定向穿越施工方案

扶风天然气定向穿越施工方案

河北恺艺斯管道工程集团有限公司

二零一三年十二月

一、工程概况

1、工程名称：扶风天然气定向穿越工程。 2、工程地点：扶风城区。

3、工程内容：天然气管道穿越公里。

4、水平定向管道规格如下：管径分别为Φ110mmΦ160mmΦ63mm Φ

90mmPE。

5、穿越道路的施工长度：预计为670米（以实际施工长度为准）。 6、承包方式：（包工不包料）：乙方负责施工， 施工设备（即ZT28型水

平定向钻机1台）。

二、编制依据

1、天然气管道穿越处场勘察记录。

2、甲方所提供的施工地点的综合管线分部图。 3、水平定向钻进管线铺设工程技术规范。 以下为施工剖面图 水平定向钻机 第一造斜段 第二造斜段 三、施工工艺

首先钻进导向孔，然后回扩，最后回拉铺管。 1、导向孔

导向孔钻进一般采用小直径（Φ104MM）全面钻头，进行全孔底破碎钻进。在钻头底唇面上或钻具上，安装有专门的控制钻进方向的机构。在钻具内或在紧接其后部位，安装有测量探测头。钻进过程中，探头连续或间隔地测量钻孔位置参数，并通过无线或有线的方式将测量数据发送到地表接收器。操作者根据这些数据及其处理这些数据得到的图表，调整孔内控制钻进方向的机构，从而人工控制钻孔的轨迹，达到设计要求。

2、回扩

导向孔完成后，必须将钻孔扩大至适合生产管铺设的直径。一般，在钻机对面的出口坑将回扩钻头连接于钻杆上，再回拉进行回扩，在其后不断地加接钻杆。根据导向孔与适合生产管铺设孔的直径大小和地层情况，回扩可一次或多次进行。

推荐最终回扩直径按下式计算： Dˊ=K1D 式中：

Dˊ——适合生产管铺设的钻孔直径 D ——生产管外径

K1 ——经验系数，一般K1=1.2——1.5，当地层均质完整时，K1取小值，当地层均质不完整时K1取大值。

3、回拉

回扩完成后，即可拉入待铺设的生产管。管子最好预先全部连接妥当，以利于一次拉入。当地层情况复杂，如：钻孔缩径或孔壁垮塌，可能对分段拉管造成困难。回拉时，应将回扩钻头接在钻杆上，然后通过单动连接头连接到管子的拉头上，单动接头可防止管线与回扩头一起回转，保证管线能够平滑地回拉成功。

四、施工步骤

导向钻进非开挖铺管工程施工主要过程为：勘察现场—导向孔轨迹设计—施工前准备—导向孔施工—反拉扩孔及铺管施工—竣工资料编写

1、现场勘察

现场勘察资料一方面是导向孔轨迹设计的重要依据，另一方面也是决定施工难易程度、计算工程造价的基础。现场勘察包括地表测量和地下勘察两部分。

（1）地表测量

地表测量主要是根据市政管理部门提供的审批路线，对管线工程周围地形进行测量，先按施工区域地形及路线范围初步定出钻孔中线和地表走向，测量中心线地面的标高或相对高度，根据要求的铺管深度初步确定导向孔造斜长度、入射点位置、铺管长度、下管位置。另外考虑施工用的钻机、泵站以及下管用吊车等设备放置操作所占用的场地和空间，测量河道周围地形地貌以及水流缓急情况。 （2）地下勘察

地下勘察包括地下原有管线及设备的勘查和土壤的勘查。 1) 地下原有管线及设施勘查

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道路、河流两侧地下往往有污水管、自来水管、高压电缆、通信电缆、热力管线等，有时纵横交错，有些地方甚至还有基础或人防工程等。导向孔设计时避开这些设施，并保持距这些设施一定的安全距离。了解相关部门的管线档案资料、查找现场原有的井盖等标志、测量管线深度将有助于确定管线的准确位置。对于金属管线或电缆线可用管线仪对其进一步验证。

