大型水平定向钻穿越施工组织设计.doc

1 117 二二期期管管网网 工工程程 定定向向钻钻穿穿越越工工程程 施工组织设计施工组织设计 编制 审核 批准 限 定向钻穿越项目部 年 月 日 2 117 目目 录录 施工组织设计摘要施工组织设计摘要 4 4 第一章第一章 工程概况工程概况 6 6 1 编制依据6 2 工程概况7 第二章第二章 施工部署施工部署 1111 1 项目组织机构图11 2 项目部主要领导岗位及部门责任11 3 施工任务划分13 4 施工人员14 5 施工暂设14 6 通讯保障15 第三章第三章 工程施工方案工程施工方案 1616 1 管线定向钻穿越施工方案16 2 施工作业带清理43 3 防腐管运输43 4 布管44 5 管道组对45 6 焊接和外观检查46 7 防腐补口 补伤49 8 管道清管 测径52 9 管道试压54 10 下沟55 11 三桩埋设56 12 阴极保护工程56 13 地貌恢复57 第四章第四章 施工准备施工准备工工作作 5858 1 施工准备时间58 2 施工技术准备58 3 物资准备58 4 施工人员 设备准备59 5 施工现场60 6 管理文件及资料61 7 施工准备工作计划61 第五章第五章 施工总进度计划施工总进度计划 6363 1 项目施工进度计划编制方法63 2 项目施工进度计划编制原则63 3 117 3 工程总工期施工计划63 4 项目详细的工作进度计划64 第六章第六章 各项资源需要量计划各项资源需要量计划 6565 1 施工队工种构成表65 2 施工设备65 第七章第七章 质量保证体系 措施和质量保证体系 措施和 HSEHSE 管理体系及措施管理体系及措施 6565 1 质量保证体系65 2 HSE 管理措施80 第八章第八章 工期保证措施工期保证措施 103103 1 计划控制103 2 合同控制104 3 现场控制105 4 施工调度控制105 第九章第九章 雨季汛期 台风施工措施雨季汛期 台风施工措施 105105 1 雨季汛期 台风施工措施105 2 雨季焊接作业106 3 雨季防腐作业107 4 施工用料的保管107 第十章第十章 材料 设备的接 保 检 运措施材料 设备的接 保 检 运措施 107107 1 工作接口107 2 业主提供材料 设备的接 保 检 运措施107 3 自购材料管理109 4 现场管理110 第十一章第十一章 降低成本措施降低成本措施 110110 1 实行目标成本控制110 2 实行目标成本管理责任制度110 3 认真落实考核奖惩制度111 第十二章第十二章 信息及文控管理措施信息及文控管理措施 112112 1 信息管理112 2 文件资料的管理113 3 竣工资料114 4 117 施工组织设计摘要施工组织设计摘要 施工组织设计第一章为工程概况 根据招标文件以及设计要求列出本合同项施 工组织设计的依据共有 41 条 工程概况包括工程名称 建设规模 建设地点 工程 特点 开竣工日期 自然条件 地质条件 主要工程量 主要设备等 第二章为施工部署 明确施工管理机构 建立统一的工程施工指挥体系 成立 以工程部副经理 为项目经理的定向钻穿越施工项目部 下设工程技术部 施工管 理部 QHSE 部 经营管理部 综合管理部 确定综合的或专业的施工机组 进行任 务划分 计划安排三个施工作业机组 一个是定向钻穿越机组 负责定向钻穿越施 工 一个是焊接机组 负责组焊等工作 一个是综合作业机组负责扫线 作业带清 理 运布管 试压 电火花检漏 补口 补伤 阴极保护 套管施工 设备进进场 等工作 第三章为工程施工方案 针对该工程的具体特点 编制了施工技术方案 第四章为施工准备工作 包括技术准备 物资准备 施工人员及设备机具准备 现场准备 管理文件及资料准备及临时用地明细表 第五章为施工总进度计划 根据施工部署和施工方案 合理确定总施工工期和 关键工序施工工期 采用 P3 软件编制施工进度计划 第六章为各项资源需要量计划 包括劳动力需要计划 主要材料 设备 材料 需要计划 主要施工机具进场计划 主要施工机械一览表 第七章为质量保证体系 措施和 HSE 管理体系及措施 在质量保证措施中阐明 了我 的质量方针 质量目标 成立质量控制机构 明确质量责任 质量检测及控 制程序 质量体系要素 质量监督检查 加强现场文明施工控制以及创国家优质工 程措施 在 HSE 管理措施中明确我 对 HSE 的承诺 HSE 方针 目标 管理机构 HSE 责任 施工人员健康保证措施 主要工种及重点工程施工安全措施 环境保护措 施 水土保持措施 第八章为工期保证措施 包括计划控制 合同控制 现场控制 施工进度控制 第九章为雨季汛期 台风施工措施 包括针对雨季汛期 台风施工时钻机场地 管线场地的平整 排水 焊接的防雨措施 施工用料的保管等一系列的措施 第十章为材料 设备的接 保 检 运措施 编制了穿越施工材料 设备接 5 117 保 检 运措施以及管线施工材料 设备接 保 检 运措施 第十一章为降低成本措施 采用先进的施工工艺降低成本 制定节约三大材的 措施 第十二章为信息及文控管理措施 确保各方面信息畅通 对所有外来文件以及 内部文件进行科学管理 统一发放 规范管理 6 117 第一章第一章 工程概况工程概况 1 编制依据 1 1 二期工程 定向钻穿越施工图纸 1 2 输气管道工程设计规范 