型钻机→65/8"钻杆→加重钻杆→φ50回拖扩孔器→旋转接头→U形卡环→工作管线00T型推管机。
〔见下图
2、回拖管道连接好后,再次检查并确认管道设备等连接是否完好,没有问题后启动入土点00吨钻机,进行管道回拖,观察钻机回拖力的变化,如果回拖力较大,则启动出土侧00吨推管机,在钻机和推管机同时操作时,应由总指挥统一指挥,信号明确,确保钻机和推管机工作同步。
3、在回拖过程中密切观察钻机的各种参数,如果出现异常情况,比如动力站旋转扭矩、液压压力、钻机拉力等数据直线增高,应立即采取措施消除缺陷。
4、回拖管道启动后,如钻机的回拖力不大≤200吨并且回拖平稳时,推管机停止推管,单独由钻机进行回拖,由于本工程管径大、穿越距离长,在回拖过程中可能发生塌孔或缩径等情况,造成回拖力增大,在回拖过程中随时启动00吨推管机,确保回拖安全。
5、管道回拖的泥浆方案：
在成孔良好的情况下,管道回拖力的构成主要有两部分,一部分是由于重力和浮力作用引起的摩擦力,另一部分是由于泥浆结构粘度引起的粘滞阻力。
通过改变这两个参数可以降低回拖力,有效降低施工风险。
针对这两个参数,回拖时的泥浆除满足护壁、防塌孔的功能外,在泥浆中适当加入无毒害的植物润滑剂可以降低管壁的摩阻系数,减小回拖力。
另外,提高泥浆的触变性能,在管道静止时,切力能较快增大到某个适当的数值,有利于钻屑悬浮,开始回拖时,可有效降低泥浆对管壁的粘滞阻力。
泥浆配制：
泥浆粘度要求50-55s
配方：
水+7-10%膨润土+护壁剂+泥浆润滑剂
这一过程中泥浆用量主要是给洞中及时补给泥浆,预计泥浆排量约为1500~2000L/min,压力约0.5~1MPa。
6、回拖过程中安排2人对管道支垫部位〔之前因支垫部位没有检测进行电火花漏点检测,发现漏点由专业防腐人员立即进行补伤。
全程安排线路巡检人员对线路进行观测管线回拖运行情况,如发现有划伤防腐层情况,及时排除补伤后继续回拖。
7、为防止管道尾端从沙袋上前移滑落碰伤路面,以及管道在转弯处横向外弹。
在管道尾端使用两台轮式转载机对管道尾端进行约束防护,其中一台装载机用10吨吊带将管道尾端锁死吊起,随着管道回拖前行托送,另一台则在管道前行的过程中及时抽掉管道下方垫的沙袋,确保吊装管尾的装载车正常行进。
8、在管道所在的耕地和出土点场地内各准备一台挖机,以防止管道回拖前进时出现异常状况,如发生异常立即进行处理。
尤其在管道转弯处应检查管道回弹情况,所堆的土墙应足够约束管道的回弹。
9、回拖力的计算
F拉＝πLf［-〔D-δδ×7.85］+kπDL
式中：
F拉－计算的拉力,t
L—穿越管段的长度,m
f—摩擦系数,
D—管子的直径,m
δ—管子的壁厚,m
k—粘滞系数,0.01—0.03
式中：
L=****2432m、f取最大值0.2,D=0.813,δ=0.0159,k取最大值0.02。
经计算得F拉＝****回拖力为250.3吨。
10、管道回拖至入土点露出管道回拖封头,目测回拖至方便拆除回拖连接件和管道返平施工时,停止回拖,至此管道回拖完成。
11、在管道回拖过程中,管道所在的公路、乡间便道均需进行全面封闭,禁止车辆和行人通过,并安排专人疏导交通。
回拖完毕后立即解除道路封闭,恢复交通。
五、管道回拖后作业安排
1、管道回拖后拆除钻杆连接各个零部件,拆除钻机、泥浆泵、泥浆处理器、推管机等设备准备、设备撤场,并运至**主航道定向钻穿越出入土点场地,准备下一次定向钻施工。
2、管道回拖后泥浆处理
2.1、管道回拖完成后,联系当地环保部门,确定泥浆处理方法〔一般为深埋和处理地点。
