发电厂供水管线定向钻施工专项方案

1、发电厂供水管线定向钻施工专项方案一、工程概况发电厂供水管线工程厂外补给水输水管道采用2根D610X8焊接钢管，并行敷设，管道中心间距1.1m,管道起点为补水泵房，终点为发电厂循环水池，总长度厂外30000米，厂内2000米，管道采用直埋敷设方式，过公路或河流等特殊地段时，根据现场情况及设计要求，采用本施工方案。其中，定向钻穿越地质大部分均为淤泥质，局部含有粘土和粉砂，该地质情况适宜定向钻穿越。主要定向钻施工区段如下：序号穿越地点穿越类型施工方式施工宽度（米）合计数量（米）备注1挖工庄河1河流定向钻240.8481.62八里屯河流定向钻376.3752.63八里屯河渠河流定向钻204.2408.

2、44挖工庄河2河流定向钻280.1560.1包括河坝5孔庄路口道路定向钻220.3440.56佀娄河河流定向钻215.0430.07李集河河流定向钻236.3472.58陈楼大沟1河流定向钻228.2456.49陈楼大沟2河流定向钻223.0446.010顺堤河河流定向钻220.9441.9二、施工组织根据定向钻穿越施工的需要,配备一个由1015人组成的施工班组。具体的岗位分配及职责如下：定位及导向岗位1人。主要职责：勘察工地，确定适当的钻机布置、入土、出土角度和高程，确定孔径及分级回扩方案，操作定位及导向仪器，发出调整钻孔轨迹的指令，并与钻机机长交流这些决定，记录导向数据。钻机机长（或班长）

3、1人。主要职责：准备和配置钻具，操纵钻机，与导向人员交流钻进情况，设定机组的进度计划和工作状态，管理机组人员。钻进泥浆配制人员3人。主要职责：掌握整个钻进液的搅拌、净化和循环系统，监视需要的水量，保持良好的水质、调节PH值，按特殊的施工要求调整合适的钻进液成分，使粘度、固相含量、比重等技术指标达到要求。机械工、电工23人。主要职责：监视与维护机械及电气设备的正常运转，出现故障时进行维修，帮助钻进中的所有其它操作。普工47人。主要职责：帮助进行所有的钻进操作，包括操作钻杆、监测泥浆池、搅拌泥浆、供应水、操作重型设备以及管线的连接。三、施工平面布置根据施工要求，在各分段施工节点井位前后各需开挖一个

4、工作坑和接收坑。在管道的起点设置一个工作坑，在管道的终点设置一个接收坑，在管道中间须设置泄压坑（根据管段长度安排泄压坑个数），一般一到两个，在工作坑前方还需要停放施工机械以及导管拆装施工操作面。定向钻施工需占用30m30m的地方做堆场及施工场地。四、施工方案 4.1拉管施工工艺 利用用比钻杆外径略大的箭咀式小钻头打导向孔，钻杆从地面钻入，地面仪器接受由地下钻头内传送器发出的消息，控制钻头的方向和深度，钻成准确的定位导向孔。再利用导向孔，反向回扩，回扩时只将设计孔径内的原状土搅碎。最后利用清孔设备清出孔道内泥土，形成安管的通道。在钻进先导孔和扩孔时注水润滑钻具，扩孔搅碎孔内原状土时，要将孔内土搅

5、拌形成塑性泥浆，在清孔时借助于机具的挤压，在孔壁上形成光滑的一层护壁泥皮，用以平衡孔道内的固岩压力，最终造成稳定光滑的安管通道。孔道成型后利用拉力机将管节拖拽入孔道内，完成安装工作。4.2施工准备 4.2.1管材准备 进场的钢管管材的强度及环刚度必须满足设计要求，管材进场后将管材供应厂家的资质和管材的出厂合格证及厂家检测报告向项目监理部报审，经项目监理部审批同意后才能用于本工程。 管材的外观颜色应一致，内壁光滑平整无毛刺、无划伤等缺陷。管材外壁应有统一的标识。 4.2.2轨迹设计 钻进前依据设计图纸要求的管道内底标高和相对应的原地面标高先计算出钻杆应达到的深度来确定定向钻孔轨迹。 定向钻孔轨迹

