新版定向钻综合项目施工专项方案.doc

ＸＸ污水解决ＸＸ工程

定
向
钻
施
工
方
案

建设单位：ＸＸ有限责任公司
施工单位：XX市政工程有限公司

目　　录

一、工程概况
二、工期筹划及保证办法
三、工 艺 原 理
四、工艺流程及操作要点
五、施 工 技 术
六、质 量 控 制
七、安 全 控 制
八、环 保 措 施

ＸＸ污水解决二期工程施工方案
一、工程概况
非开挖进行管线铺设施工中，顶管施工需建钢筋混凝土工作井、接受井，工序多，工期长，造价高，并存在较大安全风险；而采用非开挖水平定向钻进技术进行管线施工，能缩短工期，减少工程成本。
ＸＸ污水解决二期工程--二十六大街工程，按设计规定采用定向钻拖管施工办法完毕过街支管。依照穿越段路面宽度、地管线分布状况以及穿越段两端埋深状况，拟定此段所铺设管道为Φ500一道、Φ400六道，工作坑8m*4m*4m。
二、工期筹划及保证办法
1、工期筹划
依照工程特点、地层状况、管线长度及以往施工经验，拟定本工程定向穿越施工工期为30天。
2、工期保证办法
（1）认真做好设备调配工作，按照甲方规定保证施工设备及时到位。
（2）做好施工人员组织安排工作，保证施工人员随叫随到。
（3）做好技术交底工作，保证各工序间互相协调和连贯。
（4）协调好甲方、监理及其她单位之间关系，做好后勤保障工作。
（5）加强技术指引和监督，安排一名工程师指挥现场施工，及时解决施工中遇到各种技术难题，保证各施工环节顺利进行。
三、工 艺 原 理
1. 采用矩形切削刀，提高在砂僵土中耐磨性能；
2. 钻头整体采用原则螺旋型，具备切削和扩孔双重功能，到达减小扩孔阻力，提高钻进效率；
3. 钻头前端设立梅花型喷射水眼，有助于保护砂僵土管道内壁；
4. 在钻头上设立3道凹槽流线，极利于砂僵土形成泥浆流动以及钻头冷却，提高扩孔效率。将定向钻机设在地面上，在不开挖土壤条件下，采用探测仪导向，在不同地层和深度控制钻杆钻头方向，达到设计轴线规定，先用导向钻具钻进小口径导向孔，然后用回扩钻头经多次扩孔，拖拉管道回拉就位，完毕管道敷设。
四、工艺流程及操作要点
4.1水平定向钻轨迹设计与原理
导向孔轨迹设计是在管线剖面图基本上，设计出钻孔最佳曲线。依照开挖工作坑、接受坑结合设计井位，按照设计管道水力坡度标高来设计钻进轨迹。不但需要考虑避开穿越区域地下管线，还要考虑到水文地质、地面环境、铺设管道管径材质、穿越长度深度、钻机性能等因素。管道施工轨迹要满足设计规定，必要考虑入土点、出土点斜直段、曲线段长度，严格控制水平穿越段各点标高。普通作业标高控制以每根钻杆为一种控制点，按设计管道水力坡度计算出钻进轴线上轨迹标高。入射角度依照已知数据科学计算，8-20°入、出土角合用于大多数穿越工程。如果单从施工顺利限度考虑，在产品管线埋设深相似前提下，造斜距离越长则轨迹曲线越平缓，有助于后续管顺利回拖。
4.2施工艺流程
水平定向钻进穿越铺设施工普遍采用：一方面钻进导向孔，然后扩孔，最后回拉铺管施工技术，工艺如下图：