2.2、清理出入土侧的泥浆泵、泥浆处理器等,将所有泥浆收集至泥浆池,装车外运至泥浆处理地点进行处理。
3、回拖后管道返平、试压、清管、测径。
3.1管道回拖后及时进行出入土侧的管道返平施工,返平时应符合设计的管道埋深要求,各返平焊口焊接防腐及检测方法同穿越管线。
3.2管道返平结束后对穿越管道进行水压试验,此时水压试验只做管道严密性试验。
试验方法见****定向钻穿越专题试压方案。
3.3在试压完毕后使用清管器和测径板对管道进行扫水、测径,扫水、测径方法同回拖前。
4、管道连头
4.1、****定向钻穿越的入土点和****入土点相邻,当完成****返平试压等工作后,需要对两处定向钻进行连头,连头施工图见****定向钻穿越平面布置图。
4.2由于场地有限,在****穿越完成后其入土点没有进行返平,此次连头将和返平工作同时进行。
5、三桩埋设
5.1在****穿越入土点、****穿越出入土点埋设阴极测试桩和标志桩。
5.2阴极测试装暂时安装临时牺牲阳极装置,防止管道暂时不用而被腐蚀。
6、地貌回复
6.1管道回拖后对管道所占用公路进行清理,用吊车货车相互配合拉走公路上所有沙袋、草垫、土工布已经各种交通警示标志；用人工打扫或者扫路车将公路清理干净,恢复正常交通；被破坏的乡间便道应及时修复,保证交通畅通。
6.2由于****的出土点场地、部分作业带耕地均已被政府收储用于****岛开发,在此处地貌回复应征求****镇政府意见进行地貌恢复。
6.3****定向钻入土点场地之前是鱼塘,应将鱼塘内垫场地的所有垫层挖出拉走,恢复鱼塘原有地貌和功能。
6.4地貌恢复时应确保用水期、雨季汛期水利工程的安全。
6.5地貌恢复后要及时邀请水利及政府相关部门验收,取得地貌恢复证。
如发现存在问题及时整改。
六、管道回拖受阻的应急措施
回拖过程中由于回拖受阻,在确定无法继续回拖管道后,作为补救措施,采用管道返回拖预案。
管道返回拖施工示意图
将安装在管道回拖方向的推管机反向安装,使用00T型推管机向返回拖方向推管,返回拖时,主钻机配合推管机不断旋转钻具,减小钻具在洞中的阻力。
七、管道回拖注意事项
1、由防腐作业人员配合管线回拖作业,在管道回拖前对管道防腐层做全面的电火花检查,对破损处进行及时补伤,确保检测补伤不留死角覆盖率100%。
在回拖过程中管道的两侧各建立一个12米长的电火花检测工作区,并组织防腐人员巡线,随时检查管道防腐层与防腐套是否有破损。
一旦发现防腐层遭到破坏,立即对破损处进行处理,并找出防腐层被破坏的原因,及时排除危害。
2、本工程不采用管道发送沟回拖,管道的大部分长度在公路上,均使用沙袋加草垫子进行支垫,回拖过程中如出现沙袋破损、倒塌影响到管道回拖的正常支撑功能,及时用装载机将备用沙袋草垫补充在管道下方,杜绝管道直接接触地面,检查管道转弯处管道的弹力变化,发现问题及时通知并采取措施进行处理。
3、在管道回拖之前,再次采用扩孔器对孔洞进行回拖清理,目的是将孔内孔底沉积物清出孔内,同时对扩好的孔壁再次进行护壁加固润滑处理,保证管道的顺利回拖。
最后一次清孔距管道回拖时间不能超过24小时。
4、在出土点一侧,管道入孔前与地表面接触部分,表层土内不能夹有石块、硬物等,避免管道入孔时划伤防腐层。
5、回拖过程中,使用的泥浆必须符合规定的要求,并与穿越段地质条件相匹配,保证孔内的光滑性；使用的泥浆量必须保证充满整个孔洞,尽量在回拖时使管道在孔洞内处于漂浮状态,减少管道在孔洞内与孔洞壁间的磨擦,防止在孔洞内管道防腐层被损伤。
6、出入土点的作业人员应保持良好的通讯沟通,对讲机应至少有4个,指挥人员进行统一指挥并信号明确。
