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1、萧山国际机场二期扩建项目污水处理工程（场外污水管道及泵房改造）拖拉管施工专项方案编制人： 审核人： 批准人： 宇达建设二O一O年八月拖拉管施工专项方案一、工程概括工程名称：萧山国际机场二期扩建项目污水处理工程（场外污水管道及泵房改造）建设单位：萧山国际机场设计单位：天元建筑设计研究院监理单位：江南工程管理股份施工单位：宇达建设本工程围为市萧山国际机场到坎山北泵站DN500压力污水管，管道总长约4.4Km，管道沿线有拖拉管3处、倒虹管3座、排泥井7座、排水检查井5座、排泥阀门井1座，流量计井1座。一般管段采用DN500的钢丝网骨架塑料（聚乙烯）复合管，管道规格为DN500，PN1.0；拖拉管采用
2、DN500的PE100-1.0Mpa（SDR17）管 2、本泵房位于市萧山国际机场，泵房为原机场污水处理厂的格栅集水井，进水管为原来机场DN800的重力污水进水管，出水管为DN500的 污水压力管，管道沿道路向南最终进入坎山北泵站。泵房改造电气部分包括：照明、动力以及室外电气。2、地质概况根据附近工程的地质情况拖拉管段主要为粉沙土。二、施工方案1、泥浆配比根据穿越地层地质为粉砂土,结合以往施工经验及相关知识配置以下泥浆配比表：地层状况选用产品推荐用量（/100gal）马氏漏斗粘度一般土（粘土）Hydraul-EZ(易钻)/ Insta-vis Plus(万用王)1218kg/1.252.5L3
3、540粉土Hydraul-EZ(易钻)/ Insta-vis Plus(万用王)1218kg/33.5L4055粉砂土Hydraul-EZ(易钻)/ Insta-vis Plus(万用王)/CMC/速浮1218kg/3.54L/0.60.8kg55702-11#拖拉管回拖力理论估算根据穿越的长度、入土角、出土角、曲率半径、以及管材的管径、壁厚，利用经验公式计算分析最长处穿越如下：已知：管线直径 =500mm壁厚 =24mm管线长度 L=70m入土角 a r=9出土角 a c=7则：回拖力Fmax=F摩+F自=32145+8440=40585N=4T其中：1管道在洞自重产生的摩擦阻力F自=f*P
4、0*L=0.35344.570=8440N其中：P0=1000g(D-d)4 =10000.98109.83.14(500-452)4=344.5Nm 2管道在洞中的粘滞综合摩擦阻力F摩=DL=3.140.519.51570=32145N公式说明：为固相含量系数(1040)( 取15)为泥浆的切应力(19.5pa)f为管道和孔壁之问的摩擦系数(0.20.6)(f取0.35)P0为每米管道的重量(Nm)为管密度 =0.98103kgm3g为重力加速度 g=9.8NkgD为PE管外径 D=500mmL为管道长度(m) L=70md为PE管径 d=D-2=500-224=452mm2-2、2#拖拉管
5、回拖力理论估算根据穿越的长度、入土角、出土角、曲率半径、以及管材的管径、壁厚，利用经验公式计算分析最长处穿越如下：已知：管线直径 =500mm壁厚 =24mm管线长度 L=93m入土角 a r=9出土角 a c=7则：回拖力Fmax=F摩+F自=42707+11213=53920N=5.3T其中：1管道在洞自重产生的摩擦阻力F自=f*P0*L=0.35344.593=11213N其中：P0=1000g(D-d)4 =10000.98109.83.14(500-452)4=344.5Nm 2管道在洞中的粘滞综合摩擦阻力F摩=DL=3.140.519.51593=42707N公式说明：为固相含量系