GB50251 2003 1 3 油气输送管道穿越工程设计规范 GB50423 2007 1 4 石油天然气防火设计规范 GB50183 2004 1 5 输油 气 埋地钢质管道抗震设计规范 SY T0450 2004 1 6 石油天然气工业输送钢管交货技术条件 第 2 部分 B 级钢管 GB T9711 2 1999 1 7 管道干线标记设置技术规定 SY T6064 94 1 8 碳钢药皮电弧焊焊条 AWS A5 1 1 9 低合金钢药皮电弧焊焊条 AWS A5 5 1 10 碳钢药芯电弧焊焊丝 AWS A5 20 1 11 低合金钢药芯电弧焊焊丝 AWS A5 29 1 12 管道下向焊接工艺规程 SY T4071 93 1 13 石油地面工程设计文件编制规程 SY0009 2004 1 14 石油天然气工程制图标准 SY T0003 2003 1 15 油气长输管道工程施工及验收规范 GB50369 2014 1 16 油气输送管道穿越工程施工规范 GB50424 2007 1 17 输油输气管道线路工程施工及验收规范 SY0401 1998 1 18 石油和天然气管道穿越工程施工及验收规范 SY T4079 1995 1 19 石油天然气金属管道焊接工艺评定 SY T0452 2012 1 20 油气输送用钢制弯管 SY T5257 2004 1 21 长输管道线路敷设流水作业施工工艺 SY T4062 1993 1 22 钢制管道焊接及验收 SY T4103 2006 1 23 石油天然气钢制管道无损检测 SY T4109 2013 7 117 1 24 埋地钢质管道阴极保护技术规范 GB T21448 2008 1 25 埋地钢质管道阴极保护参数测量方法 GB T21248 2008 1 26 钢质管道外腐蚀控制规范 GB 21447 2008 1 27 阴极保护管道的电绝缘标准 SY T0086 2003 1 28 埋地钢质管道外壁有机防腐层技术规范 SY T0061 2004 1 29 钢管防腐层厚度的无损测量方法 SY T0066 1999 1 30 长输管道阴极保护工程施工及验收规范 SYJ4006 1 31 管道防腐层检漏试验方法标准 SY T0063 1999 1 32 管道防腐层补口绝缘密封性试验方法标准 SY T0074 1993 1 33 埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准 SY T0413 2002 1 34 涂装前钢材表面预处理规范 SY T0407 2012 1 35 石油天然气建设工程施工质量验收规范 输油输气管道线路工程 SY 4208 2008 1 36 石油天然气建设工程施工质量验收规范 管道穿跨越工程 SY 4207 2007 1 37 管道防腐层检漏试验方法标准 SY T0063 1999 1 38 施工现场临时用电安全技术规范 JGJ46 2005 1 39 中海石油气电集团 天然气管网及 LNG 接收站数字化标准体系 1 40 1 500 1 1000 1 2000 地形图数字化规范 GB T17160 2008 1 41 天然气管道试运投产规范 SY T6233 2002 1 42 其它相关规范 2 工程概况 2 12 1 工程名称 建设规模 建设地点 工程特点工程名称 建设规模 建设地点 工程特点 穿越位于 之间 管道采用定向钻方式穿越 上的鱼塘至 北端 然后以 北端为本工程定向钻入土点 采用定向钻方式 向北 穿越 进入 经济开发区境内 在 岛南尾出土 管线穿越两 岸桩号为 之间 定向钻穿越管道直径为 mm 材质为 L485 LSAW 钢管 加强级 3 层 PE 防腐 定向钻穿越入土点到出土点水平长度 m 管道实 m 根据地 8 117 质勘探报告分析 穿越断面地层岩性主要为粉砂和淤泥 2 22 2 工程地质情况工程地质情况 素填土 灰黄色 杂色 松散 湿 为人工堆填而成 成分以粘性土为主 含少 量碎石 本层主要分布于本线路起始段及鱼塘田埂上 砂夹淤泥 淤泥夹砂层 本层为本场地主要土层 厚度大 根据其颗粒组成及力学 强度不同细分为以下4个亚层 1中砂 夹淤泥 浅灰黄色 松散 饱和 成分以石英质中砂为主 不均匀含有 少量淤泥 本层主要分布于河道地段 为新近冲积堆积 2淤泥夹砂 深灰色 流塑 饱和 富含腐殖质 具粘性 切面粗糙 稍有光泽 干强度低 韧性低 摇震反应中等 部分地段为粉砂夹淤泥 但总体仍以淤泥为主 本层在整个场地均有分布 3粉砂夹淤泥 深灰色 松散 饱和 成分以石英砂为主 不均匀夹有大量淤泥 粘性土含量约占30 本层在整个场地均有分布 为本次穿越段主要土体 分布范围 广 分布厚度大 在CK2 CK3中部 本层所夹淤泥层较厚 其分布深度为 18 2 22 8m 该层编号为 3夹 4中砂 含砾 灰色 中密 饱和 成分以石英质中砂为主 含砾约20 含粘性 土约10 本层仅在CK24孔有分布 淤泥质土夹砂 深灰 流塑 饱和 含腐殖质 略具臭味 粘性强 捻面光滑 有 光泽 干强度及韧性为中等 摇震反应慢 堆积年代较久远 固结较好 部分已相 变为淤积粉质粘土 本层在大部分孔段均有分布 埋深较大 中砂 灰黄色 中密 饱和 冲积成因 成分以石英质中砂为主 含粘性土约 10 强风化花岗岩 灰黄 稍硬 