2）土壤调查

对水平定向钻进穿越土壤的调查，包括调查钻进技术、土壤力学参数及对颗粒尺寸分布曲线的分析。

2、导向孔轨迹的设计

导向孔轨迹设计是在管线、剖面图的基础上，设计出钻孔的最佳曲线。一般原则是离开现有管线越远越好，离开压力管线、电力管线、光缆越远越好；将钻机放置在有风险管线的一侧；钻孔曲线越简单越好；弧型部分曲率半径越大越好。

钻孔轨迹角度值的取得原则如下：

入土角和出土角应分别在60至150之间（取决于欲铺设的工作管直径等）。 所铺管的允许最小弯曲半径应尽可能大。

入土点或出土点与道路及河之间的距离至少应为5m。 与河底的最小距离至少应为7m，以保证不发生泥浆喷涌。

出于钻进技术考虑，第一段和最后一段钻杆轨迹应是直线状的，即没有垂直弯曲和水平弯曲，这两段钻杆轨迹的长度各自至少应为5m。

3、施工前准备

施工组织设计的内容应包括工程概况、施工技术方案、施工进度计划和施工图说明、质量目标、安全措施、人员安排。

4、现场准备

与传统的铺管方法完全不同，水平定向钻进只需要很小的施工场地。场地大小取决于钻进长度、工作管直径和所钻地层情况。水平定向钻进穿越工程需要两个分离的工作场地：设备场地（钻机的工作区）和工作管场地（与设备场地相对的钻孔出土点工作区）。

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5、导向孔施工

导向钻进中应使钻孔实际轨迹尽可能接近设计轨迹。实钻中不可避免地会发生钻头偏离设计轨迹的情况，一般采用以深度控制为主，顶角控制为辅的方法来纠正钻孔偏差。以深度控制为主，就是当实际钻头深度大于或小于该点设计深度时，不管钻头倾角如何时，进行造斜钻进，使深度偏差缩小。 6、反拉扩孔、铺管施工

导向孔完成后，取下导向钻头，接上反扩钻头、分动器即可进行回拉扩孔。扩孔时应视地层的不同选择不同类型的反扩钻头，同时根据地层情况，选择泥浆配方。一般情况下，地层粘质成份多，可用清水和刮刀钻头扩孔，自然造浆保持孔壁稳定。如果地层砂质成份含量高，必须选用优质泥浆，最好用钻井液和钻液宝进行处理，使泥浆达到一定粘度，低的失水量，同时能抑制地层土体的分散，保持孔壁稳定。

在接好的工作管前端焊接拉管头，然后通过分动器和扩孔器与保留在孔中的钻杆连接。通过回转和向着钻机方向拉动钻杆及扩孔器开始回拖，旋转接头使钻杆转动而工作管不转动。

7、竣工资料编写

反拉扩孔铺管完成后，用管线仪复查铺管位置和深度，得到贵方的认可后全部现场施工工作完成。根据导向孔的实际轨迹位置和复查获得的铺管精确位置绘制竣工图，完成竣工资料的编写。

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五、项目人员配备

项目班子主要成员一览表

序号 姓 名 1 ２ ３ ４ ５ ６ ７ 杨波 吕全胜 职 务 项目经理 测量员 职 称 工程师 助 工 助 工 助 工 助 工 助 工 助 工 负责项目 施工项目总负责 测量 施工 施工 施工 施工 施工 姚庆兵 钻机机长 刘洪波 吕元振 张三才 张鹏 泥浆工 机械工 辅助工 辅助工