6、线段由造斜直线段、曲线段、水平直线段（与管道排水坡度一致）等组成。入土造斜段与管道直线段之间及管道直线段与出土造斜段之间，有一根钻杆长度达到管道直线段坡度要求。 入土角不超过15，出土角按导向钻杆及拖拉管材允许曲率半径较大值确定，一般不宜超过20。 4.3施工测量 4.3.1平面控制放线 平面控制及放线，依据现有边线，通过勘测方提供的控制点引测本工程的定位点，为保证施工各阶段控制点网，坐标及高程的准确，首先对施工现场内各控制桩加以保护。并把各控制点引测至现场外加以保护，以便竖向引测放线。同时要做闭合校核。施工前通过全站仪沿地面上拉管的中心线每3米设置一桩（有障碍物的除外），并沿拉管的中心线撒好

7、白灰线且测出桩高程，算好桩高程与设计拉管流水面的关系。 4.3.2高程控制 高程控制根据勘测方提供的水准点引测施工现场的高程控制点。根据本工程的实际情况，在现场选择固定的地方做临时水准点，并做好保护。 高程控制采用两次仪器高程前后视等距测法，保持精度。为保证设计方向、位置的正确性，控制线的传递用经纬仪进行引测，保证平面位置的准确。 4.4基坑开挖 开坑前要认真调查了解地上地下障碍物，以便开坑时采取妥善加固保护措施。 工作坑或接收坑开挖的深度，依据管道高程、所用扩孔钻机尺寸，以及砼垫层的厚度计算确定，施工时用水准仪测量控制。泄压坑设置在检查井位置，深度由所选的检查井深度决定。 补水管段拉管坑深5

8、.0m左右，过河部分干管深6.7m左右，深度较大，拉管钻进进可采取设计缓冲段，地下坑内定位进行水平拉管的施工方法。 工作坑开挖尺寸为1.5宽10长、接收坑尺寸为1.5宽10长，泄压坑开挖尺寸为R4000,工作坑、接收坑深度定为2.0m,泄压坑深度根据拉管流水面高程确定。为保证工作坑内干燥和扩孔施工,在工作坑、接收坑、泄压坑一侧设积泥坑，泥浆泵随时将多余泥浆抽出坑外，渣土车直接拉走。 4.5钻液的配置 钻液的好与坏对于拉管施工的成败起到了极关键的作用。钻液具有冷却钻头、润滑钻具，更重要的是可以悬浮和携带钻屑，使混合后的钻屑成为流动的泥浆顺利地排出孔外，既为回拖管线提供足够的环形空间，又可减少回拖

9、管线的重量和阻力。残留在孔中的泥浆可以起到护壁的作用。 本工程按以往施工经验和对类似地区地质情况的了解，配置钻进液。钻液由水、膨润土和聚合物组成。水是钻液的主要成份，膨润土和聚合物通常称为钻液添加剂。钻液的品质越好与钻屑混合越适当，所制造的泥浆的流动性和悬浮性越好，回扩成孔的效果越理想，成功的概率越大。 为改善泥浆性能，有时要加入适量化学处理剂。烧碱（或纯碱）可增粘、增静切力、调节PH值，投入烧碱量一般为膨润土量的2%。 根据以上理论，本工程的钻液配合比确定为：膨润土20%，转液宝1%，水75%，2%膨润土重量的烧碱。 4.6设备就位 钻孔机安装在工作坑旁边，管道轴线可根据设计图纸及现场条件进

10、行桩位放线确定，钻杆中心与管道轴线应一致。确定拉管机方位后，应固定好钻孔机。此时根据现场测得的井位深度以及钻孔机位置，确定钻杆造斜度，入土角应不超过150。 钻机安装好后，应试钻运转并检测运转后的机座轴线及坡度是否有变化，借以检查钻机安装的稳固性和固定可靠程度。钻机的安装质量和稳固性的好坏是成孔质量好坏的关键，因此必须认真细致的反复进行，直至符合要求后方可进入下道工序。 将泥浆系统与钻机相连，水电系统接入,施工前对管线穿越范围及周边的建筑物进行详细的调查，防止地下障碍对工程实施造成影响；下锚前应在浅层地下管线前面开探槽，以免对地下管线造成破坏。4.7导向钻进施工要点和施工注意事项 为确保本工程