为花岗岩强风化产物 原岩结构清晰 岩芯呈碎块状 手折可断 本层仅Ck24孔有见 中风化花岗岩 灰白 坚硬 花岗结构 块状构造 为坚硬岩 岩体较完整 岩体基 本质量等级为 II 级 岩芯呈短柱状 本层仅 CK24 孔有见 2 3 主要工程量主要工程量 名称名称规格规格 mmmm管材管材起止桩号起止桩号 穿越长度穿越长度 9 117 2 4 主要设备一览表主要设备一览表 序 号 名称规格型号数量 生产 厂家 出厂 日期 自编号 一穿越设备 1 定向钻机 1 台 2011 年 2 定向钻机 1 台 2012 年 3 旋转接头 1 个 2009 年 4 无磁钻铤 7 2 根山西风雷 2008 5 泥浆马达 5LZ172 2 根 2012 6 分流器 5 5 6 2012 7 加厚钻杆 5 5 3000m 上海宝钢2012 年 8 钻杆 8 5 1000m 上海宝钢2010 年 9 扩孔器 400 600 750 900 1050 1120 1050 1200 2 套 2011 年 10 导向系统 DX 2 套 2006 年 11 磁靶定位系统 CB 2 套 2011 年 12 泥浆泵 MP 2500 2 套 2008 年 13 泥浆泵 MP 1000 2 套 2008 年 14 泥浆罐 MMP 20 2 个 2006 年 15 泥浆罐 MMP 20 2 个 2006 年 16 泥浆处理器 ZX 200 2 台 2010 年 17 推管机 1 台 2010 年 19 牙轮钻头4 个天津立林 2014 二工程车辆 1 吊车 XZJ5162JQZ16 1 台徐州工程2008 年 2 半挂豪沃1 台中国重汽2010 年 3 工程指挥车越野车1 辆一汽丰田2004 年 4 客货两用车福田1 台北京福田2007 年 三工程机械 1 日立挖掘机 ZX 200 1 台合肥日立2008 年 2 日立挖掘机 ZX 200 1 台合肥日立2010 年 四焊接及辅助设备 1 发电机 120kw 1 台上海2009 年 2 发电机 120kw 1 台上海2010 年 3 沉箱3 2 1 5 米1 个 2008 年 4 半自动送丝机 XG 90 LN 1 台四川熊谷 2014 起点里程起点里程 km mkm m 终点里程终点里程 km mkm m 水平长度水平长度 m m 实际长度实际长度 m m 穿越 15 9 L485 LSAW K0 000K2 388 6 10 117 5 半自动送丝机 XG 90 LN 1 台四川熊谷 2014 6 半自动送丝机 XG 90 LN 1 台四川熊谷 2014 7 半自动送丝机 XG 90 LN 1 台四川熊谷 2014 8 熊谷焊机 MPS 500 1 台四川熊谷 2014 9 熊谷焊机 MPS 500 1 台四川熊谷 2014 10 外对口器 813 1 台 自制 2008 11 环形切割坡口 机 HP 813 电动1 台 管道机械厂 2006 12 环形加热器混合燃气式1 台 自制 2010 13 焊条烘干箱 ZYH 60 1 台 青岛 2006 14 温湿度仪WHM5 型1 个 上海 2010 15 风速仪 GM8908 1 个 上海 2014 五 防腐设备 1 红外线测温仪 MT4U1 上海 2006 2 锚纹测深仪1 个 哈尔滨 2008 3 焊接检验尺1 个 上海 2014 4 管形拉力计 300N 配手虎钳 1 台上海 2010 5 电火花检漏仪 DJ 6B 0 2kv 6kv 5kv 30kv 1 台上海 2010 6 电动试压泵 SY 350 1 台 郑州 2006 7 喷砂设备1 套 8 预热设备2 套 六 试压及清管通球设备 1 空压机组 LG 2 3 1 3 1 台 浙江 2010 2 三柱高压注水 泵 3DYQ1000 25 型1 台 四川 2006 3 压力天平 DW15 1 套 上海 2010 4 压力图表记录 仪 XJGA 4200 1 台 上海 2008 5 温度记录议XJGA 4200 双笔1 台 上海 2006 6 流量计FME 系列1 台 苏州 2006 7 收 发球筒1 套自制 2010 11 117 8 机械清管器 1 个自制 2012 9 泡沫清管器 8 个自制 2012 七测量检测设备 1 经纬仪经 型1 台北京2002 年 2 全站仪 OTS232X 1 台江苏2010 年 3 泥浆粘度计JND 1006 型1 台河北沧州2007 年 4 泥浆比重计 ANB 1 1 台上海2005 年 5 马氏漏斗2 台上海2005 年 第二章第二章 施工部署施工部署 1 项目组织机构图 2 项目部主要领导岗位及部门责任 2 1 项目经理 2 1 1 全面负责组织工程的实施 对工程的质量 进度和 HSE 负领导责任 2 1 2 组织编制项目施工实施计划 确保按期完工 2 1 3 组织对全体施工人员进行质量及 HSE 培训 2 1 4 组织制定项目经济责任制及其它制度 并确保其实施 施工管理部 综合管理部工程技术部经营管理部 QHSE 部 项目经理 技术负责人 定向钻穿越 机组 综合作业 机组 焊接作业 机组 12 117 2 1 5 组织调动各施工单位的人员 设备 解决施工中的重大问题 2 1 6 组织协调与业主 监理 地方及其它施工单位的关系 2 2 技术负责人 2 2 1 对技术 