非开挖水平定向钻牵引管专项施工及方案.pdf
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1、. . 目录 一、工程概述 1 1.1工程概况. 1 1.2场地工程地质情况. 1 1.2.1工程地质条件 .1 1.2.2施工方案选择 .1 1.2.3管材选用 .1 二、编制依据 1 三、非开挖水平定向钻牵引管技术方案 . 2 3.1穿越部位地段地点. 2 3.1.1定向穿越点统计 .2 3.1.2定向钻穿越点 .3 3.2具体情况. 8 3.3连接方法. 8 3.4设备的选用及管线敷设受力分析及泥浆要求. 9 3.5水平定向钻牵引管施工技术. 9 3.5.1施工方法介绍 .9 3.5.2施工步骤 13 3.5.4施工进度 (各段定向钻穿越 ) . 20 3.5.5施工设计曲线示意图 20
2、 3.5.6泥浆添加剂用量 20 3.5.7主要设备材料表 21 四、施工关键技术措施 22 4.1关键工序、特殊过程的实施控制. 22 4.2注意事项. 22 4.3管道回拖过程中遇到障碍物的紧急处理. 23 五、质量保证措施 23 5.1原材料管理. 23 . . 5.2施工过程质量管理. 24 5.3施工质量管理措施. 26 七、安全文明施工措施 28 7.1、安全措施 28 7.1.1安全施工大纲 28 7.1.2施工现场管理规定 29 7.1.3施工用电管理 29 7.1.4水平导向钻进施工危险源辩识 30 7.2文明施工及环保措施. 30 7.2.1文明施工措施 30 7.2.2环
3、境因素辨识表 31 7.2.3环境保护措施 31 7.3机械施工安全技术措施. 32 七、地面交通维护方案 32 八、管线保护措施 33 九、应急救援措施 33 9.1施工事故及应急措施. 33 9.2物体打击事故应急准备与响应预案. 34 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
4、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() 。 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
5、管材选用 根据珠交通纪字 201510 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 201510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-T 4079-95) 。 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
6、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 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 K2683+602 19 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 K2683+602 19 由路边人行道交通灯电缆
7、井穿 105 主线至中央绿化带交通灯电 缆井 二、 永二村人 行过街改造 段 K2684+307 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38 K2684+326 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 三、 和平市场 行过街改造 段 K2685+969 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 38 K2685+986 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 安 监 工 程 四、 G105沿 海高速交叉 口 K2683+605 20 由路边人行道型(安监
8、)检查 井穿 105 主线至中央绿化带型 (安监)检查井 20 80 五、 界涌天桥 近地 K2684+767 20 由中央分隔带型(安监)检查 井穿 G105主道至路边人行道型 (安监)检查井 33 K2684+767 13 路边人行道型(安监)检查井 至 1#箱变 六、 沥溪天桥 近地 11 K2687+300 20 由中央分隔带型(安监)检查 井穿 G105主道至路边人行道型 (安监)检查井 27 12 K2687+300 7 路边人行道型(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
9、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 施工区 远康科技 五、 界涌天桥近地 . . 105国道 沥溪村委会 105国道 105国道 天赐制衣 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
10、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1.02.0m 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 201510 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
11、带为出土点回拖110PE管,2030m 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 10段与第12段辅道顶管,由于路线在辅道砼路面下,管长也较 短,
12、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 2025cm 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10m1m2m。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G
13、105 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50cm100cm 的安全距离。如果假定地下管线为75100cm,则加上 50cm100cm 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; . .
14、(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 2DN100 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=(D/2) 21000300.51.2 =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
15、.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 (Electronic Total Station)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
16、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2110,则要 求孔径扩大到 3540cm,如将交通工程2110 与安监工程 2110 同时捆绑铺设,则 孔径扩大应达到 3850cm。 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
17、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
18、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
19、) 。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
20、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(
21、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
22、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
23、期的 效果。基浆的配置: 58%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
24、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3040 3540 4045 4045 4550 5055 4550 273 3040 3540 4045 4045 4550 5055 4550 273426 3040
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