水平定向钻穿越施工方案.doc
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1、采用水平定向钻(HDD非开挖技术穿越“xx铁路、xx、xx 立交”工程施工方案xx 项目部年月日编制依据1、根据 xx 铁路局的要求, 本次采用非开挖技术铺设穿越XX铁路的天然气管道工程必须在 $ 406.4的主管上加 钢套管保护,则本施工方案将按529钢套管施工方法 进行设计;2、施工设计图纸和地质勘察资料;3、国家现行的法令、法规,地区颁布的安全检查、消防、 文物、环保等管理规定 ;4、相关国家和行业标准规范水平定向钻孔进管线铺设工程技术规范 (2002) 原油和天然气送管道穿越跨越工程设计规范SY T0015输油输气管道线路工程施工及验收规范 SY0401-98目录一、工程概况 41、工
2、程概述 42、工程地点 43、管道铺设方式 44、铺设管道类型 4二、施工现场环境及地层情况: 41、地表环境 42、地层情况 4三、投入主要设备: 51、水平定向钻钻机 52、导向仪 53、施工设备一览表 6四、施工作业场地 61、钻机场地及进场 62. 出土点场地 7五、施工工期: 7六、施工组织: 71.人员配备表 (不含管道预制人员) : 72.组织管理 7七、钻孔设计: 81、钻孔技术要求 82、工程成本分析: 84、钻孔纵断面设计图: (见附图) 95、施工场地占用平面图:(见附图) 9八、穿越工序及工艺流程: 9(一)制定项目计划: 9(二)施工准备 9(三)测量放线 9(四)定
3、向钻施工措施 10(五)泥浆质量控制措施 14(六)技术准备 15(七)、降低回拖力的措施 16(八)、废弃泥浆处理保护方案 16(九)工艺流程图 17九、质量、安全保证措施及检验 191. 工程质量目标 192. 危险源辩识及风险评价表(部分) 19十、工期措施 221.动态控制 222.施工进度保证措施 223. 组织保证 224. 现场控制 225. 施工调度控制 22、 HSE 管理措施 221、方针和目标 222、现场文明施工 223、环境保护措施 234、应急准备 23采用水平定向钻(HDD非开挖技术穿越“xx铁路、xx、xx 立交”工程施工方案一、工程概况1、工程概述 本工程为属
4、 xx 市燃气供气专用管道工程的非开挖铺设部分, 输送介质为天然气 管道设计压力为 1.6Mpa;2、工程地点xx 市罗湖区泥岗路、 xx 立交处(已钉桩确定出、入土点, Z 0+491.46乙+197),工程穿越xx铁路、xx、xx立交及匝道,全长约为715m3、管道铺设方式采用水平定向钻(HDD非开挖技术4、铺设管道类型套管:529钢质套管(厚度:10.0mm,外加PE防腐层内置主管:406.4 x 7.1mm直缝双面埋弧焊钢管,外缠麻绳(目的:减少主管 与套管之间的摩察力)二、施工现场环境及地层情况:1、地表环境本次定向钻穿越工程将连续穿越 xx铁路(八股)、xx、xx立交及匝道,西 端
5、为泥岗路绿化带,东边为交通密集的 xx 立交。其中 xx 立交最高处与泥岗铁 路桥下的铁路落差约8m,且以上三处地段均为交通繁忙地段。2、地层情况1)地面以下8m为碎石为主的素填土;2)地下水位埋深为8.30 19.20m,地下水丰富;3)8 13m为卵砾石层;4)13 19m 为粘土层;5)19m以下为弱风化片麻岩;6)管线里程( Z0+491.46Z1+197)。三、投入主要设备:以上地表环境及地质情况显示:本次工程穿越距离长、深度大,地质情况复杂(需穿越卵砾石层),所铺设管道口径较大、自重较重,且为燃气供应管, 施工难度很大。为了稳妥、高质量做好此段定向钻穿越工程,我公司将使用以 下设备