质量进行专业管理 2 2 2 参与项目重大问题的讨论与决策 2 2 3 组织对施工人员进行技术和质量培训 2 2 4 组织编制项目施工实施计划 质量管理计划 制定各专业管理制度 并组织实 施 检查和调整 2 2 5 组织处理解决现场技术 质量问题 2 2 6 组织项目技术 质量检查 2 2 7 组织整理 编制各项竣工资料 参与组织竣工验交 2 3 施工管理部 2 3 1 参与组织有关施工准备工作 包括 组织设备维修 组织营地建设和人员 设 备调迁 2 3 2 办理各种施工许可证 2 3 3 组织协调施工 合理调配施工力量 解决现场施工问题 2 3 4 采用 P3 项目管理软件对整个项目的进度进行控制 2 3 5 编写施工计划 搞好计划管理 使工程按预定进度计划实施 防止工程拖延 2 3 6 处理对外征地协调事宜 搞好与业主 监理及地方政府的关系 2 4 工程技术部 2 4 1 组织内部图纸会审和技术交底 编制施工组织设计和施工技术措施 2 4 2 办理设计变更 处理现场技术问题 参与质量 安全事故的分析与处理 2 4 3 检查 监督所属施工单位的原始技术资料填写及现场签证情况 2 4 4 组织工程检查 验交 参与组织保投产工作 整理 汇编竣工资料 2 5 QHSE 部 2 5 1 编写项目质量手册 质量计划和质量程序文件 确定项目质量方针 组织结构 管理职责 合同评审等全部质量体系要素的控制原则 2 5 2 对整个施工过程进行质量控制 定时对各营地 各机组进行质量体系审核 建立健全严格的质量奖惩制度 2 5 3 参与组织对施工人员进行的质量培训 定期组织各机组召开质量会议 解决施 13 117 工中出现的有关质量问题 2 5 4 收集质量信息 为解决施工中的质量问题 提高工程施工质量提供可靠保障 2 6 5 建立 HSE 管理网络 编写有针对性且实用的项目 HSE 体系文件 2 5 6 全面负责整个项目的 HSE 培训 审核和监督检查 2 5 7 制订并实施工程应急反应计划 对项目交通安全进行严格管理 2 5 8 针对沿线的生态环境及文物古迹特点 编写环境评估报告 并提出相应的风险 削减措施 2 5 9 组织编制项目 HSE 管理计划及保证措施 制定专业管理制度 并组织实施 检 查和调整 2 6 经营管理部 2 6 1 制订项目经济责任制 并负责具体实施 2 6 2 负责工程的预决算编制及管理 负责项目签证 索赔工作 2 6 3 负责整个项目费用的控制 2 6 4 按 劳动工资管理规定进行日常劳资管理 并做好人员培训和资质管理 2 6 5 负责合同的起草 签订及管理工作 2 6 6 编制项目物资管理计划 并负责具体实施 2 6 7 制定项目目标成本控制计划 并负责具体实施 2 6 8 组织经济活动分析 并提出改进措施 2 7 综合管理部 2 7 1 负责整个项目部的文件控制和信息管理工作 2 7 2 组织安排项目部各种会议 2 7 3 负责项目部的党 政 工 团及宣传报道工作 2 7 4 负责竣工资料中声像资料的整理与归档 2 7 5 负责项目部机关的后勤管理工作 3 施工任务划分 根据自然环境因素及我 的施工能力 确定成立 3 个施工机组 即 1 个焊接作 业机组 1 个定向钻穿越机组及 1 个综合作业机组进行施工 焊接作业机组负责穿越 管段焊接及连头 定向钻穿越机组负责定向钻穿越施工 综合作业机组负责扫线 布管 试压 补口 补伤 设备进场 具体任务如下 14 117 序 号单 位人 数施 工 主 要 任 务 1 项 目 部 8 总体协调 管理施工 对工程质量 安全 进 度 环保等负全面责任 负责对业主 监理及地 方政府等部门的联系工作 2 焊接作业机组 15 负责组焊 焊口返修等工作 3 定向钻穿越机组 35 定向钻穿越施工 4 综合作业机组 23 负责扫线 作业带清理 运布管 试压 电火花 检漏 补口 补伤 阴极保护 套管施工 设备 进出场等工作 4 施工人员 各机组人员组成如下 序号单 位 名 称人数工 种 1 焊接作业机组 15 技术质量1人 HSE1人 电焊工6人 火焊工1人 管工1人 电工1人 吊车操作手1人 普工2人 司机1人 2 定向钻穿越机组 35 司钻2人 控向2人 兼管技术 质量及HSE 司泵2人 火 焊工1人 起重2人 电工2人 挖掘机操作手1人 普工20 人 吊车司机2人 司机1人 3 综合作业机组 23 技术质量及HSE1人 火焊工1人 喷砂工2人 防腐工2人 测量工2人 吊车司机1人 司机4人 推土机操作手1人 电 工1人 修理工2人 普工6人 4 合 计 73 5 施工暂设 5 1 施工暂设设置的一般要求 5 1 1 施工营地以就近选择为原则 各施工队可以就近租用现有的招待所 少量增建 临时砖房作为食堂 库房 5 1 2 施工项目部配装电话 施工现场的关键人员配备移动电话 保证通讯畅通 5 1 3 尽可能依托当地的现有设施 达到环保 省时 省力 节约 保证施工生产 及后勤保障之目的 5 1 4 各营地备有一定数量的房间及办公设施 5 2 施工暂设的设置方式为 根据实际情况可以租赁或临时搭建 5 3 施工暂设内容 项目部驻地 施工驻地 停车 设备 场 消防设施 配电箱 应急发电设备 15 117 5 3 1 项目部驻地 按照 HSE 管理体系的相关要求 驻地选择应考虑到与施工现场 外界联系方便 