定向鉆穿越施工綜合技術(shù)方案一、工程概況1.1項(xiàng)目背景本工程為天然氣管道定向鉆穿越工程，位于XX市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，穿越對(duì)象為XX河河道及兩岸堤防。工程設(shè)計(jì)管徑DN600mm，穿越長(zhǎng)度820m，管道采用L485M直縫埋弧焊鋼管，設(shè)計(jì)壓力4.0MPa。項(xiàng)目建成后將實(shí)現(xiàn)XX區(qū)與主城區(qū)天然氣管網(wǎng)互聯(lián)互通，滿足區(qū)域內(nèi)30萬(wàn)居民及500余家企業(yè)的用氣需求。1.2地質(zhì)條件根據(jù)工程勘察報(bào)告，穿越段地層自地表向下依次為：①素填土：厚度0.5-1.2m，松散狀態(tài)，主要由黏性土及建筑垃圾組成②粉質(zhì)黏土：厚度2.3-4.5m，硬塑狀態(tài)，天然含水量22-28%，地基承載力特征值180kPa③粉細(xì)砂：厚度5.8-7.6m，中密狀態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)15-22擊，滲透系數(shù)1.2×10?3m/s④石灰?guī)r：中風(fēng)化狀態(tài)，揭露厚度8.5-12.3m，飽和單軸抗壓強(qiáng)度35-52MPa，巖體完整性指數(shù)0.65穿越軸線最高點(diǎn)位于河床下方12m，最低點(diǎn)位于兩岸堤防下方18m，水平曲率半徑1200m，垂直曲率半徑2500m。1.3主要工程量項(xiàng)目名稱單位工程量備注導(dǎo)向孔鉆進(jìn)m845含入土點(diǎn)、出土點(diǎn)引孔擴(kuò)孔施工次5分級(jí)擴(kuò)孔至φ800mm管道回拖m820含管道預(yù)制長(zhǎng)度泥漿制備m31200含鉆進(jìn)液、擴(kuò)孔液、潤(rùn)滑液泥漿處理m31500含循環(huán)利用及環(huán)保處理管道焊接道口42含連頭及試壓防腐補(bǔ)口處45含熱收縮套補(bǔ)口二、施工總體部署2.1施工平面布置施工區(qū)分為五個(gè)功能區(qū)域：鉆機(jī)作業(yè)區(qū)：位于出土點(diǎn)側(cè)，占地面積30m×40m，布置鉆機(jī)主機(jī)、動(dòng)力站、泥漿系統(tǒng)及操作控制室管道預(yù)制區(qū)：位于出土點(diǎn)側(cè)，占地面積50m×80m，設(shè)置管道焊接平臺(tái)、防腐作業(yè)區(qū)及探傷室泥漿處理區(qū)：位于鉆機(jī)作業(yè)區(qū)下游，占地面積20m×30m，布置泥漿沉淀池、分離設(shè)備及干化處理設(shè)施材料堆放區(qū)：位于管道預(yù)制區(qū)旁，占地面積25m×30m，分類存放鋼管、焊條、防腐材料等辦公生活區(qū)：位于施工區(qū)外圍，占地面積20m×25m，設(shè)置活動(dòng)板房、衛(wèi)生間及應(yīng)急物資庫(kù)2.2施工流程graphTDA[施工準(zhǔn)備]-->B[測(cè)量放線]B-->C[鉆機(jī)就位調(diào)試]C-->D[泥漿系統(tǒng)布置]D-->E[導(dǎo)向孔施工]E-->F[擴(kuò)孔施工]F-->G[管道預(yù)制焊接]G-->H[管道防腐補(bǔ)口]H-->I[管道回拖]I-->J[泥漿回收處理]J-->K[設(shè)備退場(chǎng)]K-->L[場(chǎng)地恢復(fù)]2.3施工進(jìn)度計(jì)劃本工程總工期45天，關(guān)鍵線路如下：施工準(zhǔn)備及場(chǎng)地布置：5天導(dǎo)向孔施工：7天分級(jí)擴(kuò)孔：10天管道預(yù)制焊接：12天（與擴(kuò)孔平行作業(yè)）管道回拖：2天后續(xù)處理及場(chǎng)地恢復(fù)：5天三、施工工藝技術(shù)3.1導(dǎo)向孔施工3.1.1測(cè)量控制采用TrimbleR9GNSS接收機(jī)進(jìn)行軸線放樣，設(shè)置4個(gè)一級(jí)控制點(diǎn)和8個(gè)加密控制點(diǎn)，平面位置誤差控制在±50mm以內(nèi)。