6、1、水平定向钻钻机美国威猛(Vermeer)公司生产的 D200*300钻机主要参数:长度640 (1625cm)宽度100 (254cm)高度134 (340cm)操作重量34,500kg最大主轴扭矩(40,680Nm) 50RPM水系统最大流量500-800L/min实际回拖力102,718kg钻杆长度30 (9.1m)回拉速度0-9m/min水泵流量360L/mi n泥浆45-60s此钻机优点:精确度高、方向可控性好、施工速度快,一次可钻进最长可达1800m 的距离、施工周期短。注:2006非开挖技术会议论文,中南机电工程学院工程徐海良工程机械博士所撰写的非开挖铺设管线施工方法及其设备
7、技术发展趋势:“美国威猛(Vermeer)等公司为国外具有具有代表性的非开挖设备生产厂家。”。2、导向仪1)定向设备采用美国威猛公司(Vermeer)生产的DigTrak Eclipse SST tm有线控 向系统。此系统可在整个穿越过程中采用地面线圈系统配合DigTrakEclipse SSf系统进行准确跟踪定位,使出土位置偏差控制在规范允许范围内;2)导向定位系统可测至30.5m深度;3、施工设备一览表设备名称规格(型号)单位数量生产国(厂)家钻机D200*300台1美国威猛控向仪DigTrak Eclipse SSf套1美国威猛管线仪雷迪RD400套1英国雷迪公司泥浆车8吨+12吨台2美
8、国发电机组100KW+75KW台2中国污水泵5.5KW (3.5KW)台2中国水泵5.5KW (4.0KW)台2中国泥浆系统22nf(24m3)台2美国威猛吊车50T (25T)台1汽车台5挖掘机20吨台5气动矛50吨台1美国威猛空气压缩机台班1美国经纬仪红光架1水准仪红光架1GPS定位仪架1美国冲击定向钻头套1美国四、施工作业场地1、钻机场地及进场1)钻机场地位于xx立交文锦北路与泥岗路辅道交界西面的绿化带,钻机场地 尺寸为:50mx 50m且钻机场地需要进行平整并压实;2)现场考察,钻机及辅助设备由布吉入关,沿泥岗路(东行)到布心掉头匝道 处掉头后沿泥岗路西行方向进入 xx立交辅道并进场;
9、3) xx立交文锦北路与泥岗路辅道交界西面的绿化带需开10m宽的口,以便运 载钻机的拖车可由辅道驶上绿化带;4)入土端泥浆池开挖尺寸为 10mK 5m 2n。2出土点场地出土点位于泥岗路绿化带,出土端泥浆池开挖尺寸为10mK 5mK 2m。五、施工工期:辽河石油勘探局油田建设工程二公司完成待铺设的燃气管的焊接、管道压力测试后,非开挖施工队及设备开始进场,预计在施工队及设备进场后的35天内完成本次管道铺设工作。六、施工组织:1. 人员配备表(不含管道预制人员):序号工种数量序号工种数量1项目经理212钻工122工程师413修理33调度114电工14技术、质量115保管15设备、安全316电焊工1
10、6后勤117管工27炊事员318发电工28司机519泥浆工69起重工120气焊工110控向221测量111司钻322普工242.组织管理七、钻孔设计:1、钻孔技术要求1)根据水平定向钻孔进管线铺设工程技术规范(2002)和石油天然气管道穿越工程施工及验收规范(SY0401-98):水平定向钻工程入土角w 10,出土角度w 8,由于本工程需穿越河道,且必须在河床底5米以下穿 越,据计算入土角已到达10.5 ,出土角为6 ;2)本工程河底平直段200m两端圆弧段设计曲率半径按1500D取值,R=600m管道弯曲强度为每米约0.0955。考虑到河床的安全和定向穿越的 工作量,穿越管道底部距通航河床底