11、成功地完成定向钻进的导向工作，要严格按照设计规划好的穿越曲线钻进，主要是控制好钻进曲线不同位置的深度和造斜率。在不超过管道弹性敷设半径或钻杆弯曲极限的范围内，操作员应确保按设计的轨迹钻地，如果前一段钻进没有完全符合设计曲线，所出现的差值可以通过下一段来修正，并记录实际钻孔与钻孔的偏差，通过计算来调整钻进的参数。设计钻孔轨迹时重点考虑以下影响因素：待回拖管线的材质、尺寸、曲率半径；钻杆弯曲极限；地层条件；地上、地下障碍物状况；导向孔钻进时，采用带斜面的非对称钻头。若一边旋转一边推进，钻孔呈直线延伸，即钻出一个直孔，若钻头只推进不旋转，由于地层给斜面钻头的反力的作用，使钻头朝斜面法线的反方向钻进，

12、即实现造斜功能，钻出曲线或造斜孔。钻机操作人员根据地表的接收器探测出钻进参数（钻头的位置、深度、倾角和工具面向角等），判断钻孔位置与设计曲线的偏差，并随时进行调整，以确保穿越曲线按照设计的走向钻进。钻机配有控向探测仪器，其作用就是及时探测钻头在地下的实际位置，并将探测结果传输到地面接收显示器和司钻操作台上的远程显示器，司钻根据这结显示的数据进行方向调整和纠偏。 在改变方向的过程中，钻孔的转角或转弯半径应该控制在一定的范围内，本工程为直缝高频电阻焊钢管，钻孔的转角半径应为1500D，使实际的钻孔曲线尽量平缓，以利于回拖。钻机场地准备好钻机到达现场安装调试完毕后，开始钻导向孔。导向孔的钻进质量或成

13、败取决于下述因素：a钻头实际的左右位置偏离、深度和最小离地间隙（或最小地面覆盖）。b导向孔将提供实际的钻进土壤状况的资料，为正确决定预扩孔或回拖和子的工艺提供依据。c完成的导向孔曲线应该圆滑并逐渐转向，以便满足回拖管子的要求。为顺利完成导向孔曲线的钻进，关键要十分注意以下各点：a正确地钻进第一根钻杆是非常重要的。先在钻头入土处挖一个小坑，使坑的平面与钻头进入方向垂直，并确信泥浆已经搅拌好已经具备开钻条件。b钻头转向6点钟的位置，开动钻液泵。确信钻头喷嘴中有钻液流动。开始朝前推进并穿透地面保持钻头进入地面的斜度。第一根要没有任何转向直钻。c接上第二根钻杆之前，要将这根钻杆转动并将钻头抽回入口坑，

14、再将该钻杆旋转钻入地下。因为导向板总是大于钻头，这样重复钻进一次会形成更好的导向孔，并且可以在钻杆和孔壁间维持一个环形空间。钻进前都要确认泥浆泵是开着的。并观察压力表指示。应及时调整钻液流量，以便入口坑有泥浆流回这有助于操作员判断环形空间是否仍然畅通。如果钻液压力表指向了最大值并停止在该位置，这可能说明钻头喷嘴堵塞住了。这时将钻头拖回将堵塞物清除。在清理喷嘴或卸下喷嘴之前，要确信钻机上泥浆压力已经卸掉。在钻孔的全程，定位员要决定钻孔的斜度、深度和与计划路径相关的实际钻孔路径。然后由操作员调整钻位置来达到。在朝前推进至旋转的过程中，密切注意遥控显示器上斜度的变化是非常重要的。 对于任何一根钻杆，