6、数(1040)( 取15)为泥浆的切应力(19.5pa)f为管道和孔壁之问的摩擦系数(0.20.6)(f取0.35)P0为每米管道的重量(Nm)为管密度 =0.98103kgm3g为重力加速度 g=9.8NkgD为PE管外径 D=500mmL为管道长度(m) L=232md为PE管径 d=D-2=500-224=452mm2-3、3#拖拉管回拖力理论估算根据穿越的长度、入土角、出土角、曲率半径、以及管材的管径、壁厚，利用经验公式计算分析最长处穿越如下：已知：管线直径 =500mm壁厚 =24mm管线长度 L=123m入土角 a r=9出土角 a c=7则：回拖力Fmax=F摩+F自=56484
7、+14830=71314N=7.1T其中：1管道在洞自重产生的摩擦阻力F自=f*P0*L=0.35344.5123=14830N其中：P0=1000g(D-d)4 =10000.98109.83.14(500-452)4=344.5Nm 2管道在洞中的粘滞综合摩擦阻力F摩=DL=3.140.519.515123=56484N公式说明：为固相含量系数(1040)( 取15)为泥浆的切应力(19.5pa)f为管道和孔壁之问的摩擦系数(0.20.6)(f取0.35)P0为每米管道的重量(Nm)为管密度 =0.98103kgm3g为重力加速度 g=9.8NkgD为PE管外径 D=500mmL为管道长度
8、(m) L=232md为PE管径 d=D-2=500-224=452mm以上计算公式中，因整个过程管材受力较复杂且不断变化，会受诸如：管材、壁厚、土质、土层间隙、土层含水量及渗透性、泥浆原料、泥浆浓度、导向孔曲率半径等等因素影响而出现不同的情况。在实际应用中，应初步估算，适时修正，才能顺利完成施工。从估算可知，本工程所需最大回拖力7.1T 小于ZT-35 非开挖钻机的回拖力35T，故可采用ZT-35水平定向钻机施工。但必须在保证曲率半径的前提下，施工现场采取有效措施减少拖管阻力。3、技术控制点（1）出入土角度大小适当，不宜过大，以防止多级扩孔后，管位发生上抬现象；（2）同时开挖发送沟，提高管子
9、进孔的顺畅性，降低管子在孔道头上的侧磨阻力；（3）采用钢制锥形拖拉头，提高抗拉强度，减小拉管阻力；（4）合理正确调配泥浆，泥浆粘度调制65s，PH=9,并根据不同地层拉力、扭矩情况，及时调整泥浆配比，有效提高泥浆粘度和流动性；（5）针对粉砂土地层扩孔必须采用逐级扩孔，以利于稳孔，扩孔大小宜在700800孔径；（6）管材回拖前向管注水，通过增加自重，抵消浮力，最大限度减小浮力差和侧磨阻力。4、施工过程 4.1钻机及配套设备就位:将钻机就位管线穿越中心线位置上，钻机就位完成后，进行系统连接、试运转，保证设备正常工作。 测量控向参数:按操作规程标定控向参数，为保证数据准确，在管线中心线的不同位置测取
10、，且每个位置至少测四次，进行对比，并做好记录。4.2泥浆配制泥浆是定向穿越中的关键因素，按本次穿越泥浆工艺要求及地质情况编写配制方案，确定正确的混合次序，按不同的地质层配制出符合要求的泥浆。由于穿越地段地质情况比较复杂，对泥浆的要求比较高，为克服对付这种不利因素，我们将采取以下措施：4.2.1水源就近取用河水，用水泵输送至水罐，在水罐中沉淀、过滤后配浆。4.2.2按照确定好的配比用一级膨润土加泥浆添加剂，配出合乎要求的泥浆。4.2.3泥浆添加剂有：降失水剂、提粘剂和防塌润滑剂等。添加剂符合环保要求。4.2.4为了使膨润土有足够的水化时间，在用量不改变的情况下，我们使用快速水化装置并增加泥浆罐数
11、量，在此工程中使用1个配浆罐和2个泥浆搅拌罐。4.2.5泥浆在各个阶段所起的作用如下：钻导向孔阶段要求尽可能将孔的泥沙携带出孔外，同时维持孔壁的稳定，减少推进阻力；预扩孔阶段要求泥浆有很好的护壁效果，防止地层坍塌，提高泥浆携带能力；扩孔回拖阶段要求泥浆具有很好的护壁、携砂能力；同时还有很好的润滑能力，减少摩阻和扭矩。4.2.6粉砂土层成孔性差,采取的措施是：在泥浆中加入正电胶，形成“液体套管”，在提高粘度的同时加入定量的改性淀粉来控制失水，以便在孔道四周形成泥皮，稳定孔道。4.3钻机试钻开钻前做好钻机的安装和调试等一切准备工作，确定系统运转正常、钻杆和钻头清扫完毕，严格按照设计图纸和施工验收规
12、进行试钻，钻进1-2根钻杆后检查各部位运行情况，各种参数正常后按次序钻进。4.4钻导向孔进行管线导向孔钻进期间，建立穿越曲线数据库，采集在控向过程中由控向系统的计算机自动生成的有关数据。如每个测量点的前后点及正位值。为了保证采集数据的正确性，减少人为的数据录入错误。我们将采取自编的小程序，使控向系统计算机生成的控向数据经过一、两步的转换后，自动生成Excel文件，以保证控向数据的可打印性和传输性，减少人为录入数据的错误。导向孔的钻进是整个定向钻施工的关键，本次穿越工程用ZT-35型水平定向钻机实施。钻导向孔的钻具组合是：造斜钻头+S-73钻杆控向对穿越精度及工程成功至关重要，并直接关联到管线穿
13、越。开钻前仔细分析地质资料，确定控向方案，泥浆与司钻重视每一个环节，认真分析各项参数，互相配合钻出符合要求的导向孔，钻导向孔要随时对照地质资料及仪表参数分析成孔情况，达到出土准确，成孔良好。4.5预扩孔本次穿越采用逐级扩孔预扩孔：导向孔完成，钻头出土后及时拆卸，装上检查合格的扩孔器进行预扩孔，300、400、500、600、700，最后用清孔器清孔，清孔以慢稳为主，切忌速度过快，同时，做好每一遍扩孔的记录，以便于下一级扩孔借鉴，使扩孔具有可追溯性，清孔完成后，需紧接拉管工序，中间不允许长时间停留。4.6管线回拖在回拖时连续作业，避免因停工造成阻力增大。管线回拖前要仔细检查各连接部位，为保证回拖
14、的顺利，将采取以下措施：4.6.1连管回拖前，保证预制管线（至少出土点附近的50米管线）和穿越轴线的一致，减少管线进入孔洞时的侧向摩擦力，确保管道完好。4.6.2将熔接好的管材放到发送沟，保证管道尽可能与地面脱离，管道在沟中呈漂浮状态，以减小回拖时的摩擦力。4.6.3回拖时增加高润滑泥浆，使泥浆象薄膜一样附着于管道表层，起到保护作用。4.6.4在扩孔回拖时，把扭矩控制在合理的围。扭矩过大，钻杆卸扣困难，欲速则不达。因此把扭矩控制在适宜的围，保证扩孔回拖顺利。4.6.5回拖时注意加强两边联系，时刻注意表盘的读数。同时，做好每一遍扩孔的记录，以便于下一级扩孔借鉴，使扩孔、回拖具有可追溯性，保证扩孔回拖的顺利。4.7地貌恢复及时进行钻机场地的地貌恢复、剩余泥浆的处理和设备转场。4.8作为定向钻穿越专业化的施工队伍，管道穿越项目部在施工中，将采取以下特别措施，以保证100%的穿越成功。4.8.1保证导向孔“平滑圆缓”首先，要确保在导向孔作业号的安全传输，为此，第一步用专用检测工具检查信号线的质量
