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铁路顶管施工方案

发布时间:

拖拉管穿越新长铁路

专项施工方案

2014 年 5 月

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批准:

审核:

编写:

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一、 编制依据
本次施工方案编写是依据《10kv 电缆线路验收标准》 、 《水*定 向钻进管线铺设工程技术规范》及设计图纸进行。 为了更好的完成本次定向钻拖拉管工程, 我公司积极的组织人员 进行了工程现场踏勘、测量,认真组织编写施工技术方案,包括导向 钻孔、扩孔、管线回拖就位及注浆填充等工序的具体施工方案、质量 保证措施及相应的技术要求。为确保工程顺利施工,我公司采用深圳 钻迪机电设备开发有限公司生产 FKW 一 70 型水*定向钻机完成工 程拖拉管的施工。

二、 工程概况
1、 该工程项目为 10kv 周圩 1F3 线 109 东-77#至 109 东-78#杆、 55-60# 至 55-61#杆电缆维修项目, 现拟用顶管穿越新长铁路, 穿越长度约为 59 米、79 米,管材使用Φ 200PE 管。. 2、*面位置与地形地貌 新长铁路为沭阳主要铁路运输线,供客、货两用使用。穿越铁 路段位于十字镇周圩村境内,穿越交叉位置为铁路桥涵底部,属地势 较为半坦,周围有大片农田。本工程穿越主要地层为粉质士。 根据 施工现场实际测量,铁路钢轨石距地面为 3m , 为保证铁路的安全, 管道底端距离铁路地板距离为 10m。 3、施工进度计划 施工进度及其计划是在保证质量的前提下,实行在规定时间内, 在安全文明施工的情况下,按时、按质的完成工程任务。

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三、施工前设备材料的准备及人员设置
1 、施工前准备 熟悉施工场地,掌握周边环境,控制施工程序,参加设*坏 碰头会,在现场调研的基础上,编制切实可行的施工方案,制定出完 善可操作的各种技术措施,深入现场勘察,探测各种地下管线及* 物的埋深及走向,结合拟建设计管线的中心线,进行比较分析,如有 异常忻况及时与管理单位、监理单位联系解决。

2、材料、设备和仪器 序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

名称
FKW-70 型水*定向钻机 3. 5" 钻杆 20KW 发电机 水罐 泥浆罐 1. 5KW 潜水泵 3KW 泥浆泵 5.5KW 泥浆泵 无磁钻挺 地锚 电焊机 泥浆回收系统 SHAWELL 有线导向系统 全站仪 面包车 货车 挖掘机 吊车

单位
台 米 台 个 个 台 台 台 根 根 台 套 套 台 辆 辆 辆 辆

数量
1 300 2 2 2 3 3 2 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1

备注
700T

3、完成该项工程需要由一支综合队伍实施完成,人员组成及岗位设

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置如下: 序号
1 2 3 4 5 6 7 8

岗位
项目经理 工程技术负责人 机长 专职安全员 质量员 钻工 普工 机械维修工

人员数量
1 1 1 2 1 3 6 4

负责工作
工程总负责 施工中的技术问题 具体施工 负责对铁路的安全监控 负责质量 机械与仪器操作 钻杆搬运及辅助工作 设备综合体与保养

四、准备工作
不开槽管道施工的关键是做好导向孔曲线的设计和地质勘察,导 向孔的设计和施工受许多因素的制约, 其中最主要的是施工现场的地 上和地下条件,地上条件包括地形,地貌以及周围建筑物、道路、河 流等;地下情况包括原有地下管线、地下水和地质结构等。经过前期 的施工准备工作,对该工程铁路沿线的地下管线、地下水、地质情况 及现场施工场地的施工条件己基本掌握。 在施工前对施工人员进行技 术交底,在确保铁路安全的前提下完成管道的施工。 现场勘察内容包括:原有河道深度、宽度、铁路结构物的结构形式 及地下管线及设施的直径和埋深,原有电缆线路的走向等情况,并在 地面作好标记,穿越地层的土质类型、含水量、透水性。 为了使施工过程中尽量不给铁路安全、周围环境及周围群众正常 生活带来影响,在不影响正常施工的前提下在施工现场周围(即出、 入和泥浆池周围)用挡板加以保护和隔离。 穿越铁路位置为 PE200 实壁牵引管,牵引管管材为聚乙烯实壁
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PE200 管、内压 1.25MPa,接口为焊接接口。