11、部5m施工,起始点为施工场地平面 与钻杆相交点。由于弯曲曲率半径比较小,同时铺管长度比较长,力卩上在 河床下断面出现卵砾层,因此应施工筒型回扩器进行回扩,第一级按480、第二级按 580、第三级按 680、第四级按 850定为终孔;3)为保证卵砾层卵砾不滑落,将采用辅助设备协助施工,本工程采用中型空 压机(排气量17米3) /分钟)确进行同步工作保扩孔直径1.5D要求,拖 管前要进行拖泥、清孔。2、工程成本分析:1) 本工程采用美国威猛钻机 D200X 300,每台班比一般钻机增加费用 1.5 倍(钻孔速度亦增加1.5倍);2)根据地质资料和现场情况,为了提高工程施工的成功率,孔径由一般工程1
12、2倍,扩展到1.5倍;3) 导进铺管由单管改为双管,管重增加了1.5倍,所以施工难度和工作量 亦相应的增加;4) 按技术参数计算,消耗机械台班和人工工日为15%中型空压机(排气量 17米3/分钟)工作台班与钻机同步施工,则需要 20个工作日;5) 由于地下土层(主要是粘土(含碎石)、卵石、粉质粘土和风化岩等)密 度大、硬度高,施钻时需要采用岩石钻头、泥浆马达、膨润土和进口添 加剂等,费用亦相应增高,同时调整泥浆配比来控制泥浆漏失及加强护壁。由于扩孔器外径的增大,土质硬,造成扭距、拉力相应增大,振动築龍網更为频繁导致回扩器磨损严重,必须更换新的回扩器方可继续施钻,使回扩重复进行,致使人工机械消
13、耗量增加30%以上,同时为450伽、为650 伽、为850伽回扩器报废各一个,一个分动器报废。为了减少钻具磨损, 必须使用大量泥浆来润滑钻头,因此在穿越过程中沿途多处冒浆,其中 冒浆严重是XX铁路和xx公园,使穿越过程中大量人员配合清理泥浆, 民工计368个台班,租用挖机10个台班。3、钻孔平面设计图:(见附图)4、钻孔纵断面设计图:(见附图)5、施工场地占用平面图:(见附图)八、穿越工序及工艺流程:(一)制定项目计划:1、了解勘察地质资料、地形、周边环境情况、地下管线情况及设计要求;2、 完成项目施工人员培训和设备调谴,建设工程施工营地,编制施工方案和技术 措施。(二)施工准备1、业主办理临
14、时用地的征用手续后,在入、出土端施工现场用地面积用白石灰划出边界控制线;2、提前向xx市交管局办理相关手续,利用现有交通道路,以便钻机等大型设备 及车辆到达施工现场附近;3、根据管线施工图纸及现场地形、地质勘察后取得的地形、地质资料,查明沿 穿越路径上的所有地下设施(如管线、电缆、设备等),以及周围的公共设施;4、在施工带范围内清理影响施工机具通行或施工作业的石块、树木。(三)测量放线1、根据设计交底(桩)与施工图纸要求测量放线,放出线路轴线、穿越管段预制 控制线和钻机场地控制线及设备摆放位置线,确保钻机中心线与入土点、出 土点、成一条直线,确定入土点坐标及放出管线中心轴线并标出占地边界线;2
15、测量放线过程中做好各种记录,包括控制测量记录,转交处理方式,放线记录等。築龍網(四)定向钻施工措施1、设备进场及钻前准备对施工场地(出入土点和入土点)平整后,要对其进行围栏隔离处理;并在 施工场所周围布置警示带,设置醒目的路障和警示灯,放置警示牌,严禁非工作 台人员进入施工现场。1)主机进场a. 进场准备工作:仔细检查进场道路,清除路障及高空设施(如电缆线不低于4.3米的主机高度),对不平、不实的道路要进一步加固处理(主机及拖头自 重为30吨)并在道路两侧插标志物,以便于主机前进或后退;b. 进场时安排专人指挥,注意保护人员及设备的安全,直到主机入其就位控制区 内,拖头要背离入土点,以便主机
16、就位及其轴线的调整;c. 主机进场后暂不摘除车头,但需打开主机支腿,保持主机的平稳。2)配套设备进场a. 进场前检查运输车辆是否完好,泥浆泵、泥浆罐和发电房等设备在装车时要用 草垫、绳套作安全保护处理,并安排专人指挥车辆的进出场和吊装作业;b. 安排25T吊车提前进入施工现场,做好吊装前的工作,并安排挖机配合,以防 意外情况发生,确保施工正常的进行;c. 所有配套设备要摆放到预定位置,并提前划出位置控制线,做到一次性就位; 同时油罐周围要杜绝烟火,消除一切安全隐患。3)开挖泥浆池、蓄水池及地锚坑入土端泥浆池开挖尺寸为10mK 5mK 2m,出土端泥浆池开挖尺寸为10mK 5mx 2m4)开挖地