交通方便等因素 其包括 办公室 会议室 宿舍 厨房 餐厅 洗手间 项目部 办公采取现代化办公的形式 办公室的设施包括 微机 能接发电子邮件 传真机 电话 复印机等 项目部按照 8 人考虑施工暂设 其中四人间宿舍两个 办公室 会议室 洗手间各一个 5 3 2 职工驻地 按照 HSE 管理体系的相关要求 本着经济 适用的原则 能租赁的就不搭建 施工驻地设宿舍 厨房 餐厅 公共浴池 洗手间等 还要和当地医院联系好 职 工生病或遇到紧急情况时能得到及时救治 后勤设专人负责管理食堂 食堂卫生 整洁 施工驻地的选择应考虑离施工现场的距离 同时考虑职工的休息环境 要进 行一定的装修 5 3 3 仓库 应满足施工的需要 包括大小 安全性 对所储物资性能的保护情况等 仓库 设置在施工驻地附近 便于施工物资的统一调度 5 3 4 停车 设备 场 位置应考虑车辆的进出方便 同时场地要满足使用需要 不仅场地面积合适 而且要平整 5 3 5 配电箱 应急发电设备 生活用储水罐 消防设施 按照 HSE 的要求设置消防 发电设施及储水罐 发电设备及储水罐用于突然停 电 停水的应急 保证临时用电 用水需要 5 3 6 其他有关施工暂设按照实际情况进行 6 通讯保障 为保证优质高速地完成该工程 必须强化通讯保障手段 以保证项目部与 总 部 业主 监理 地方部门及各施工营地的通讯畅通无阻 使工程的各种情况能够 及时上报 各种指令能迅速下达 我 已为此配置先进的计算机系统 能利用互联 网 传真 电话把业主 监理 项目部及 总部紧密地联系在一起 16 117 第三章第三章 工程施工方案工程施工方案 1 管线定向钻穿越施工方案 穿越施工时首先进行施工现场进场道路及施工场地的修筑与平整 随后在出土 端的施工作业带内进行穿越管道的预制施工 完成组对 焊接 防腐 试压等 与此同时 将钻机 发电机组 控向系统 泥浆系统进行就位安装 连接调试 设 备安装调试完成后立即进行穿越施工 穿越施工前将顶管机与钻机连接开始出 入 土端钢套管的安装 套管安装采用 顶管法 然后经过 6 次的预扩孔和 1 次清孔 后 钻机牵引已预制完成的管线开始回拖 直至管线钻出地面后 穿越施工完工 1 1 定向钻穿越工艺流程 17 117 1 2 设计交桩及测量放线 施工前 与设计就穿越点位置进行仔细交桩 明确管道的穿越位置及控制坐标 根据设计交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 1 3 进场道路及施工场地平整 从施工场地附近的塘边路修筑一条 130m 8m 的施工便道进入土点施工现场 穿 越入土点及修筑的施工便道均在鱼塘里 塘内需要进行抽水晾晒 并铺垫平整出 18 117 50m 60m 的施工场地 在场地附近需要开挖一个 40m 40m 2m 的泥浆池 在出土点 平整 50m 60m 的施工场地 并开挖 30m 30m 2m 的泥浆池 1 4 地锚基础的安装 1 4 1入土点采用组合基础的方式来承受管道回拖时的最大回拖力 前面的基础采用 钢管桩基础 共需打入16根钢管桩 使用槽钢及钢板 把钢管桩连接起来 使其成 为一个整体 在钢管桩基础拉后面埋设8个地锚 示意图如下 1 4 2 出土点采用组合基础的方式来锚固钻机 基础采用沉箱做基础 沿沉箱周围共 需打入 4 根钢管桩 并把钢管桩和沉箱焊接连接起来 使其成为一个整体 在沉箱 基础拉前 后面各埋设 2 个地锚 1 5钻机选取及配套设备就位 1 5 1施工过程中先将钻机就位在穿越中心线位置上 钻机就位完成后 进行系统连 接 试运转 保证设备正常工作 1 5 2根据规范要求 钻机吨位选取应符合以下公式 F拉 Lf D 7 85 k DL 式中 F拉 计算的拉力 t L 穿越管段的长度 m f 摩擦系数 0 1 0 3 钢管桩 钻机基 础 地 锚 坑 穿越方向 15m 基础连接部部 19 117 D 管子的直径 m 管子的壁厚 m k 粘滞系数 0 01 0 03 式中 L m f 取最大值0 2 D 0 813 0 0159 k 取最大值 0 02 经计算得F拉 246 4吨 按规范要求 钻机宜选取F拉的1 5 3倍 因此 9800型钻机 回拖力 980T 满足规范要求 1 6测量控向参数 按操作规程标定控向参数 为保证数据准确 在穿越轴线的不同位置测取 且 每个位置至少测四次 进行对比 并做好记录 取其有效值的平均值作为控向 Line Az 值 1 7钻机试钻 开钻前做好钻机 发电机 泥浆系统 控向系统等的安装和调试 等一切准备 就绪 确定系统联合运转正常 然后开始试钻 钻杆和钻头吹扫完毕并连接后 严 格按照设计图纸和施工验收规范进行试钻 当钻进20米左右时 即钻头入土约两根 钻杆 检查各部位运行情况 如各种参数正常即可正常钻进 1 8 管道穿越施工方案 本次主管道定向钻施工大体可分为3个阶段 钻导向孔 扩孔 洗孔 测孔 修孔 管道回拖 工艺流程见下图 20 117 1 8 1 导向施工 1 8 1 1 钻导向孔 钻导向孔时 由于大钻杆刚度大 适合长距离穿越 但是他的钻进阻力和旋 转扭矩也较大 小钻杆虽然刚度小 钻进距离短 但在满足刚度要求的前提下钻 进阻力小 旋转扭矩也小 所以采用不同规格的钻杆组合钻进 管道回拖 入土端导向 孔钻进至稳 定层 入土端导向孔套管 钻进安装 入土端导向孔钻进 