五、导向孔钻进
本次穿越工程穿越段地理条件复杂, 根据现场勘察的实际情况安 装钻机施工地点。 准备工作完成后,根据施工图纸确定拖拉管线位置,并确定钻机 定位,穿越铁路入土口的入、出工作坑位置,钻孔引槽尺寸根据设计 管埋深确定。牵引管施工多余泥浆在钻孔、扩壁的同时罐车清运。尽 可能缩短钻进路径的长度,减少钻进和回扩、回拖时间。利用导向钻 机及导向仪,通过检测和控制子段使导向钻头按设计轨道钻进。 钻机应运转并调整好适合本次施工的参数, 按设计曲线要求钻导 向孔,在穿越曲线上每隔 4. 5 米设数据控制点,以此控制导向孔不 偏离设计曲线。

六、回扩孔
导向孔钻进完毕后,卸掉钻头及控向系统,安装上回扩器进行预 扩,根据我公司的经验,本次扩孔采用逐渐增大扩成孔。为了使扩完 的孔成型较好,扩孔速度不能太快,扩孔时间应大于 3 分钟/根,泥 浆粘度保持在 45-50 秒之间,泥浆量保持在孔内充满足够泥浆。

七、敷设管线
将最后一次扩孔的回扩器接上待铺管道, 最后用钻机将管道拖入
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洞中, 在钻机拖管入洞的同时注入拌有化学泥浆的混合液固化填充管 道和孔壁的泥浆,一次性敷设成功。扩孔完成后进行管道回拖作业, 扩孔完成至管道拖拉的时间不应超过 2 小时。

八、PE 管接头焊接
PE 管的焊接将要连接的两根管子保持水*状态,并清除其表面 的杂物, 将电热熔带及锁紧扣带放在管道连接部位并用夹钊把锁紧扣 带扣紧,然后把热熔机与电热熔带相接,设定加热时间后启动热熔机 (绿灯亮) ,当热熔机的红灯亮时电热熔过程完成。关掉电源,再一 次用夹钳扣紧锁紧扣带并保持一定的冷却时间(约 15 min) ,冷却后 松开锁紧扣带。如此类*艿篮附映尚枰笊璧某ざ龋瞎茏龊 准备。 管道连接采用对接熔化焊接头, 该接头由管材与同材质的管件熔 舍组成,与母材同材质、等强度,焊接形成的翻边具有良好的加强作 用。但内翻边会减小管道的实际流通直径增大介质的流动阻力。 对接熔化焊接头施工工艺: (1) 清理管端 (2) 将管子夹紧在熔焊设备上,使用双面修整机具修整两个焊接 接头端面。 (3)取出修整机具,通过*魇沽焦芏讼嘟哟ィ觳榱奖砻娴 一致性,严格保证管端正确对中。 (4) 在两端面之间插入 210 ℃ 的加热板, 以指定压力*茏樱
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将管端压紧在加热板上,在两管端周围形成一致的熔化束 ( 环状凸 起)。 (5)一旦完成加热,迅速移出加热板,避免加热板与管子熔化端 摩擦。 (6) 以捎定的连接压力将两管端*两岷希纬梢桓鏊叩 熔化束(两侧翻边、 内外翻边的环状凸起);熔焊接头冷却至少 30 min 。 加热板的温度必须由焊机自动控制在预先设定的范围内。 如果控 制设施失控,加热板温度过高,会造成溶化端面的 PE 材料失去活 性,相互间不能熔合。良好焊接的管子焊缝能承受十几磅大锤的数次 冲击而不破裂,而加热过度的焊缝一拗即断。

九、注浆
泥浆的使用和造浆根据本工程地质勘察报告管线所在土层的性 质,在扩孔时采用清水造浆。 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,减少阻摩力和扭矩,其基本配方为: 3-5%预水化纳基 膨润土+0.2%化学泥浆,施工用水 pH 值应控制在 6-8。在钻机拖管 入洞的同时注入拌有化学泥浆的混合液固化填充管道和孔壁的泥浆。 在工程施工过程中如果土质情况有变化,泥浆配方作应用调整。

十、质量管理措施
1 、强化质量教育,贯彻"质量第一"的方针,开工前组织施工人
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员学*质量体系文件及施工技术要求,并做好记录:做到严格按照设 计要求及规范规定施工,以良好的工作质量来保证工程的质量。 2 、建立各项管理制度,使质保体系正常运转,施工中加强工管 理,各工种、各岗位严格把关,认真执行 " 三检制",并作好详细记 录。 3 、建立 TQC 领导小组,积极开展 QC 活动,及时解决施工中 的芥种难题,确保每个工序质量都符合要求。 4 、钻机及配套设备就位准确可靠,各岗位要严格按规定做好相 应工作并认真填写施工记录。 5 、钻导向孔不得急于求快,要认真复核,参数要求准确,偏差 要符合规定,司钻、控向及泥浆等操作人员要按照制订的方案钻进, 如有异常及时汇报,必要时征得建设单位同意和支持。钻孔曲线要圆 滑,扩孔和回拖要耐心细致,且要作好详细记录以便分析复核。 6 、管线检验合格、钻具及拖管头可靠联接后方可回拖。回拖中 耐心细致,注意参数变化,设专人巡线,集中精力,两岸加强联系, 发现漏点及损伤要及时修补,不得出现碰伤、划伤等质量事故。 7 、质量管理体系