17、锚坑及锚固箱就位a. 按照锚固箱边界控制线开挖地锚坑,开挖尺寸为4.5mx2.2mx2.2m;b. 用吊车将锚固箱放入地锚坑中,经复测穿越中心轴线后保证锚固箱中心线与 穿越加上心轴线一致,并打进 25的桩。5)设计制作529管道回拖头1个2、钻机就位和试钻1)配套设备就位安装按施工布置图将钻机及附属配套设备安放在预定位置,要进行系统连接、试 运转保证设备正常工作。a. 施工现场用电安装接线前安排专职电工检查各设备电器线路是否完好,消除隐患;派2-3名普工以协助,要求从发电房到各施工用电点线路畅通, 保证施工的正常进行和夜间 照明。b. 泥浆泵及其循环系统安装设备就位后,在泥浆工的指导下进行泥浆
18、泵、 配浆和泥浆罐管线安装,确保 连接管线的密封和循环系统的畅通。然后将泥浆输出泥浆的管线与主机内部泥浆 管线连接好。最后进行电器控制线路的安装,将泥浆泵电路控制线接到控向房里 控制台,以便于在施工时在泥浆泵的遥控指挥:同时要给泥浆循环系统接电,确保各配浆电机的正常运行。2)钻机就位及安装a. 钻机就位时,要保证主机轴线与出、入土点穿越轴线重全,误差不超过正负30mrpb. 钻机进入预定位置控制线后,摘掉主机车头,升主机支腿,将生推架放到锚 固箱上,安置紧固件,焊回强板,确保主机的稳固;c. 调节主机水平和钻进入土角,达到设计要求;d. 主机就位后,安装主机泥浆液压管线和操作控制线,确保主机,
19、控制室与泥 浆管线路畅通,步调一致。3)测定原始方位角a. 测试前准备工作:按照操作规程组装探头,连接控向件,运行控向软件,设定初始值,输入探险头信号;b. 原始方位的测定:将探险头放到远离干扰线处,接通电源,根据反馈信号, 采集数据,要求尽可能多测取参数比较(一般要在轴线心不同的三个位置测 取,且每个位置至少测四次),做好记录,确定最佳参数;4)测定原始倾斜角和工具面a.测试前准备工作:按照操作规程将装有探险头的无磁钻铤吊上钻机主推架支腿上,接控制向线,检查探头返馈信号;b. 旋转钻头,调整工具面至合适位置后,接通控向元件,根据反馈信号采集数据;c. 采集数据后将钻头推至地表触土,检查实际入
20、土位置。5)泥浆配制按管径大小、设计要求及地质情况预设配制方案,确定正确的混合次序, 按不同的地层用清洁的淡水配制出要求的泥浆,并每两小时检测一次泥浆性能参 数。6)钻机试钻a. 开钻前,各系统单机试支,检查钻机,泥浆泵及循环系统运行是否正常,控 制台操作是否灵敏,探头返馈信号是否正常;b. 各系统运转正常后试转,钻进1-2根钻杆后检测各部位工况,确定一切正常 后按次序钻进。3、钻导向孔定向设备采用美国威猛公司生产的DigTrak Eclipse SST tm有线控向系统,可 在整个穿越过程中采用地面线圈系统配合 DigTrak Eclipse SST tm系统进行准确 跟踪定位,使出土位置偏
21、差控制在规范允许范围内。1)再次查明地下设施(管线、电缆等)的情况沿穿越路径设置地下设施警示符号,安排专人巡回检查,以防在钻孔期间意 外情况的发生;2)接单根作业在钻导向孔期间,安排钻工协助12T吊车装钻杆,在钻机主推架上进行上扣, 接单根时接控向线,确保控向信号畅通;钻进速度控制在10mi n/根。3)施工测量接单根时通过探险头反馈信号,通过控向系统采集一列钻井测量数据,监测 导向孔的钻进轨迹。需采集记录数据有:进尺、方位角、斜角、推拉力、转速、泥浆压力、排量、位置和高程等。4)地面信标复测为防止地球磁场变化或周围环境因素对探头返馈信号的干扰,我控向技术组築龍網zhulonig.Gom 特采
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