跟踪测量 导向孔完成 六级扩孔 洗孔 测孔 修孔 主管预制 试压 管道下沟 发送 推管机安装 21 117 入土侧钻具的连接方式如下 钻机 65 8 钻杆 泥浆分流器 5 5 钻杆 无磁钻铤 无磁短节 泥 浆马达 牙轮钻头 出土侧钻具的连接方式如下 钻机 5 5 钻杆 泥浆分流器 5 5 钻杆 无磁钻铤 无磁短节 泥浆 马达 牙轮钻头 22 117 泥浆马达选用 5LZ172 型螺杆钻具 性能参数见下表 钻具型号 马达流量范围 L min 马达压降 MPa 额定扭矩 N m 最大扭矩 N m 钻 压 kN 功 率 kW 5LZ172C 94 1894 4 052007345100126 控向对穿越精度及工程成功至关重要 并直接关联到主管穿越 开钻前仔细分 析地质资料 确定控向方案 控向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 出 入土点导向孔钻至水平段后 停止钻进 准备安装导向孔套管 1 8 1 2 钻头跟踪测量 系统主要原理 DX I 型导向系统探测器安装有三轴微磁强计和三种重力加速度计 地面计算机通 过这些传感器的数据计算出钻头的方位角和倾角 然后根据每一根钻杆的数据累计 计算出钻进长度 钻头深度以及左右和上下的偏差 导向孔钻进示意图导向孔钻进示意图 23 117 导向系统是依靠地磁场进行导向的 由于地磁场容易受到地面磁性物质 如河流 上通过的船舶 高压线等 的干扰 导致控向出现偏差 针对这一问题的解决方法 是采用在地面布设一个强磁场线圈或使用磁靶对钻头进行辅助定位 由于此次穿越 对接位置在水面下 不宜铺设强磁场线圈 所以采用 GPS 钻头跟踪测量仪 磁靶定 位结合 GPS 自动测量 在对接前对钻头进行精确定位 如下图所示 确保对穿精度 GPS 钻头跟踪测量仪最大测量深度 60m 可置于水中 深度测量精度 0 5m GPS 定位精度 2m GPS 钻头跟踪测量仪工作原理 根据出 入土点标定的 GPS 坐标 建立穿越中心线的 GPS 坐标系 GPS 钻头跟踪 测量仪发射磁信号 钻头探测器接收到信号后 由计算机计算出钻头相对穿越中心 出土点入土点 穿越中心线 钻头位置 GPS钻头跟踪 测量仪 穿越轨迹 24 117 线的相对位置 采用上述系统进控向 可在钻进过程中随时对钻头位置进行检测 而无需设置 任何辅助设施 对环境影响小 1 8 2在入土段安装导向孔套管 由于该工程穿越距离较长 钻杆的推力达上百吨 同时 浅层地质较疏松 容易造成钻杆弯曲 同时 出入土段导向孔的曲线段也容易使钻杆过度弯曲 造成 导向孔钻进的推力加大和钻杆的失稳 另外为保证泥浆返浆通畅 减小或避免大堤处跑冒浆的风险 所以本次穿越 拟采用在入土段和入土弧线段套钻套管的方案 入土段套管安装至水平段 具体选 用的材料 设备及施工方案如下 套管参数 a 套管规格 273 mm X12 mm 无缝钢管 b 套管材质 20CrMo 由于螺纹连接的石油套管接头处无法承受套钻过程中钻机给套管施加的扭矩 所 以本工程我 选用优质低碳合金钢无缝钢管作为套钻套管 钢管之间采用焊接的方 式连接 可满足本次施工需要 这一方法已在不同工程多种地质情况下使用过 是 一种成熟的施工工艺 1 8 2 1主要施工设备 机具 序号名称规格型号数量 1 半自动焊机NPS 5002 2 外对口器DK 2731 3 套管钻头3001 4 自锁式套管卡头 1套 5 焊接施工平台 1组 25 117 1 8 2 2主要施工工艺 本项工程的导向孔套管的施工采用套钻套管的方案 首先钻导向孔至水平段 然 后更换钻具 安装套管钻头 套进导向孔的钻杆 沿钻杆方向套钻套管 当一根套 管钻到位置后 套管自锁卡头随钻机退回 再装卡套管到焊接平台上 由外对口器 固定后开始焊接 两台半自动焊机同时工作 焊接时间约10 15分钟 焊接结束后 重复上次工序 继续套钻钻进 直到套钻到设计长度 然后卸下套管卡头 恢复导 向孔的正常钻进工序 钻机 自锁式 套管接头 待焊套管 已钻套管 外对口器 焊接平台 小泥浆池 导向钻杆 26 117 1 8 3 钻头握手对接 由于此次工程穿越距离较长 地质相对比较松软 钻进阻力较大 导向孔对接 后很难直接单端钻到出土点 另外地质的不连续很可能造成错孔 从而引起导向孔 的错位 导至对接失败 所以在较软地层内长距离穿越 钻头必须握手对接连成一 体 牵引到另一端出土 才能确保导向孔的穿越成功 因此在施工过程中 入土段采用采用 5 1 2 钻杆钻进长度为 900 600m 然后接 6 5 8 钻杆进行钻进 钻进长度为 1000m 出土段采用 5 1 2 钻杆进行主动对接 钻进 钻进长度为 600 900m 当两钻头钻进至预定对接位置后 开启钻头对接系统 如下图 钻机的钻头中安装对接导向系统的信号发射装置 钻机的钻头中安 装对接导向系统的信号接收装置 通过对信号的处理 计算出两钻头的相对位置 如下图 再调整钻头的钻进方向 最后使两个钻头扣合在一起 如下图 由出 土端钻头将入土端钻头牵引出土 完成长距离导向孔穿越 钻头定位对接系统 导向孔对接示意图 27 117 钻头握手对接 穿越钻头对接后牵引出土 1 8 4 双钻机扩孔 所以根据本工程具体情况 采用双钻机同步扩孔 并使用动力扩孔器提高扩孔 效率 扩孔时 采用双钻机扩孔 减少单侧钻杆使用扭矩 