图1 水平定向钻进铺设管线施工工艺
4.3操作要点
4.3.1　施工准备
1　施工重要设备及拖拉管材料选取　
　依照地质和设计管径大小状况，选取适当型号水平定向钻机；管材强度及环刚度必要满足设计和施工阶段荷载规定。
2　测量监测
　 布设监测点 量测地面、管线监测点，及时反馈信息，指引钻进施工技术参数调节。
　环境监测。定期监测周边建筑、道路裂缝、水位等信息变化，及时直接预警、控制沉降量。
3 开挖工作坑和钻屑池
依照设计导向孔轨迹，在距离检查井经计算好距离处开挖一种入口工作坑，在距末检查井经计算好距离处开挖一种出口工作坑，欲铺设管线直径大，则出口坑必要延长成适合管道平直回拖长槽。钻屑池位于入口坑附近，用于收集从入口坑流入钻屑泥浆，市区也可用泥浆罐车。
对于地表始钻式钻机锚固在地表，出入口工作大小坑视管线埋深和管径恰当调节。而坑内始钻式钻机工作坑，因需要运用坑前、后壁承受钻进中给进力和回拉力，则必要对坑壁进行加强和支护。
4.3.2　导向孔与钻进施工
惯用孔内控制钻进方向机构称为导向钻头，她在钻头底唇面采用非平衡构造设计，钻头唇面是一种斜面，当钻头持续回转时钻进直孔；保持钻头朝某个方向不回转加压时，则使钻孔发生偏斜，钻进斜孔。
钻杆 探头盒（内装探头） 鸭嘴板

图2 导向钻头
1 工作坑内安放导向钻具。检查测量仪器，探头电池绝缘性能，以防漏电。
2　将探头装入探头盒内，打开接受机和同步显示屏，检查转动探头盒。将探头盒与造斜钻头接好并连接在钻杆上，开机输送钻进液，检查钻头喷嘴。
3　钻杆放入导向钻机，就位，使钻杆在设计轴线上。逐节钻进，直至将钻杆钻入拖管坑。钻进过程中用无线手持式测量仪跟踪监测，严格控制钻头轨迹，沿设计轴线迈进，如偏差不不大于规定规定及时调节。
4　钻杆线性与速度控制。钻杆线性直接关系到钻进速度及孔外压力变化，施工中保持钻杆线性并控制钻进速度，控制地面沉降量在较小范畴内。
5　灌浆压力控制。在不同土层中穿越做好泥浆调配，施工中控制灌浆压力(普通在5Kg内)。即保证施工效果，又减少地表沉降量。
4.3.3　成孔与泥浆护壁
(1)钻井液。水平定向钻机钻进中，钻井液用于稳固孔壁、减少回转扭矩和拉管阻力、冷却钻头和发射探头、清除钻进产生土屑等，它被视为导向钻进“血液”。普通采用优质膨润土制备。
(2)钻进液循环。钻进时钻进液会从另一边上口返出，这时要使用两套泥浆循环系统解决，或运走泥浆，减少环境污染。
　4.3.4　扩孔施工：
导向孔成型后，取下导向钻头，接上反扩钻头、分动器，即可进行回拖扩孔。在拖管坑一端钻杆上，依次装上不同规格扩孔器，运用导向钻机回拉钻杆进行扩孔，直至将土孔扩大至设计孔径。

图3 扩孔钻头

4.3.5拖拉管施工
扩孔完毕后，即可拉入需铺设成品管。管子预先所有连接妥当，以利于一次拉入。本地层状况复杂，如：钻孔缩径或孔壁垮塌，也许对分段拉管导致困难。拉管时，将扩孔器接在钻杆上，然后通过单动接头连接到管子拉头上，单动接头可防止管线与扩孔器一起回转，并拧坏管线。为保证钻孔畅通，回拉时，可向孔内泵入润滑液。

图4 拖拉管施工
4.3.6　注浆加固地基
为了避免地面沉降，提高地基土承载力（或防止管涌并隔断水源），拉管完毕后需要进行注浆加固。
拉管施工前在管线前端连接两根与PE管同长度∮25钢管,与管线一同拉入土中并一同到达拉管设计终点桩号。到达终点后，解除∮25钢管与管线连接，在两根钢管前面各加一根6ｍ长同直径注浆花管。每拽入6ｍ，把钢管和拉管机连接取消，换成和高压注浆泵连接。注入1：1水泥、粉煤灰浆液（0.4Mpa），从而置换触变泥浆，补充管线周边空隙。然后再换再拉，再拉再注，重复进行。直到把钢管所有拉出，注浆结束。