7、管道回拖前应对作业人员进行回拖作业安全技术交底,让每位作业人员熟知作业风险。
8、管道回拖期间所有人员严格按交接班制度作息,不许饮酒闹事,不得脱岗睡岗。
始终头脑清醒和精力充沛。
9、在确定回拖时间之前,提前了解当地未来3天以上的天气预报,尽量避开降雨、大风天气。
如出现台风天气则更改回拖时间。
为应付雨天对回拖造成的影响,在回拖之前应储备足够的防雨雨具设备等。
10、由于回拖的特殊性,施工期间不能间歇,应在施工场地配备足够的饮水、必要的食品等,营地食堂及时向工地提供送餐服务。
11、回拖封路将对****岛的环岛路、市政道路造成交通影响,为尽量消除影响,在道路封闭之前及时通知****经济管理委员会,与其协商提前发布封路公告。
八、需求计划
1、人员需求计划
1.1在管道回拖时应成立管道回拖指挥小组,指挥小组在回拖作业应和监理、业主及其他合作单位统筹协作,共同完成管道回拖任务。
1.2回拖指挥小组组织机构
组长：
副组长：
组员：
1.3人员需求计划表
回拖指挥小组
综合作业机组
回拖机组人员
总指挥1人
副指挥4人
HSE管理1人
技术质量1人
施工队长2人
焊工2人
喷砂工2人
防腐工2人
测量工2人
吊车司机1人
司机4人
配合普工6人
巡线工8人
交通疏导4人
司钻2人
控向2人
司泵2人
起重2人
电工及维修工2人
挖掘机操作手2人
配合普工10人
吊车司机2人
装载机司机4人
2、主要机具需求计划
序号
名称
规格型号
数量
生产
厂家
出厂
日期
自编号
一
穿越设备
1
定向钻机
-6000
1台
****
20XX
2
旋转接头
00
1个
****
20XX
3
无磁钻铤
7"
2根
XX风雷
2008
4
泥浆马达
5LZ172
2根
**
2012
5
分流器
5.5"
6
****
2012
6
加厚钻杆
5.5"
3000m
上海宝钢
20XX
7
钻杆
65/8"
2500m
上海宝钢
20XX
8
扩孔器
50
1套
****
20XX
9
导向系统
1套
****
20XX
10
磁靶定位系统
Ⅰ
1套
****
20XX
11
泥浆泵
MP-2500
1套
****
20XX
12
泥浆罐
MMP-20
1个
****
20XX
13
泥浆处理器
ZX-200
1台
****
20XX
14
推管机
-00t
1台
****
20XX
二
工程车辆
1
半挂
豪沃
1台
中国重汽
20XX
2
工程指挥车
金杯
1辆
20XX
3
工程指挥车
长城越野
1辆
20XX
4
工程指挥车
丰田越野车
1辆
一汽丰田
20XX
5
客货两用车
福田
1台
北京福田
20XX
三
工程机械
1
装载机
LG953
2台
临时租用
2
吊车
25吨、50吨
各2台
临时租用
3
日立挖掘机
ZX-200
1台
XX日立
20XX
4
日立挖掘机
ZX-200
1台
XX日立
20XX
四
焊接及辅助设备
1
发电机
120kw
1台
上海
20XX
2
发电机
120kw
1台
上海
20XX
3
半自动送丝机
XG-90LN
2台
XX熊谷
2014
4
熊谷焊机
MPS-500
1台
XX熊谷
2014
5
外对口器
Φ813
1台
自制
2008
6
坡口切割机
HP-813,电动
1台
管道机械厂
2006
7
环形加热器
混合燃气式
1台
自制
2010
8
焊条烘干箱
ZYH-60
1台
XX
2006
9
温湿度仪
WHM5型
1个
上海
2010
10
风速仪
GM8908
1个
上海
2014
五
防腐设备
1
红外线测温仪
MT4U
1
上海
2006
2
锚纹测深仪
1个
XX