鉆進(jìn)過(guò)程中使用英國(guó)RaytekX5MWD無(wú)線隨鉆測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鉆頭位置、頂角、方位角、工具面向角等參數(shù)，數(shù)據(jù)采樣間隔不大于1m，每50m進(jìn)行一次地面復(fù)核。3.1.2鉆進(jìn)參數(shù)鉆進(jìn)壓力：120-180kN扭矩：8-15kN·m轉(zhuǎn)速：60-120r/min泥漿流量：200-300L/min泥漿密度：1.05-1.15g/cm3黏度：45-60s（馬氏漏斗）3.2擴(kuò)孔施工采用分級(jí)擴(kuò)孔工藝，擴(kuò)孔直徑分別為φ200mm→φ350mm→φ500mm→φ650mm→φ800mm，各級(jí)擴(kuò)孔器均配置泥漿馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。3.2.1擴(kuò)孔器選型φ200mm：三翼牙輪擴(kuò)孔器，適用于巖層擴(kuò)孔φ350mm：鑲齒滾刀擴(kuò)孔器，適用于砂層擴(kuò)孔φ500mm：組合式擴(kuò)孔器，刀盤(pán)+牙輪復(fù)合結(jié)構(gòu)φ650mm/φ800mm：板式擴(kuò)孔器，帶扶正器及泥漿通道3.2.2擴(kuò)孔參數(shù)控制擴(kuò)孔直徑鉆進(jìn)壓力(kN)扭矩(kN·m)轉(zhuǎn)速(r/min)泥漿流量(L/min)泥漿密度(g/cm3)φ200mm80-1206-1040-60300-4001.10-1.20φ350mm150-20015-2530-50500-6001.15-1.25φ500mm200-28025-3520-40800-10001.20-1.30φ650mm280-35035-4515-301200-15001.25-1.35φ800mm350-45045-6010-201800-22001.30-1.403.3泥漿系統(tǒng)3.3.1泥漿配方針對(duì)不同地層采用差異化泥漿配方：黏土層：膨潤(rùn)土(6%)+純堿(0.5%)+CMC(0.2%)+聚丙烯酰胺(0.1%)砂層：膨潤(rùn)土(8%)+純堿(0.8%)+防塌劑(1.2%)+降濾失劑(0.5%)巖層：膨潤(rùn)土(5%)+潤(rùn)滑劑(2%)+巖屑抑制劑(0.8%)+加重劑(根據(jù)需要)3.3.2泥漿性能指標(biāo)性能指標(biāo)黏土層砂層巖層測(cè)試方法密度(g/cm3)1.05-1.151.10-1.251.15-1.30泥漿比重計(jì)黏度(s)45-5550-6540-50馬氏漏斗失水量(mL/30min)≤15≤10≤20失水量?jī)x泥皮厚度(mm)≤1.5≤1.0≤2.0失水量?jī)x靜切力(Pa)3/55/82/4靜切力計(jì)pH值8-98.5-9.59-10pH試紙3.4管道回拖3.4.1管道預(yù)制管道在出土點(diǎn)側(cè)預(yù)制場(chǎng)地進(jìn)行焊接，采用內(nèi)對(duì)口器組對(duì)，纖維素焊條打底(E6010)、低氫焊條填充蓋面(E7018)的焊接工藝。焊接完成后進(jìn)行100%超聲波探傷(UT)和100%射線探傷(RT)，合格等級(jí)不低于《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》(NB/T47013.2-2015)Ⅱ級(jí)要求。3.4.2回拖系統(tǒng)主拖力設(shè)備：350t連續(xù)油管牽引機(jī)，配置2×150kW液壓動(dòng)力站輔助設(shè)備：50t導(dǎo)向滑輪、3組防扭器、管道扶正器(間距15m)回拖參數(shù)：最大拖力控制：≤280t（管道屈服強(qiáng)度的60%）回拖速度：1.5-2.5m/min回拖拉力均勻性：波動(dòng)范圍≤±10%旋轉(zhuǎn)扭矩：≤15kN·m四、設(shè)備選型與配置4.1主要施工設(shè)備設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量主要參數(shù)水平定向鉆機(jī)XZ32001臺(tái)最大推拉力3200kN，扭矩60kN·m導(dǎo)向系統(tǒng)RaytekX51套無(wú)線隨鉆測(cè)量，信號(hào)傳輸距離1500m泥漿泵BW3502臺(tái)流量400m3/h，壓力25MPa泥漿攪拌系統(tǒng)ZJ301套3個(gè)攪拌罐，總?cè)莘e60m3泥漿凈化系統(tǒng)WFL-2501套三級(jí)凈化，處理能力150m3/h焊接設(shè)備LincolnDC-4004臺(tái)輸出電流50-600A探傷設(shè)備Epoch6LT2臺(tái)超聲波探傷，分辨率0.1mm空壓機(jī)VHP7501臺(tái)排氣量24m3/min，壓力1.0MPa起重機(jī)130t汽車吊1臺(tái)主臂長(zhǎng)43m，最大起重量130t發(fā)電機(jī)250kW柴油發(fā)電機(jī)2臺(tái)輸出電壓400V，頻率50Hz4.2設(shè)備布置鉆機(jī)主機(jī)布置在出土點(diǎn)側(cè)，距離入土點(diǎn)75m，機(jī)身軸線與穿越軸線夾角≤3°泥漿系統(tǒng)布置在鉆機(jī)左側(cè)15m處，形成循環(huán)回路，管路長(zhǎng)度≤50m管道預(yù)制場(chǎng)地沿穿越軸線方向布置，長(zhǎng)度≥850m，寬度≥15m，場(chǎng)地平整度誤差≤50mm回拖裝置設(shè)置在預(yù)制管道末端，與管道軸線偏差≤0.5°，牽引點(diǎn)高度與管道中心一致五、質(zhì)量控制措施5.1導(dǎo)向孔質(zhì)量控制軸線偏差控制：出土點(diǎn)偏差≤300mm，最大偏移量≤穿越長(zhǎng)度的1%曲率半徑控制：水平≥1200D(D為管徑)，垂直≥2500D每50m進(jìn)行一次數(shù)據(jù)復(fù)核，偏差超過(guò)50mm時(shí)及時(shí)糾偏，糾偏角度≤1.5°/m終孔后進(jìn)行導(dǎo)向孔軌跡三維掃描，生成實(shí)測(cè)軌跡曲線圖，與設(shè)計(jì)軌跡對(duì)比分析5.2擴(kuò)孔質(zhì)量控制擴(kuò)孔直徑：采用井徑儀實(shí)測(cè)，各段擴(kuò)孔直徑偏差控制在+50mm/-20mm范圍內(nèi)孔壁穩(wěn)定性：通過(guò)泥漿返排巖屑分析、井徑測(cè)量及拉力監(jiān)測(cè)綜合判斷擴(kuò)孔速度：黏土層≤3m/min，砂層≤2m/min，巖層≤1m/min擴(kuò)孔完成后靜置2小時(shí)，進(jìn)行二次清孔，確?？變?nèi)沉渣厚度≤200mm5.3管道焊接質(zhì)量控制焊接工藝評(píng)定：施工前完成焊接工藝評(píng)定(PQR)，根據(jù)評(píng)定結(jié)果編制焊接作業(yè)指導(dǎo)書(shū)(WPS)焊工資格：所有焊工必須持有有效期內(nèi)的特種設(shè)備焊接操作人員證書(shū)，且項(xiàng)目代號(hào)與實(shí)際焊接項(xiàng)目相符焊接參數(shù)監(jiān)控：采用焊接參數(shù)記錄儀實(shí)時(shí)監(jiān)控，主要參數(shù)偏差控制在±10%范圍內(nèi)無(wú)損檢測(cè)：所有焊口100%UT+100%RT檢測(cè)，Ⅰ級(jí)片率≥95%，不合格焊口返修后需進(jìn)行100%復(fù)探5.4回拖質(zhì)量控制回拖力監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)回拖力變化，當(dāng)出現(xiàn)異常波動(dòng)(超過(guò)正常值20%)時(shí)立即停機(jī)檢查管道姿態(tài)控制：通過(guò)扶正器保證管道在孔內(nèi)居中，回拖過(guò)程中禁止旋轉(zhuǎn)管道回拖速度：控制在1.5-2.5m/min，勻速推進(jìn)，避免急加速、急減速泥漿潤(rùn)滑：回拖前在孔內(nèi)注入專用潤(rùn)滑泥漿，用量為管道體積的1.5倍六、安全保障措施6.1施工安全管理建立健全安全生產(chǎn)責(zé)任制，設(shè)置專職安全員3名，各施工班組設(shè)置兼職安全員1名。實(shí)行安全技術(shù)交底制度，每道工序施工前必須進(jìn)行書(shū)面安全交底，履行簽字手續(xù)。特種作業(yè)人員全部持證上崗，證書(shū)在有效期內(nèi)且與作業(yè)內(nèi)容相符。