五、施 工 技 术
5.1工程设计计算
5．1．1轨迹测量 一旦选取拟定了施工位置，就应当对钻孔轨迹作测量并准备详细图纸。钻孔轨迹和基准线最后精度取决于测量资料精度．
5.1. 2轨迹设计参数：
1覆盖深度 完毕岩土勘察，拟定了穿越轨迹，就可拟定穿越覆盖深度，需要考虑因素涉及钻孔施工对地面道路、建筑物或河流影响，以及对该位置已有管线影响。推荐穿越最小覆盖深度不不大于钻孔最后扩孔直径6倍以上；在穿越河床时，应在河床断面最低处之下5m米以上。
2钻孔轨迹控制 钻进导向孔时，每2～3m应进行一次测量计算。
3钻孔直径计算 依照导向孔与适合成品管铺设孔直径大小和地层状况，扩孔可一次或多次进行。最后扩孔直径按下式计算：
Ｄ’＝ K1Ｄ
Ｄ’——适合成品管铺设钻孔直径 Ｄ——成品管外径
K1——经验系数，普通K1=1.2～1.5，本地层均质完整时，K1取小值，本地层复杂时，K1取大值。
4 拉力计算
拉力计算：F拉=(G’+ G’×μ)×n
G’-管道总重量在X方向分量 μ-摩擦系数 n-安全系数
经计算拟定所选用拉管机能能否承受承受该拉力。
5.2 设备仪器
5.2.1水平定向钻机 可分为两类：地表始钻式和坑内始钻式。
地表始钻式钻机普通为履带式，可依托自己动力自行走进入工地。铺设新管时它们不需要发射坑和接受坑，但管线连接时仍需要开挖。地表发射钻机有几种桩定方式将钻机锚固在地上，性能完善钻机桩定系统可以是液压驱动。

图5 地表始钻式钻机

坑内始钻式在钻孔两端都需要挖坑，但可在空间受限地方操作。某些设计更紧凑钻机发射坑，可只比接管所需坑稍大一点就行。坑内发射钻机固定在发射坑中，运用坑前、后壁承受给进力和回拉力。
某些地表发射钻机是整装式，载有钻进液用搅拌池和泵，以及动力辅助装置、阀和控制系统；也有采用搅拌池和泵等设备分离配备。钻进液通过钻杆柱内孔泵送到钻头，再从钻杆与孔壁环空内返回，并把破碎下来钻屑携带至过滤系统进行分离和再循环。钻机，特别是地表发射钻机，配备有一种钻杆自动装卸系统，定长钻杆装在一种“传送盘”上，随钻进或回扩过程而自动从钻杆柱上加、减钻杆，这种操作与一种自动螺纹拧紧和卸开装置配合进行。由于钻杆自动装卸系统加快施工速度、提高施工安全和减小劳动强度。
5.2.2导向系统
导向系统有几种类型：最惯用“手持式(walk-over)”系统和有缆式导向系统
“手持式(walk-over)”系统（如下图4），它以一种装在钻头后部空腔内探测器或探头为基本。探头发出无线电信号由地面接受器接受，除了得到地下钻头位置和深度外，传播信号还往往涉及钻头倾角、斜面面向角、电池电量和探头温度。这些信息转送到钻机附属接受器上，以使钻机操作者可直接掌握孔内信息，从而据此作出任何有必要轨迹调节。
有缆式导向系统用通过钻杆柱电缆从发射器向控制台传送信号。虽然缆线增长了复杂性，但由于不依托无线电传送信号，对钻孔导向就可以跨越任何地形，并且可以用于受电磁干扰地方。