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项目经理

技术负责人

质量员

施工员

机长、钻工

十一、标高保证措施
在整个工程施工过程中,标高问题贯穿始终,也是重要的技术参 数, 因此本公司将施工质量中标高的控制放在首位。为确保工程质 量,着重展诺:严格按照国家有关标准施工、服务;工程*磺埃 确认工程质量 100% 合格后交付建设单位。采用 DCI 公司生产的 ECLIPSE 无线地下定位系统,该系统包括地面接受器及遥显,地面 接受器通过接收钻头内无线探棒发射的信号,探测钻头的具体位置, 遥显上显示钻头钟面值及温度和接受器探测的钻头深度;钻机操作人 员根据接收器探测结果,在导向人员指挥下,对钻头偏离设计轨迹及 时进行调整,确保钻头沿设计轨迹钻进。 ·在设计施工曲线时,每隔 4. 5 米在该处地表点测量该点的标 高并标示出,要求测量前先清除地表杂物。 ·仔细清查钻进轨迹中的地下管线情况,掌握地下管线的埋深、
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管线材料,根据实际情况编制施工方案。 ·导向孔施工前应对导向仪进行标定或复检,以保证探头精度; ·精确调整钻机的位置和角度,以保证入孔位置: ·导向孔每 4.5 米测一次深度,如发现偏差应及时调整,以确 保导向孔偏差在设计范围内; ·司钻应严格按照测量员的指令进行操作。 我公司从事非开挖工程时间比较早,有一套完整的施工经验, 能对遇到的各种复杂情况作出准确的判断和处理。 从而保证在施工过 程中能按照设计的标高进行钻进和回扩管子。

十二、定向钻进施工技术要求
1) 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: 1 、水源就*取用河水,用水泵输送至水罐内,在水罐中沉淀、 过滤后配浆。 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。 3 、泥浆添加剂有:降失水剂、提粘剂和防塌润滑剂等。添加剂

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符合环保要求。 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。 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*枇Γ辉 扩孔阶段要求泥浆有很好的护壁效果,防止地层明塌,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。 6 、粉质土层成孔性差,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。 2) 导向孔 导向孔钻进一般采用小直径全面钻头,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 内或紧接其后部位,安装有测量探头。钻进过程中,探头连续或是间 隔叶测量钻孔位置参数, 并通过无线或有线方式实时地将测量数据发 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,采取适当的技术措施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。 3) 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,
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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: D' =K' D 式中: D' :适合生产管铺设的钻孔直径 D :生产管外径 K':经验系数, 一般 K'=1.2-1.5,当地层均质完整时 K'取小值, 当地层复杂时,K'取大值。 4) 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,以利于一次接入。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 通过单动接头连接到管子的拉头上, 单动接头可防止管线与回扩钻头 一起同转,保证管线能够*滑地回拉成功。 钻进液/泥浆 定向钻机采用泥浆作为钻进液。钻进液可冷却、润滑钻头、软化 地层、辅助破碎地层、调整钻进方向、携带碎屑、稳定孔壁、回扩和 回拉时润滑管道还可以在钻进硬地层时为泥浆马达提供动力。 常用的 钻进液/泥浆是膨润士和水的混合物。导向孔施工完成后,泥浆可稳 定孔壁,便于回扩。钻进岩石或其它硬地层时,可用钻进液驱动孔底 "泥浆马达"。 5) 轨迹设计参数:
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1 、覆盖深度 完成岩土勘察,确定了穿越的轨迹,根据勘测和设计确定穿越的 覆盖深度,需要考虑的因此包括钻孔施工对地面道路、建筑物或河流 的影响,以及对该位置己有的管线的影响。 2 、入、出土角 根据工程的实际情况,通过施工现场的实际勘查及计算, 本工程出入土点角度为 12 度。 3 、辅助参数 入土点或出土点与欲穿越的第一个*镏涞木嗬胗χ辽俅 3 根钻杆的长度。与水体的最小距离应至少为 5-6M,以保证不发生泥 浆喷涌。 从钻进技术方面考虑,第一段和最后一段钻杆柱应是直线的,即 没有垂直弯曲和水*弯曲,这两段钻杆柱的长度应至少为 10M。 4 、钻孔轨迹控制 钻进导向孔时,每 2r-_, 3M 进行一次测量计算。在这些测量 计算的基础上作出钻孔轨迹图。还可应用测控软件进行轨迹控制。

