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1、发电厂供水管线定向钻施工专项方案一、工程概况发电厂供水管线工程厂外补给水输水管道采用2根D610X8焊接钢管，并行敷设，管道中心间距1.1m,管道起点为补水泵房，终点为发电厂循环水池，总长度厂外30000米，厂内2000米，管道采用直埋敷设方式，过公路或河流等特殊地段时，根据现场情况及设计要求，采用本施工方案。其中，定向钻穿越地质大部分均为淤泥质，局部含有粘土和粉砂，该地质情况适宜定向钻穿越。主要定向钻施工区段如下：序号穿越地点穿越类型施工方式施工宽度（米）合计数量（米）备注1挖工庄河1河流定向钻240.8481.62八里屯河流定向钻376.3752.63八里屯河渠河流定向钻204.2408.
2、44挖工庄河2河流定向钻280.1560.1包括河坝5孔庄路口道路定向钻220.3440.56佀娄河河流定向钻215.0430.07李集河河流定向钻236.3472.58陈楼大沟1河流定向钻228.2456.49陈楼大沟2河流定向钻223.0446.010顺堤河河流定向钻220.9441.9二、施工组织根据定向钻穿越施工的需要,配备一个由1015人组成的施工班组。具体的岗位分配及职责如下：定位及导向岗位1人。主要职责：勘察工地，确定适当的钻机布置、入土、出土角度和高程，确定孔径及分级回扩方案，操作定位及导向仪器，发出调整钻孔轨迹的指令，并与钻机机长交流这些决定，记录导向数据。钻机机长（或班长）
3、1人。主要职责：准备和配置钻具，操纵钻机，与导向人员交流钻进情况，设定机组的进度计划和工作状态，管理机组人员。钻进泥浆配制人员3人。主要职责：掌握整个钻进液的搅拌、净化和循环系统，监视需要的水量，保持良好的水质、调节PH值，按特殊的施工要求调整合适的钻进液成分，使粘度、固相含量、比重等技术指标达到要求。机械工、电工23人。主要职责：监视与维护机械及电气设备的正常运转，出现故障时进行维修，帮助钻进中的所有其它操作。普工47人。主要职责：帮助进行所有的钻进操作，包括操作钻杆、监测泥浆池、搅拌泥浆、供应水、操作重型设备以及管线的连接。三、施工平面布置根据施工要求，在各分段施工节点井位前后各需开挖一个
4、工作坑和接收坑。在管道的起点设置一个工作坑，在管道的终点设置一个接收坑，在管道中间须设置泄压坑（根据管段长度安排泄压坑个数），一般一到两个，在工作坑前方还需要停放施工机械以及导管拆装施工操作面。定向钻施工需占用30m30m的地方做堆场及施工场地。四、施工方案 4.1拉管施工工艺 利用用比钻杆外径略大的箭咀式小钻头打导向孔，钻杆从地面钻入，地面仪器接受由地下钻头内传送器发出的消息，控制钻头的方向和深度，钻成准确的定位导向孔。再利用导向孔，反向回扩，回扩时只将设计孔径内的原状土搅碎。最后利用清孔设备清出孔道内泥土，形成安管的通道。在钻进先导孔和扩孔时注水润滑钻具，扩孔搅碎孔内原状土时，要将孔内土搅
5、拌形成塑性泥浆，在清孔时借助于机具的挤压，在孔壁上形成光滑的一层护壁泥皮，用以平衡孔道内的固岩压力，最终造成稳定光滑的安管通道。孔道成型后利用拉力机将管节拖拽入孔道内，完成安装工作。4.2施工准备 4.2.1管材准备 进场的钢管管材的强度及环刚度必须满足设计要求，管材进场后将管材供应厂家的资质和管材的出厂合格证及厂家检测报告向项目监理部报审，经项目监理部审批同意后才能用于本工程。 管材的外观颜色应一致，内壁光滑平整无毛刺、无划伤等缺陷。管材外壁应有统一的标识。 4.2.2轨迹设计 钻进前依据设计图纸要求的管道内底标高和相对应的原地面标高先计算出钻杆应达到的深度来确定定向钻孔轨迹。 定向钻孔轨迹
