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1、 煤层气输气管道工程高速公路 水平定向钻穿越施工方案 编制： 审核： 批准： 二O一二 年 十一 月 一日目 录一、编制依据1二、工程概况1三、现场分析和方案选择2四、施工准备工作2五、施工顺序及方法6六、穿越施工方案7七、工程质量保证措施17八、文明施工、环境及安全措施20九、HSE管理体系29十、施工事故及应急措施32十一、冬季施工措施33 附图一 ：施工进度计划-横道图 36一、编制依据1.1 设计文件施工图。1.2 现行的法律、法规1）中华人民共和国安全生产法主席令第70号（2002）；2）中华人民共和国环境保护法主席令第22号（1989）；3）建设项目环境保护管理条例国务院令第253
2、号（1998）；4) 中国石油化工集团公司安全、环境与健康（HSE）管理体系Q/HSE 0001.1-2001。1.3 遵循的验收规范、质量检验评定标准等1）油汽长输管道工程施工及验收规范（GB50369-2006）；2）油汽输送管道穿越工程施工规范（GB50424-2007）；3）石油天然气金属管道焊接工艺评定（SY/T0452-2002）；4）钢质管道焊接及验收（SY/T4103-2009）；5）石油天然气建设工程施工质量验收规范输气管道线路工程（SY4208-2008）；6）石油天然气建设工程施工质量验收规范管道穿跨越工程（SY4207-2007）。1.4根据建设单位组织的现场勘察所获取
3、的有关资料1.5根据我公司现有的技术装备和施工能力二、工程概况高速匝道定向钻穿越工程,穿越总长为428米,经过勘察，本次穿越横跨太原环城高速罗城段及若干条匝道，环城高速车流量较大且作用非常重要。穿越入土点为距风峪河南岸35m的晋祠路东侧60m处，管端回拖深度为1.8m（管底）；穿越出土点为建材市场大院桩A102处，管尾回拖深度为1.8m（管底）；穿越管线最深处为入钻点水平下5m，高速路面以下12m,管道输送介质为煤层气。管线为508mm直缝钢管外套3PE防腐层。三、现场分析和方案选择1.现场分析通过对穿越地点地质的勘探，发现水平定向钻需穿越卵石层，卵石层实密度较好，而为了在水平定向钻过程中满足
4、管道的曲率半径，必须穿越卵石层，这样虽不易塌孔，但使得钻进较困难。但由于环城高速车流量较大且作用非常重要，该段煤层气输气管线不能采用开挖敷设，顶管穿越工期较长，为保证工期进度，故采用定向钻敷设管道。2.方案选择 为保证施工进度安全顺利，且不影响高速的正常运行，经与建设单位、设计院和监理单位共同协商，针对罗城高速匝道的地理条件和实际情况，采用水平定向钻施工。四、施工准备工作1.施工设备水平定向钻机、钻杆、发电机、泥浆泵、水罐车、硼润土、麻袋等。2.测量放线根据设计交底（桩）与施工图纸放出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。3. 施工场地准备施工作业带、管道预
5、制场地的准备、入土点和出土点工作面的准备。1）管道预制场地在罗城建材市场院内，所需预制场地长220米。但因罗城建材市场木材堆放场地局限，故预制4根9接1的管，每根107米。为不影响木材经销，故在施工作业带内挖一个长120米、宽1.4米、深0.6米的管沟，而后将预制的管其中两根拖拽至该沟内并做回填（图中阴影部分），再与建材市场院内的剩余两根进行组对焊接，（如图）过路地段需并列加设2根DN800的长度为6m的钢套管，在此过程中，所开挖的土方量为：V=120*1.4*0.6=100.8m3而在拖拽的过程中，为了减小摩擦力，并使防腐层不被刮伤划破，因而在管道底端垫装有细土的麻袋，麻袋上涂抹润滑油，每6
6、m/个，垫高0.4米。2）入土点工作面：宽30米，长40米。而在入土点与晋祠路搭接处，需修筑5米宽的施工便道，并加以平整、压实，地面承载力满足运输机械要求。施工便道完成后，在钻机场地一侧挖泥浆池（15m*30m*2.5m)，同时排浆池底部采用防渗水工布处理，做好防渗措施。钻机场地油料区用砖砌隔离墙1次，4米宽，6米长，2米高。搭设泥浆料棚。场地四周挖0.8m*0.8m的排水沟并围栏。如图所示：晋祠路与所钻机场地的林带区具有近2.8米的高差，由于晋祠路无法开挖降坡，为保证机械设备顺利进场，将拉运土方修筑施工便道，如下图：回填土方量计算如下：已知晋祠路与林带地面高差为2.8米，坡度为12，施工便道
7、两边的放坡系数为1:1。a、施工便道：V1=13.15*2.8*5/2=92.05m3b、施工便道两边坡度：V2=13.15*2.8*2.8=103.096m3则所需外运土方量为：V=V1+V2=103.096+92.05=195.15m33）出土点工作面：宽30米，长30米。平整压实后，用于放置钻杆和出土点设备。在穿越中线的一侧挖泥浆池（8m*15m*2.5m)。在出土点位置顺钻机方向挖穿前发送沟，宽1.5m，深2.5m，长50m。4）场地准备完成后，对机械设备进场道路进行修筑，并压实。路面承载力必须满足进场机械的要求。 4.定向钻前期准备（如图）管道预制场地在罗城建材市场院内，高速公路之间