6.2設(shè)備安全鉆機(jī)操作：嚴(yán)格執(zhí)行"一人操作、一人監(jiān)護(hù)"制度，操作手必須經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)并考核合格設(shè)備維護(hù)：制定設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，關(guān)鍵設(shè)備每日檢查，重要部件定期檢測(cè)，建立設(shè)備維護(hù)臺(tái)賬電氣安全：施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電采用TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)，設(shè)置三級(jí)配電、兩級(jí)保護(hù)，所有用電設(shè)備必須安裝漏電保護(hù)器起重作業(yè)：制定詳細(xì)的吊裝方案，設(shè)置吊裝警戒區(qū)，專人指揮，吊裝前進(jìn)行試吊，吊物下方嚴(yán)禁站人6.3地下設(shè)施保護(hù)施工前向相關(guān)部門(mén)查詢穿越段地下管線資料，采用RD8000管線探測(cè)儀進(jìn)行地下管線探測(cè)，并采用人工探坑(深度≥2m)進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)已探明的地下管線設(shè)置明顯標(biāo)識(shí)，穿越施工時(shí)控制鉆進(jìn)參數(shù)，必要時(shí)調(diào)整穿越軌跡避開(kāi)地下設(shè)施。6.4應(yīng)急管理編制專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，包括：坍塌事故應(yīng)急預(yù)案、觸電事故應(yīng)急預(yù)案、地下管線損壞應(yīng)急預(yù)案、設(shè)備故障應(yīng)急預(yù)案等。配備應(yīng)急救援物資：急救箱2個(gè)、擔(dān)架2副、應(yīng)急照明設(shè)備5套、消防器材10組、應(yīng)急通訊設(shè)備8部。組織應(yīng)急演練2次，分別在施工前和施工中期進(jìn)行。七、環(huán)境保護(hù)措施7.1泥漿處理建立三級(jí)泥漿處理系統(tǒng)，一級(jí)沉淀池(容積50m3)去除大顆粒巖屑，二級(jí)沉淀池(容積80m3)去除細(xì)顆粒懸浮物，三級(jí)凈化(采用板框壓濾機(jī))實(shí)現(xiàn)泥水分離。處理后的清水循環(huán)利用，泥餅含水率控制在≤30%，運(yùn)至指定棄渣場(chǎng)處置。7.2噪聲控制選用低噪聲設(shè)備，對(duì)高噪聲設(shè)備(如柴油發(fā)電機(jī)、泥漿泵)采取減振、隔聲措施合理安排施工時(shí)間，噪聲敏感區(qū)域夜間(22:00-6:00)禁止施工噪聲監(jiān)測(cè)：在施工場(chǎng)界設(shè)置4個(gè)噪聲監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每2天監(jiān)測(cè)一次，確保場(chǎng)界噪聲符合《建筑施工場(chǎng)界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB12523-2011)要求7.3揚(yáng)塵控制施工場(chǎng)地出入口設(shè)置洗車平臺(tái)，配備高壓沖洗設(shè)備，出場(chǎng)車輛必須沖洗干凈材料堆放場(chǎng)設(shè)置圍擋，易揚(yáng)塵材料進(jìn)行覆蓋，堆場(chǎng)地面進(jìn)行硬化處理施工區(qū)域進(jìn)行灑水降塵，每天灑水不少于4次，風(fēng)力≥5級(jí)時(shí)增加灑水頻次7.4水土保持施工場(chǎng)地周邊設(shè)置排水溝和集水井，防止雨水沖刷造成水土流失穿越河道兩岸設(shè)置防滲墻，防止施工廢水滲入河道施工結(jié)束后對(duì)臨時(shí)占地進(jìn)行植被恢復(fù)，恢復(fù)面積不小于原占地面積的95%八、施工組織管理8.1組織機(jī)構(gòu)本工程實(shí)行項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)制，成立項(xiàng)目經(jīng)理部，下設(shè)5個(gè)專業(yè)部門(mén)：工程技術(shù)部：負(fù)責(zé)施工技術(shù)管理、質(zhì)