同时可避免卡钻 钻具连 接方式 9800 型钻机 钻杆 加重钻杆 板式扩孔器 加重钻杆 钻 2 1 5 2 1 5 杆 2000 型钻机 根据穿越工程的实际情况 在穿越距离超长的特定条件下 减小扩孔器的级差 双钻机扩孔示意图双钻机扩孔示意图 28 117 增多扩孔次数 加快单次扩孔的速度 根据穿越工程的实际情况 在穿越距离超长的特定条件下 减小扩孔器的级差 增多扩孔次数 加快单次扩孔的速度 采取六次预扩孔及一次洗孔 扩孔级数扩孔直径 mm 级差 mm 扩孔器型式 1400200 板式扩孔器 2600200 板式扩孔器 3750150 板式扩孔器 4900150 板式扩孔器 51050150 板式扩孔器 6112070 板式扩孔器 根据实际扩孔情况 每一次扩孔后都进行一次洗孔 如果在扩孔过程中发现有 抱钻杆情况 适当增加洗孔次数 1 8 5测孔 俢孔 扩孔完成后或在扩孔 洗孔过程中 在钻杆之间安装测孔器 可随时孔洞进行 测量 若孔的参数有不满足规范及回拖管线的角度要求 针对有问题的部位进行俢 孔 做到有的放矢 测孔器由传感器 数据处理 存储和电池舱几个部分组成 可在施工的任何阶 段对孔的参数 倾角 方位角 进行测量 探测器出土后与计算机进行数据通讯 由计算机分析测孔数据 对钻孔进行评定 由于地层软硬不均 扩孔过程中 扩孔器在软地层下切量大 在硬地层下切量 小 容易出现台阶 当孔径扩至1120mm 后 进行测孔作业 如果存在台阶孔的现象 采取修孔措施 保证回拖前孔的平滑 29 117 修孔器示意图如下 修孔时 由一端的钻机驱动修孔切削头 另一端的钻机驱动管道扶正段 管道扶 正段内安装有探测器 根据孔内的实际情况有针对性的进行修孔 并将修正后的孔 型的参 数传至地面计算机 如果一次修正不能达到要求 可将切削头退至修正的起始位置 再次进行修孔 直到达到要求为止 1 8 6 管道回拖 1 8 6 1 管道回拖 一切准备就绪后 开始正式回拖 回拖时应尽量减少管线在孔内完全静止的时 间 回拖时钻具连接方式 30 117 型钻机 钻杆 加重钻杆 950回拖扩孔器 旋转接头 U 形环 工 2 1 5 作管线 型推管机 夯管锤 备用 由于管径大 穿越距离长 回拖时 又可能发生塌孔或缩径等情况 作为施工 方案的一部分 回拖前 在出土点场地安装 型推管机 如果回拖顺利 则不使 用推管机 但推管机处于完全准备好的状态 一旦发生回拖阻力异常增大的情况 推管机马上可投入使用 进行助力回拖 确保回拖安全 1 8 6 2 回拖管的支撑和发送 管线回拖前 根据管线挠度和转角计算公式并结合具体施工经验确定入洞前管 线支撑的高度和位置 使管头的位置和角度与出土点和出土角度致 将推管机安装 在管道入洞前的支撑点上 助力回拖 其余管线放入发送沟内发送 无法挖发送沟 的地段采用滚轮和土堆支撑 管道出发送沟后以慢坡小角度爬上土堆 土堆高度随 地形变化而适当调整 另由于该土堆将近全部的管道均要通过 故此将在土堆上铺 垫土袋以增加承载力 土堆上部铺4 5层土工布 保证管道防腐层不被破坏 1 在回拖作业时 增加泥浆润滑剂 使高润滑泥浆像薄膜一样附着于防腐层 表面 减少回拖阻力 2 回拖前后 准备好补口 补伤材料和器具及电火花检漏仪 安排专人巡视 管线 31 117 1 8 6 3确保管线回拖顺利的措施 确保导向孔平滑 顺畅 满足设计曲率半径的要求 并避免出现 S 弯 最后一次扩孔 清孔 前对钻机等主要设备进行一次全面检查和维护保养 拖管前再进行系统检查 确保回拖过程中设备不出现问题 管线回拖采用发送沟的方式进行 发送沟采用挖掘机作业加人工修整 其尺 寸为上口宽2 5m 下口宽2m 深1 5m 在挖发送沟时 发送沟轴线必须与穿越轴线 在同一条直线上 并计算好管线进入孔洞的这一段发送沟的坡度 确保发送沟与穿 越孔洞的圆滑平缓 及早做好拖管的各项准备工作 在各项工作准备好后 再进行最后一次扩孔 清孔 尽量压缩扩孔完成后和回拖前的停工时间 减少风险 若停工时间超过24 小时 需要再进行一次清孔后再回拖 调整好管道的入孔角度 与出土角保持一致 避免因管线弯曲造成应力过大 而使回拖困难 根据施工实际情况 可将洞口沿轴线方向前挖20米左右 以达到降 低支撑高度 管道入洞容易的目的 通过调整泥浆性能 提高泥浆悬浮 携带 润滑 固孔 堵漏等功效 适当 增加聚合物含量 提高泥浆的悬浮和固孔能力 加入泥浆流变剂 使泥浆在较高的 粘度下保持良好的流动性 提高携带能力 降低粘滞力 加入润滑剂减小摩阻 对 上部砂层起到良好的封闭作用 在回拖时进行连续作业 避免因停工造成卡钻 回拖前仔细检查旋转接头 连接 头 扩孔器的连接 确定连接牢固方可回拖 回拖时两岸要加强联系 协调配合将 管线敷设到预定位置 1 8 7管线回拖防腐层保护措施 1 8 7 1由防腐作业人员配合管线回拖作业 在管道回拖前对管道防腐层做全面的电 火花检查 对破损处进行及时补伤 在回拖过程中 随时检查管道防腐层与防腐套 是否有破损 一旦发现防腐层遭到破坏 立即对破损处进行处理 并找出防腐层被 破坏的原因 及时排除危害 1 8 7 2本工程采用管道发送沟回拖 开挖发送沟时要控制发送沟中心线与管道穿越 轴线相重合 发送沟沟底纵断面曲线与管道自由弹性曲线半径一致 发送沟开挖完 成后 要仔细检查发送沟内是否有塌方 沟底是否平整 发送沟内不得有石块 树 32 