1、项目经理1名

具体负责现场施工管理、人员调配、技术把关及工程质量管理，并做好与建设方协调工作。

2、施工人员

测量员、钻机机长、泥浆工、机械工各1人，辅助工２人，共计６人。

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六、主要施工设备及材料表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 设备名称 水平导向钻机 钻杆 扩孔器 发电机 潜水泵 探测仪 导向仪 膨润土 钻液宝 规 格 ZT-28t Φ73mm Φ200mm—Φ500mm 雷迪4000 雷迪386 数量 1台 70根 4组 1台 2台 1台 1套 60吨 20桶 备注

七、确保工程质量的技术组织措施

成立以项目经理为核心的质量保证体系，加强施工管理，严格按照《水平定向钻进管线铺设工程技术规范》施工。体系图如下： 技术员

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项目经理 技术负责人 施工员 质检员

八、确保安全生产的技术组织措施

1、成立由项目经理为组长的安全生产小组，负责施工现场的安全生产工作，现场配备专职的安全员。

2、在开始工作前和施工期间，对参加施工的工地工作人员作简单的安全介绍，简介应包括：

识别带电体和控制电路； 当地应急设施的位置与通道； 地下设施和高空设施的位置与类型；

工地安全：警示标志，屏障，指挥人员的标牌，要求的个人保护装备及急救程序。

3、现场人员之间必须有很好的联系，钻机操作人员、定位人员和管道一侧的人员应用双通道无线设备进行联系，共同完成钻近操作。

在无线设备发生故障或不能使用前，手势信号应一致。

当穿越或靠近危险设施时，不能只依靠定位仪，还应通过小心的手工挖掘使危险设施暴露出来。

不要仅依靠以前其他人所做的地下物体的定位工作。 4、工地工人应穿戴符合要求的安全服装。

干膨润土粉可能造成吸入的危险，应使用合适的防护口罩或防护面具。 所有设备操作人员必须熟悉“道路交通管理条例”的规章制度。 在休息期间，禁止员工在设备下睡觉或休息。 工人不应位于钻架、起重钩、防护挡板等下方。

涉及到回转设备，在钻机处、进入点和出口点都可能产生危险，必须小心，应用挡板和挡墙保护这些地方。工人不允许穿宽松的衣服或戴手势。

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对设备的可移动部件必须有人值班，钻机在运转时值守人员必须站在适当的位置。

5、发生安全事故，采取的应急措施。

5.1施工过程中曹妃甸供水管道如发生破裂，马上停止钻进，第一时间通知水厂关闭供水阀门，等待抢修人员，我方为其提供管道破裂的具体深度和位置，以求在最短时间内将管道抢修好，最小限度减少因破裂造成的损失。

5.2施工路段地下三米为粘土和沙土，以粘土为主，此种土质在施工中采用普通膨润土与水的溶液做为钻液就可以，但此工程所铺设管线设计深度管底为6.53米，此深度土质如与三米深度土质相同则钻液配比不变，但也可能含沙量会增加，这种情况下，为了保证导向孔扩孔成型，保持此深度压力不变，我方将改变钻液成分（易钻，钻液宝与水按比例配成的钻液，土层含沙量越高浓度越大），施工过程中如出现路面塌陷，断裂情况，首先使用提前安排好的2cm的铁板平铺在断裂处，以减少过往车辆对此路段的冲击，之后联系路政部门，进行路面维修。

九、确保工期的技术组织措施

合理安排工序，加强施工配合工作，严格按照施工计划完成各工序的施工。

十、确保文明施工的技术组织措施

1、工地现场合理布置，整洁平整，显著位置悬挂平面布置图及各种安全标识牌、操作规程以及各种宣传标识。

2、围场作业，并作相应警示宣传标识，经常维护，保持整洁。 3、机械设备严格按照布置图放置，闲置设备应保持清洁，各种材料及物件应堆放有序。

4、尽量避免夜间施工，以免噪声扰民。

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5、施工现场人员统一穿着公司配发的服装，并及时换洗，保持服装整洁。 6、施工现场人员注意言谈举止，不与建设方或当地人发生争执 打架等事件，自觉维护公司形象。

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