6、线段由造斜直线段、曲线段、水平直线段（与管道排水坡度一致）等组成。入土造斜段与管道直线段之间及管道直线段与出土造斜段之间，有一根钻杆长度达到管道直线段坡度要求。 入土角不超过15，出土角按导向钻杆及拖拉管材允许曲率半径较大值确定，一般不宜超过20。 4.3施工测量 4.3.1平面控制放线 平面控制及放线，依据现有边线，通过勘测方提供的控制点引测本工程的定位点，为保证施工各阶段控制点网，坐标及高程的准确，首先对施工现场内各控制桩加以保护。并把各控制点引测至现场外加以保护，以便竖向引测放线。同时要做闭合校核。施工前通过全站仪沿地面上拉管的中心线每3米设置一桩（有障碍物的除外），并沿拉管的中心线撒好
7、白灰线且测出桩高程，算好桩高程与设计拉管流水面的关系。 4.3.2高程控制 高程控制根据勘测方提供的水准点引测施工现场的高程控制点。根据本工程的实际情况，在现场选择固定的地方做临时水准点，并做好保护。 高程控制采用两次仪器高程前后视等距测法，保持精度。为保证设计方向、位置的正确性，控制线的传递用经纬仪进行引测，保证平面位置的准确。 4.4基坑开挖 开坑前要认真调查了解地上地下障碍物，以便开坑时采取妥善加固保护措施。 工作坑或接收坑开挖的深度，依据管道高程、所用扩孔钻机尺寸，以及砼垫层的厚度计算确定，施工时用水准仪测量控制。泄压坑设置在检查井位置，深度由所选的检查井深度决定。 补水管段拉管坑深5
8、.0m左右，过河部分干管深6.7m左右，深度较大，拉管钻进进可采取设计缓冲段，地下坑内定位进行水平拉管的施工方法。 工作坑开挖尺寸为1.5宽10长、接收坑尺寸为1.5宽10长，泄压坑开挖尺寸为R4000,工作坑、接收坑深度定为2.0m,泄压坑深度根据拉管流水面高程确定。为保证工作坑内干燥和扩孔施工,在工作坑、接收坑、泄压坑一侧设积泥坑，泥浆泵随时将多余泥浆抽出坑外，渣土车直接拉走。 4.5钻液的配置 钻液的好与坏对于拉管施工的成败起到了极关键的作用。钻液具有冷却钻头、润滑钻具，更重要的是可以悬浮和携带钻屑，使混合后的钻屑成为流动的泥浆顺利地排出孔外，既为回拖管线提供足够的环形空间，又可减少回拖
9、管线的重量和阻力。残留在孔中的泥浆可以起到护壁的作用。 本工程按以往施工经验和对类似地区地质情况的了解，配置钻进液。钻液由水、膨润土和聚合物组成。水是钻液的主要成份，膨润土和聚合物通常称为钻液添加剂。钻液的品质越好与钻屑混合越适当，所制造的泥浆的流动性和悬浮性越好，回扩成孔的效果越理想，成功的概率越大。 为改善泥浆性能，有时要加入适量化学处理剂。烧碱（或纯碱）可增粘、增静切力、调节PH值，投入烧碱量一般为膨润土量的2%。 根据以上理论，本工程的钻液配合比确定为：膨润土20%，转液宝1%，水75%，2%膨润土重量的烧碱。 4.6设备就位 钻孔机安装在工作坑旁边，管道轴线可根据设计图纸及现场条件进
10、行桩位放线确定，钻杆中心与管道轴线应一致。确定拉管机方位后，应固定好钻孔机。此时根据现场测得的井位深度以及钻孔机位置，确定钻杆造斜度，入土角应不超过150。 钻机安装好后，应试钻运转并检测运转后的机座轴线及坡度是否有变化，借以检查钻机安装的稳固性和固定可靠程度。钻机的安装质量和稳固性的好坏是成孔质量好坏的关键，因此必须认真细致的反复进行，直至符合要求后方可进入下道工序。 将泥浆系统与钻机相连，水电系统接入,施工前对管线穿越范围及周边的建筑物进行详细的调查，防止地下障碍对工程实施造成影响；下锚前应在浅层地下管线前面开探槽，以免对地下管线造成破坏。4.7导向钻进施工要点和施工注意事项 为确保本工程