量控制、資料管理安全環(huán)保部：負(fù)責(zé)安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、職業(yè)健康管理物資設(shè)備部：負(fù)責(zé)材料采購(gòu)、設(shè)備管理、物資供應(yīng)計(jì)劃合同部：負(fù)責(zé)施工計(jì)劃、成本控制、合同管理綜合管理部：負(fù)責(zé)行政后勤、對(duì)外協(xié)調(diào)、應(yīng)急管理8.2勞動(dòng)力配置工種人數(shù)主要職責(zé)項(xiàng)目經(jīng)理1全面負(fù)責(zé)項(xiàng)目管理工作技術(shù)負(fù)責(zé)人1負(fù)責(zé)施工技術(shù)管理安全員3負(fù)責(zé)施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理質(zhì)量員2負(fù)責(zé)施工質(zhì)量控制鉆機(jī)操作工6負(fù)責(zé)定向鉆操作測(cè)量工3負(fù)責(zé)施工測(cè)量放線焊工8負(fù)責(zé)管道焊接起重工4負(fù)責(zé)吊裝作業(yè)電工2負(fù)責(zé)電氣設(shè)備管理普工15負(fù)責(zé)輔助工作合計(jì)45-8.3協(xié)調(diào)管理建立與各相關(guān)方的協(xié)調(diào)機(jī)制，主要協(xié)調(diào)對(duì)象包括：業(yè)主單位：每周提交工程周報(bào)，每月召開(kāi)工程例會(huì)監(jiān)理單位：接受監(jiān)理監(jiān)督，配合監(jiān)理工作，及時(shí)整改監(jiān)理提出的問(wèn)題設(shè)計(jì)單位：重大技術(shù)方案變更前與設(shè)計(jì)單位溝通確認(rèn)地方政府部門(mén)：辦理施工許可、夜間施工許可等相關(guān)手續(xù)周邊社區(qū)：設(shè)置公告欄，公布施工信息及聯(lián)系方式，及時(shí)處理居民投訴九、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)與流程9.1驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)本工程驗(yàn)收?qǐng)?zhí)行以下標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：《油氣輸送管道穿越工程施工規(guī)范》(GB50424-2015)《水平定向鉆進(jìn)管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T250-2016)《鋼制管道焊接及驗(yàn)收》(SY/T4103-2013)《埋地鋼質(zhì)管道防腐補(bǔ)口技術(shù)規(guī)范》(SY/T5918-2019)《油氣輸送管道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50683-2011)9.2驗(yàn)收內(nèi)容導(dǎo)向孔軌跡驗(yàn)收：實(shí)測(cè)軌跡與設(shè)計(jì)軌跡偏差擴(kuò)孔質(zhì)量驗(yàn)收：孔徑、孔壁穩(wěn)定性、沉渣厚度管道焊接驗(yàn)收：外觀質(zhì)量、無(wú)損檢測(cè)結(jié)果回拖質(zhì)量驗(yàn)收：回拖力記錄、管道姿態(tài)、防腐層完整性功能驗(yàn)收：管道強(qiáng)度試驗(yàn)、嚴(yán)密性試驗(yàn)9.3試驗(yàn)要求強(qiáng)度試驗(yàn)：試驗(yàn)壓力6.0MPa，穩(wěn)壓4小時(shí)，壓降≤0.03MPa嚴(yán)密性試驗(yàn)：試驗(yàn)壓力4.6MPa，穩(wěn)壓24小時(shí)，壓降≤0.02MPa管道清管：采用泡沫清管器，清管次數(shù)不少于2次，直至排出物中無(wú)明顯雜質(zhì)陰極保護(hù)：通電點(diǎn)電位達(dá)到-1.2V(相對(duì)于Cu/CuSO?參比電極)，保護(hù)度≥85%十、應(yīng)急預(yù)案10.1孔內(nèi)事故處理10.1.1卡鉆事故立即停止鉆進(jìn)，保持泥漿循環(huán)分析卡鉆原因，判斷卡