2008
3
焊接检验尺
1个
上海
2014
4
电火花检漏仪
DJ-6〔B
2台
上海
2010
5
电动试压泵
SY—350
1台
XX
2006
6
喷砂设备
1套
含空压机
7
预热设备
2套
六
试压及清管通球设备
1
空压机组
LG-2.3/1.3
1台
XX
2010
2
试压泵
3DYQ1000/25型
1台
XX
2006
3
压力天平
DW15
1套
上海
2010
4
压力记录仪
XJGA-4200,
1台
上海
2008
5
温度记录议
XJGA-4200双笔
1台
上海
2006
6
流量计
FME系列
1台
XX
2006
7
清管器
φ813
1个
自制
2012
8
铝制测径板
φ712
8个
自制
2012
七
测量检测设备
1
经纬仪
经Ш型
1台
北京
20XX
2
全站仪
OTS232X
1台
XX
20XX
3
泥浆粘度计
JND-1006型
1台
XXXX
20XX
4
泥浆比重计
ANB-1
1台
上海
20XX
5
马氏漏斗
2台
上海
20XX
九、主要安全技术措施
1、在回拖前召集所有参与回拖的施工人员进行施工技术和安全措施交底,明确各自岗位工作内容职责和安全注意事项。
2、因回拖施工的特殊性,各岗位人员要精神高度集中,保证通讯畅通,不得随意关机。
在自己岗位上及时检测各种管道回拖的运行状况,发现问题及时通知并采取措施进行问题处理。
3、所有岗位人员均按要求正确穿戴工服和安全帽,并佩戴业主项目部下发的工作卡。
4、在更换钻杆吊装、倒运膨润土的吊装中应确保吊装绳、吊装带、吊钩的安全性和完好性。
所有人员严格按吊装作业要求进行操作,不得违章操作和违章指挥。
5、公路封闭前联系****镇交警部门,由交警部门协助我项目部进行各路口的封闭和巡检,疏导交通,确保车辆正确绕行,项目部应在各封闭路口处设立明显的禁行标志牌、警示桩、警示牌和文字提醒说明等,夜间应有照明警示灯,并在各封闭路口设专人看护和疏导。
6、管道回拖行进中,工作人员不得在管道的转弯顶点处逗留,以防止管道外弹伤人。
7、电气线路、设备的接线、检修作业由专业电工操作。
8、提前检查照明设备,确保回拖期间夜间照明满足施工需要,同时储备足够的备用照明材料和设备,夜间巡线人员、回拖指挥小组人员均配备手电方便夜间施工。
9、应急预案及救援
9.1为了有效应对管道回拖过程中紧急事故,保证施工现场的人员生命和财产安全,将事故造成的损失降低到最低程度,项目部成立以项目经理为组长应急反应领导组织机构,负责应急指挥和负责提供资源保证。
9.2职责
<1>应急指挥
●负责对任何紧急情况作出反应；
●有权调动项目部所有财物和人力,接收信息并保留记录；
●负责指挥应急小组成员采取应急措施；
●紧急情况结束后通知有关各方、收集事件报告供调查和分析。
<2>技术保障组
●了解受灾现场工作人员数量、分布位置
●负责解救被困的伤员和工作人员,到指定的安全地点,并核实被救人员人数；
●撤离设备和物资
●采取有效措施尽可能控制灾情的扩大,减少因其造成的损失。
<3>安全保卫医疗组
●检查紧急情况控制点并分析形势；
●协助现场施工组或工地负责人；
●检查对外应急联系渠道是否畅通；
●必要时应根据现场情况,向上级领导或现场指挥员提出建议；
●协助事故调查组的调查分析工作；
●根据事故调查分析结果,制定整改措施,并监督实施。
<4>物资保障组
●及时提供紧急事故削减使用的物资；
●组织货源,保证急救物资使用的连续性。
●保证现场应急
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