11、成功地完成定向钻进的导向工作，要严格按照设计规划好的穿越曲线钻进，主要是控制好钻进曲线不同位置的深度和造斜率。在不超过管道弹性敷设半径或钻杆弯曲极限的范围内，操作员应确保按设计的轨迹钻地，如果前一段钻进没有完全符合设计曲线，所出现的差值可以通过下一段来修正，并记录实际钻孔与钻孔的偏差，通过计算来调整钻进的参数。设计钻孔轨迹时重点考虑以下影响因素：待回拖管线的材质、尺寸、曲率半径；钻杆弯曲极限；地层条件；地上、地下障碍物状况；导向孔钻进时，采用带斜面的非对称钻头。若一边旋转一边推进，钻孔呈直线延伸，即钻出一个直孔，若钻头只推进不旋转，由于地层给斜面钻头的反力的作用，使钻头朝斜面法线的反方向钻进，
12、即实现造斜功能，钻出曲线或造斜孔。钻机操作人员根据地表的接收器探测出钻进参数（钻头的位置、深度、倾角和工具面向角等），判断钻孔位置与设计曲线的偏差，并随时进行调整，以确保穿越曲线按照设计的走向钻进。钻机配有控向探测仪器，其作用就是及时探测钻头在地下的实际位置，并将探测结果传输到地面接收显示器和司钻操作台上的远程显示器，司钻根据这结显示的数据进行方向调整和纠偏。 在改变方向的过程中，钻孔的转角或转弯半径应该控制在一定的范围内，本工程为直缝高频电阻焊钢管，钻孔的转角半径应为1500D，使实际的钻孔曲线尽量平缓，以利于回拖。钻机场地准备好钻机到达现场安装调试完毕后，开始钻导向孔。导向孔的钻进质量或成
13、败取决于下述因素：a钻头实际的左右位置偏离、深度和最小离地间隙（或最小地面覆盖）。b导向孔将提供实际的钻进土壤状况的资料，为正确决定预扩孔或回拖和子的工艺提供依据。c完成的导向孔曲线应该圆滑并逐渐转向，以便满足回拖管子的要求。为顺利完成导向孔曲线的钻进，关键要十分注意以下各点：a正确地钻进第一根钻杆是非常重要的。先在钻头入土处挖一个小坑，使坑的平面与钻头进入方向垂直，并确信泥浆已经搅拌好已经具备开钻条件。b钻头转向6点钟的位置，开动钻液泵。确信钻头喷嘴中有钻液流动。开始朝前推进并穿透地面保持钻头进入地面的斜度。第一根要没有任何转向直钻。c接上第二根钻杆之前，要将这根钻杆转动并将钻头抽回入口坑，
14、再将该钻杆旋转钻入地下。因为导向板总是大于钻头，这样重复钻进一次会形成更好的导向孔，并且可以在钻杆和孔壁间维持一个环形空间。钻进前都要确认泥浆泵是开着的。并观察压力表指示。应及时调整钻液流量，以便入口坑有泥浆流回这有助于操作员判断环形空间是否仍然畅通。如果钻液压力表指向了最大值并停止在该位置，这可能说明钻头喷嘴堵塞住了。这时将钻头拖回将堵塞物清除。在清理喷嘴或卸下喷嘴之前，要确信钻机上泥浆压力已经卸掉。在钻孔的全程，定位员要决定钻孔的斜度、深度和与计划路径相关的实际钻孔路径。然后由操作员调整钻位置来达到。在朝前推进至旋转的过程中，密切注意遥控显示器上斜度的变化是非常重要的。 对于任何一根钻杆，
15、抽回再重复钻进有利于在钻孔中维持环形空间也有利于充分混合泥土，并且钻液可以流过整根钻杆。重复钻进技巧的运用有利于在导引孔中维持一个良好的环形空间。 钻机操作员要注意观察，在出口坑没有钻液流出，意味着由于缺乏钻进经验或者使用了不适当的钻液，而导致了钻孔中环形空间的堵塞。随着钻孔长度延长，由于进入地下的钻杆摩擦力增加，从而旋转压力将会增大，旋转压力充分增大，可能是土层吸水并在钻杆四周膨胀的标志。如果这种情况发生，需要重新调整钻进泥浆和添加剂的性能和比例，或者重新钻导向孔。 在整个钻孔过程中，必须时刻保证钻机操作员和定位员这间的良好的通讯联系。 导向孔钻进时钻具头部只安装略大于钻杆外径尺寸4cm的矛式钻头，对正既定孔位，检测对中误差达到规范要求，即可开动钻机钻进导向孔。钻进时人力扳拉推进要持力均匀，匀速前进。并应根据给进阻力的大小，判定地层内是否