图6 手持式(walk-over)导向系统
5.3钻进液
钻进液普通是钻进泥浆。钻进泥浆功能重要是维持钻孔稳定性。此外，泥浆尚有携带钻屑、冷却钻头、喷射钻进等功能。管道与孔壁环状空间里钻进液尚有悬浮和润滑作用，有助于管道回拖。
钻进泥浆经泥浆泵泵入钻杆，从钻头喷射出来，在经钻杆与孔壁环状间隙还回地面。钻进液是一种由清水+膨润土+少量聚合物+解决剂混合物。膨润土是惯用泥浆材料，它是一种无害泥浆材料。
钻进液应在专用搅拌池中配制。从钻孔中返回泥浆需经泥浆沉淀池或泥浆净化设备解决后，再送回供浆池，或与新泥浆混合后再使用。
六、质 量 控 制
6.1水平定向钻进铺设管线施工施工应执行下列规范及原则
都市地下管线探测技术规程
水平定向钻进技术指南
成功中型定向钻进施工指南
水平钻进安全操作指南
水平定向钻进铺设管线铺设工程技术规范
6.2施工前通过全站仪沿地面上拉管中心线每3米设立一桩（有障碍物除外），并沿拉管中心线撒好白灰线且测出桩高程，算好桩高程与设计管线流水面关系，保证流水坡度精确。
6.3操作人员遵守制造商推荐原则化程序，有助于提高深度测量精确性。
6.4管线在孔内拉动过程中受重力作用，会发生管道下沉现象，因而导向钻进钻进点选取在略高于设计管中线地方，以减低管道自重对高程影响。
6.5为防止泥浆流失导致塌孔，应保持在整个钻进过程中有“返浆”，并依照地质状况变化及时调节钻液配比以产生不同泥浆。
6.6施工场地开阔是，应尽量减少入土和出土角度，以减少拖拉管摩擦力。
6.7拉头应与管线连接牢固，密封严密。
6.8拉管机操作人员要依照设备数据均匀平稳牵引管道，切不可生拉硬拽。
6.9用管线封套将管头密封严密，防止泥浆进入管线。
七、安 全 控 制
7.1在开始工作前和施工期间，应对所有参加施工工地工作人员做安全技术交底，特殊工种持证上岗；
7.2在工作开始前向本地公用地下管线部门查询，理解施工区域地下管线状况：提前防范高压电缆、燃气、输油、光缆、供水等地下危险，
7.3严格用电管理，现场暂时电线路按规范规定布设，必要由持证专职电工上岗操作，采用三相五线制供电系统，各类电器设备均安设安全保险装置，严格执行一机一闸一保护。
7.4在工地和交通道路上设立警示标志。工地处在交通路段，工人应穿上醒目安全服或其他防护衣。
7.5最佳使用有防电能力安全帽、护眼罩、绝缘手套、防护面具等防护装备。不戴首饰和穿宽松衣服，以免被机器卷入或牵绊。
7.6使用钻杆不要超过生产厂家容许最大扭矩和拉应力。
7.7如果遇到钻进突然减慢或停止，应拟定与否遇到障碍物，然后再进行钻进作业。
7.8穿越道路、桥梁和建筑物等基本时，应意识到钻进液液压作用危险，这些建筑物有升或降也许。
八、环 保 措 施
8.1 健立健全环保管理组织机构，编制环保办法，对施工存在污染源进行评估，拟定工程施工环节存在污染源级别，重大污染源制定防治预案并编制演习筹划。
8.2 防扬尘办法
1.专人负责现场及道路洒水防尘工作，施工便道定期洒水，保证道路有车辆通行时不扬尘且无水洼、泥浆。
2. 进入施工现场车速放慢，防止扬尘；禁止超载且车厢遮盖严密，防止水泥、石灰以及其她易飞材料洒落或细小颗粒材料飞扬。
3. 禁止车辆带泥上路。
4.严格执行都市市容、环保部门规定。
8.3 防止施工噪声污染办法
对施工噪声进行严格控制，减少旧设备使用，夜间禁止使用大功率设备，以便最大限度减少人为施工噪声。
8.4泥浆解决
大量泥浆普通在工程结束时才进行解决，解决经济性依现场详细状况而定。泥浆可做如下解决：1．在另一钻进点再次使用；2．撒布到未开发土地提高水土保持；3．用排污车排放到垃圾场。