十三、钻进过程中可能出现问题的应对措施及方案
1 、钻孔塌方 钻进液性能与钻孔、回拖的关系定向钻穿越施工,由于钻孔处于 地表(一般位于地表层以下 3m-20m) , 地质松软, 所以不易形成孔洞, 钻孔易塌方,这就要求所用泥浆的护壁性要好,泥饼质量高,控制失
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水性要好,以保证钻机性能的很好发挥。由于地层结构不同所需泥浆 性能也不相同。 泥浆作为钻进冲洗液,使用优质的膨润士和添加剂,严格按照比 例经搅拌系统搅拌成泥浆注入洞内,具有润滑钻具、稳定孔壁、降低 回转扭矩和回拉力,降低拖管时管道和洞壁的摩擦系数、冷却钻头和 发射器、携带土屑、减少腐蚀、固孔护管等作用。 2 、长距离穿越 长距离穿越,泥浆的作用尤其重要,孔内缺少泥浆往往是钻孔失 败的主要原因。保持整个过程中有返浆,对工程顺利进行至关重要, 为改善泥浆性能,需加入适量的添加剂来配制成不同性能的泥浆。纯 碱, 可增粘, 增静切力, 调节 pH 值, 投入纯碱量一般为纳土量的 2%。 为成孔良好,增加孔内润滑,可加入适量的 Drispac 。为提高泥浆携 带土屑的能力,将孔内的土屑带出,可在钻孔过程中的某一段加入一 定量的 Flowzen,能够达到很好的使用效果。 为了保证穿越工程的顺利进行, 切实保证泥浆的性能才能保证穿 越管线的成功。 1) 认 真 研 究 地 质 构 造 图 , 制 定 完 善 的 的 泥 浆 配 比 方 案 , 并认真实施,对特殊地段应提前采取特殊措施,及时加入添加剂,调 节好泥浆性能,尽量保证孔内状况良好,形成良好的孔壁。 2) 在易塌方的地段, 一方面改进泥浆的性能,另一方面,改变钻孔 和回拖工艺等,尽量缩短停钻时间,加快钻进速度,保证钻孔不塌

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方。 3) 加强泥浆循环。停止钻进时,仍要注入适量泥浆,保证孔内始终存 在正压,使泥浆把孔内切削物尽量多的携带出来,防止沉积于孔内 。 趴在回拖过程中出现拖力过大,拖不动管的情况 拖工序途中出现管道拖不动,应及时将钻机移到管道入地端,与 挖掘机配合,使拖力达到原来拖力的两倍,将管道拖出地面。总结拖 不动的原因,审查各个工程环节及相关保障措施,并加以改善,如采 用更大的回扩头、使用进口粘土和添加剂,更大动力的钻机,完成穿 越。

十四、雨季施工措施
雨天穿越作业 1 、雨天施工七卸钻杆时,及时清理滑道上泥土并注意防滑。 2 、雨天钻导向孔时,信号线接头操作时应在雨伞、雨棚下进行,保 证控向信号正常传递。 3 、雨季施工时,地上铺防雨布并搭设料棚,作好膨润士、添加剂等 物料防湿防潮工作。 在雨季穿越施工过程中应制定完善的 HSE 管理制度,施工操 作、 材料堆放、 人员调度等应严格按照所制定的 HSE 管理制度执行, 确保施工操作的安全性、施工计划的合理性。具体内容如下:

1 、进入雨季时对所有机械的电气绝缘情况,以及电源线路,应认真
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做一次检查,接地或接零应完好有效,保证使用安全。 2 、加强安全防火工作管理,专职安全员管理日常工作,充分发挥班 组安全员的作用。 3 、施工前要有安全交底,讲清施工中安全注意事项。坚持班组安全 活动日制度,每日施工前开班前安全会。 4 、雨季高处作业场所应做好防滑工作。 5 、雨季重物吊装时,绑扎要牢固,防止滑落。在*台上放置的物品 要放牢,必要时用麻绳绑扎固定。

十五、文明施工
1 、凡进入施工现场,职工必须穿着工作服,戴好合格的安全帽,穿 着工作服及手套、胶鞋。并佩戴胸卡,作到"三统一"。 2 、现场整洁有序,设备工具摆放整齐。做好施工现场围蔽及明显的 危险警示标志。 3 、集中施工垃圾,严禁乱倒废旧油料,乱丢施工废弃物,废旧物品 及时集中清理,不使有害物质污染当地环境。 4 、 废弃泥浆指定排放地点, 清运泥浆时, 尽量避免泥浆撒在公路上。 5 、夜间施工应有安全警示灯。 6、使用文明用语,展示我公司形象。 7 、做好施工现场清洁及设备清洁工作。 8 、坚持班前安全教育,强化安全意识。 9、设备吊装、搬运须有专人负责。
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10、严格执行安全操作规程。 11 、工作现场不得打闹,聊天,视施工为儿戏。 12、进入现场的 PE 管要堆放合理,摆放整齐。

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