117 根和其他坚硬物 1 8 7 3由于场地限制或其他原因 在不能挖或不能全部挖发送沟的情况下 采取打 土堆的方法将管道架离地面 让管道不直接接触地面 降低回拖管线与地面的接触 面积 减少管道防腐层磨损机会 土垛人工装填土袋进行码砌 袋装土内无砖头石 块等硬物 然后在土堆上面铺一层土工布 土工布上涂抹一层黄油 同时在回拖管 道表面涂抹一层黄油减阻 土垛间隔4 5 m 设置一个 土垛高度超过30cm 然后将 管道放在土垛上 1 8 7 4在管道回拖之前 再次采用扩孔器对孔道进行回拖清理 目的是将孔内孔底 沉积物清出孔内 同时对扩好的孔壁再次进行护壁加固润滑处理 保证管道的顺利 回拖 1 8 7 5使用多台吊管机将管道放入发送沟 管线下沟时 注意不要让施工设备刮碰 到防腐层 并设专人指挥 下沟时吊点距离要符合设计要求 管道下沟采用大吨位 尼龙吊带 防止与管道发生硬接触 损伤防腐层 1 8 7 6管道下沟后 向管沟内注入清水 使管线浮起 检查测量发送沟内水的深度 以确保管道底部与沟底接触摩擦而划伤防腐层 1 8 7 7大口径管道的刚性较大 开挖的入孔槽深度和长度要满足管道入洞时的曲率 半径要求 入孔槽深度不小于4m 以保证管线顺利进入扩好的空洞中 并能防止划 伤防腐层 1 8 7 8在出土点一侧 管道入孔前与地表面接触部分 表层土内不能夹有石块 硬 物等 避免管道入孔时划伤防腐层 1 8 7 9回拖过程中 使用的泥浆必须符合规定的要求 并与穿越段地质条件相匹配 保证孔内的光滑性 使用的泥浆量必须保证充满整个孔洞 尽量在回拖时使管道在 孔洞内处于漂浮状态 减少管道在孔洞内与孔洞壁间的磨擦 防止在孔洞内管道防 腐层被损伤 1 9 定向钻穿越泥浆方案 1 9 1泥浆系统 泥浆系统由泥浆搅拌罐 泥浆泵 泥浆反循环渣浆泵 泥浆沉砂池 泥浆回收 处理系统几部分组成 泥浆工作循环示意图如下 33 117 各部分详细参数描述如下 1 9 1 1 泥浆搅拌罐 泥浆搅拌罐由罐体 搅拌电机 减速机 搅拌器和管道泵组成 技术参数 罐体容积 20m3 搅拌电机功率 2X4 5KW 管道泵功率 5 5KW 数量 出 入土点场地各配置2台 1 10 1 2 泥浆泵 选用两种型号的泥浆泵共2台 其中 MP 2500型1台 MP 1000型1台 两台泥浆 泵可并联工作 最大泥浆排量3000L min 如果有必要 可将 MP 1000型泥浆泵放置 在出土点 以利于出土点泥浆的循环利用 34 117 MP 2500型泥浆泵由拖撬 柴油机 变速箱 卧式三缸单作用柱塞泵 控制 润 滑系统及高低压管线等主要部件构成 技术参数 发动机功率 280KW 最高泥浆压力10MPa MP 1000型泥浆泵每分钟泥浆排量1000升 最高工作压力10Mpa 发动机功率 140KW 1 9 1 3 泥浆沉砂池 在钻机钻头入土点附近挖一个沉砂池 使从地下返回的泥浆流入沉砂池 使返回 废泥浆中携带的钻屑自然沉淀 35 117 1 9 1 4 反循环渣浆泵 利用轴流泵 将经过初步沉淀的泥浆抽到泥浆振动筛上 1 9 1 5 泥浆回收处理系统 该系统主要由振动筛 渣浆泵和旋流器组成 振动筛由两台振动电机 一个振动筛箱 一副粗筛板 一副细筛板组成 振动 电机是振动筛的激振源 由电机直接带动偏心装置产生离心力 两台振动电机作同 步反相运动 使振动筛产生直线运动 渣浆泵系统由渣浆泵和驱动电机组成 整个泥浆净化装置对泥浆的最终净化效果 主要取决于旋流器的分选指标 净 化指标主要体现在对0 074mm 200目 粒级的分离程度 旋流器选用耐磨 防腐的 聚氨酯材料制成 安装结构采用环形分布 泥浆净化处理过程如下 36 117 反循环砂石泵从泥浆沉淀池中抽吸出的泥浆通过总进浆管输送到泥浆净化装置 的粗筛网 经过其振动将粒径在3mm 以上的颗粒分离出来 经过粗筛筛选的泥浆进入 泥浆净化装置的储浆槽 由净化装置的渣浆泵从槽内抽吸泥浆 在泵的出口具有一 定储能的泥浆沿输浆软管从水里旋流器的进浆口切向射入 通过水里旋流器的分选 粒径微细的泥砂由旋流器下端的沉砂嘴排出落入细筛 经细筛脱水筛选后 较干燥 的细渣料分离出来 经过细筛筛选的泥浆再次返回储浆槽内 处理后的的干净泥浆 从旋流器溢流管进入中储箱 然后沿总出浆管再次进入泥浆的搅拌罐 重新配置合 格后泵送入空内 在穿越施工中 返回泥浆一般经过以上三级处理即可满足施工要求 重复利用 ZX 200型泥浆净化处理系统最大泥浆处理量200m3 h 净化除砂效率可达90 以上 0 074mm 粒级 渣料筛分能力25 80t h 装机总功率48KW 1 9 1 6 泥浆性能检测仪器 检测项目仪器名称单位数量 密度密度计台 1 马氏漏斗粘度马氏漏斗粘度计个 2 塑性粘度 表观粘度 六速旋转粘度计台 1 37 117 动切力 静切力 滤失量API 滤失量仪台 1 返回泥浆含砂量含砂量仪套 1 固相含量固相含量测定仪台 1 1 9 2泥浆配置方案 1 9 2 1 泥浆工艺设计 泥浆室内试验主要为解决穿越过程中 自来水配浆 钻屑携带 钻屑悬浮 保 护孔壁 防止漏 塌 卡 润滑等问题 选择最佳泥浆体系 确保穿越工程安全顺 利进行 选择最佳处理方案的试验方法 1 选择配浆土的合适容量及有效水化时间 2 选择增粘剂 防塌固壁剂的使用限量 3 选择润滑剂的使用效果及限量 本次穿越工程地质主要为淤泥 粉砂