某机场外污水管道及泵房改造拖拉管施工方案.doc

xxxxxx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： 二O一O年八月拖拉管施工专项方案一、工程概括本工程范围为xxx市xxx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DN500的PE100-1.0Mpa（SDR17）管 2、本泵房位于xxx市xxx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/1.252.5L3540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管道在洞内自重产生的摩擦阻力F自=f*P0*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管内径 d=D-2=500-224=452mm2-2、2#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=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管道在洞内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管内径 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+14830=71314N=7.1T其中：1管道在洞内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(m) L=232md为PE管内径 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）管材回拖前向管内注水，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，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，用水泵输送至水罐内，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内的泥沙携带出孔外，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范进行试钻，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范围内。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范围内，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中信号的安全传输，为此，第一步用专用检测工具检查信号线的质量； 其次，严格按照施工规范操作，确保每根钻杆曲率半径符合设计规定的范围,并在此基础上,确保每根钻杆倾角和方位角的变化值在规定的误差范围之内。4.8.2扩孔作业在保证扩孔后形成的孔洞符合要求下，合理确定每次扩孔的级差，并根据地质及每次扩孔泥浆的携带情况，制定合适的泥浆配比，确保孔洞形成良好、泥浆在出入土点侧返浆通畅。4.8.3预制管线的充分准备连管回拖前，保证预制管线（至少出土点附近的50米管线）和穿越轴线的一致性。同时，采取漂浮或其他措施降低管线回拖时管线的摩擦力。4.8.4保证钻具的完好经过多年的探索及理论分析，特别是经过以前施工经验总结，保证钻具的完好，也是穿越成功的关键。为此，对每一根用于施工的钻杆、扩孔器系列等，在施工前都将经过严格的无损检测和丝扣的维护保养。4.8.5建立高效的泥浆体系，确保在复杂地质条件下孔洞形成的良好孔洞塌方是穿越施工中最危险的隐患之一，为此，在现场针对塌方采用“二高”高粘度、高密度配制泥浆，可起到支撑、悬浮和护壁和减少岩屑床的形成作用。同时，我们加大高分子泥浆添加剂的剂量。利用其大分子量聚合物纤维素的链式网状结构来起到“支撑和拉住”等护壁作用，回拖时，在必要的情况下，加入固体润滑剂等低浮力高润滑的泥浆体系，提高流动性，从而降低回拖阻力，保证穿越成功完成。二一年八月二十八日