8、穿越距离428米，而为了防止管道在拖运过程中左右摆动，因而挖了一个长30米，宽1.5米，深1.8米的发送沟，在拖拽的过程中，为了防止管道的防腐层被刮伤，在管道底下每隔6米垫装有细土的麻袋，麻袋上涂有润滑油，且采用4台25T汽车吊、一台300挖机同时起吊并向前推进以减小钻机拖拽力。4.材料准备 管材（A102A103)共428米、热缩套36个、麻袋、润滑油。管材到位后，开始在预制场地布管、焊接。5.机械准备 主要施工机械设备见各项资源需要量计划。6.建设单位提供相关的地勘资料五、施工顺序及方法1.穿越点位置穿越入土点为风峪河南岸晋祠路东侧60m处，管端回拖深度为1.8m（管底）；穿越出土点为建材
9、市场大院A102处，管尾回拖深度为1.8m（管底）。2.穿越主要技术参数序号项目内容1穿越管径508mm2铺管长度428m一条3穿越长度428m一条4拖管长度428m一条3入土角54出土角55管材甲供6穿越管线曲率半径Re=762m3.工程地质穿越地层为杂填土，粉沙层，粗沙砾层，卵石层，穿越难度较大。4.施工环境本工程管线穿越轨迹距离公路较近，在有限的施工条件下，最大限度的降低穿越管线对沿途道路的影响，以保证穿越施工安全成功。5.交通条件本工程位于晋祠路旁，交通条件较为便利。6.主要工程量序号项目单位数量备注1钻机进场调试安装次 12导向孔钻进m4283一次预扩孔300mmm4284二次预扩孔
10、400mmm4285三次预扩孔500mmm 4286四次预扩孔600mmm4287五次预扩孔700mmm 4288六次预扩孔800mmm4289清孔（800mm一至二次）m 42810508mm管线回拖m 4287.计划工期钻机设备进场，满足施工要求，有效工期22天。(见附图一)六、穿越施工方案1.定向钻施工工艺流程测量放线三通一平钻机运输泥浆准备钻机安装、调试运布管组焊无损检测补口补伤清管试压钻导向孔预扩孔管线回拖设备拆除、退场地貌恢复竣工验收2.穿越管道施工技术措施2.1管线焊接a.管线的焊接抗拉强度应该能满足钻机回拖力的要求,最少不能低于8T。b.回拖所需管线在拖管前要全部焊接好摆至现有
11、管沟内就位,回拖过程要连续进行。c管线应从出土点以后至少25米开始向远离钻机方向预制。2.2定向钻穿越参数复测及场地测量a.用水准仪测量穿越沿线的地面高程并放出穿越路线，在穿越线路上做出明显标记。b.穿越入土侧：钻机场地占地面30m40m,包括泥浆池。c.穿越出土侧预扩孔、回拖作业场地：为满足管线回拖时顺利进入孔洞，须挖深1.8m，宽1.5m，长30m管线引沟,包括泥浆池。2.3场地修筑1）入土侧场地需平整压实，钻机要坐在风峪河南岸晋祠路东侧60m入钻点处，须占用场地30m10m，锚固钻机。2）入土侧要开挖长5m宽1.5m深2.0m的工作坑，管线回拖至此，并作为临时储存泥浆及摘卸回扩器工作坑，
12、施工过程中产生的泥浆要及时抽走。2.4设备进场、组装调试2.4.1将钻机主机就位，并将地锚锚护好、泥浆系统、钻杆、辅助动力等就位。2.4.2连接好各种液压管线、泥浆管线及施工所需电缆等。2.4.3全部组装完毕，以仔细检查确认后，设备进行试运转：调试钻机系统，认真观察各表盘指示是否正常，各操作手柄是否回位；调校控向系统，调试泥浆系统。2.5泥浆控制2.5.1泥浆是定向穿越中的关键因素，对泥浆的性能要很高。为克服不利因素我们将采取以下措施：（1）按照事先确定好的泥浆配比用一级钠基膨润土加上泥浆添加剂，配出符合要求的泥浆。（2）使用的泥浆添加剂有：降失水剂、固壁剂、悬浮剂、纤维素、粘土分散剂等。（3
13、）为确保泥浆的性能，保证膨润土有足够的水化时间，我们采取两套加料配浆系统，延长泥浆循环周期。2.5.2强化各施工过程泥浆性能调整（1）斜孔段：泥浆的流动性能要好，结构性要强，保证钻屑携带和孔眼清洁；控制泥浆的失水，防止塌孔。需增大固壁剂、降失水剂含量。（2）水平孔段：要及时提高润滑剂剂量，适当降低粘度和切力，保证泥浆的流变性能良好，使钻屑顺利返出地面；增强泥浆的润滑性，减小钻机旋转及推进阻力。（3）扩孔：增强泥浆的造壁性能，防止孔壁塌陷，防止缩径；需增大固壁剂、悬浮剂、纤维素、降失水剂剂量。（4）回拖：提高泥浆的润滑性，降低摩擦阻力。增强携屑效果；需提高润滑剂剂量。2.5.3泥浆的粘度：根椐穿
14、越段地层情况，在钻导向孔阶段，泥浆粘度控制在4550S；在预扩孔和回拖阶段泥浆粘度提高510S即达到5055S；实际使用过程中，泥浆的配比随地层不同而随之变化，并选用不同的添加剂。2.6定向钻穿越2.6.1钻导向孔（1）制定详细周密的导向计划，曲线半径要大于钢管的弯曲半径。（2）把好控向关。在导向孔钻进过程中使用DCI公司的无线控向系统，在出入土两侧和沿途做好标记,每根钻杆至少要测量一次数据以保证在整个控向过程中及时纠偏,从而达到曲线要求。（3）导向孔钻进精度目标：导向孔曲线与设计曲线的偏移差半径不大于0.3米；出土点沿设计曲线应不大于0.3米，最大不超过0.5米；横向偏差应不大于0.3米，最大0.5米。（附：导向计划表）导向计划表钻杆长度：6m 导向孔钻进长度：408m钻杆根数（根）01234567891011