15、抽回再重复钻进有利于在钻孔中维持环形空间也有利于充分混合泥土，并且钻液可以流过整根钻杆。重复钻进技巧的运用有利于在导引孔中维持一个良好的环形空间。 钻机操作员要注意观察，在出口坑没有钻液流出，意味着由于缺乏钻进经验或者使用了不适当的钻液，而导致了钻孔中环形空间的堵塞。随着钻孔长度延长，由于进入地下的钻杆摩擦力增加，从而旋转压力将会增大，旋转压力充分增大，可能是土层吸水并在钻杆四周膨胀的标志。如果这种情况发生，需要重新调整钻进泥浆和添加剂的性能和比例，或者重新钻导向孔。 在整个钻孔过程中，必须时刻保证钻机操作员和定位员这间的良好的通讯联系。 导向孔钻进时钻具头部只安装略大于钻杆外径尺寸4cm的矛

16、式钻头，对正既定孔位，检测对中误差达到规范要求，即可开动钻机钻进导向孔。钻进时人力扳拉推进要持力均匀，匀速前进。并应根据给进阻力的大小，判定地层内是否有硬物或土层的变化，以确定注水机给水压力和给水量。钻进时，当地层含水较大地层为砂层或粉质砂粘土，应不注水钻进，当地层较硬或无地下水时，则应提高注水压力。注水主要是起润滑和冷却钻具，减少钻进阻力作用。 当遇有硬质障碍物时应缓慢持力给进，当不能钻穿通过时，应记录钻具长度，确定障碍物的具体位置。如地面条件允许可从地面下挖探洞人工下去处理。地面条件不允许时，则只有整体偏移钻孔轴线。一般单个的硬物通过持续的压力注水钻进和搅磨即可通过，此时给进力应均匀不可强

17、推进，防止钻孔偏移。障碍物的位置在钻进过程中应详细记录。 每个钻进班组均应做台班记录，要详细记录钻进长度、轴线偏差、机座校核、土质软硬、障碍物、作业人员等情况。钻进宜按上坡方向进行，以利排水和最后出土，并有利于保证钻孔质量。钻进先导孔工艺见图示。 导向钻进是非开挖定向钻进铺管的关键环节。导向钻按设计的深度、标高，随时监控，适时调整。钻进中采用轻压、慢转，注意控制钻头温度，切不可使探头过热。施工中，施工员、质量员应全过程控制，桩位、管道走向、管道位置等及时复测，确保污水管道施工符合设计要求。 4.8扩孔 导向孔钻进至接收坑，经测量检验，偏差在允许范围内时，卸下矛式钻头换装鱼尾式或三叉式扩孔钻头，

18、开动回拉钻机扩孔。扩孔时人工给进要均匀，匀速回拉。同时注水机要连续注适量水，通过钻具搅拌孔内泥土造泥浆，用以保护成孔孔壁，保保持围岩稳定，同时起到润滑作用。根据现场地质情况，采用刮刀式扩孔器。扩孔器尺寸为铺设管径的1.21.5倍，这样既能够保持泥浆流动畅通又能保证管线的安全、顺利的拖入孔中。 扩孔钻头图 扩孔时地层土质较软时宜快速给进回扩，地层土质较硬时要匀速缓慢进行。回扩钻孔工艺见图示： 施工过程中，注意地下水位的变化，钻进施工时是否正常，注意土质变化及拉管机的压力，出现异常及时采取措施。在每级扩孔过程中，为防止扩孔跑偏轨迹，采用回拖扩孔。扩孔时为保证管道可以顺利回拖，要使钻孔直径达到管径的

19、1.3倍以上，并用泥浆护壁，防止钻孔坍塌，保证土体对管壁无损坏。扩孔的原则和需要注意的事项预扩时，回扩头后面带的不是管子而是钻杆，钻杆是通过万向节与回扩头连接被拖入钻孔中的；在将后面的钻杆安装之前，要确信钻机是被锁定的；当扩孔完成，拉完足够的钻杆后，将钻机锁定，用液压管钳在出口点卸开钻杆接头，接上回扩头、万向接和钻杆转换连接杆；按照安全操作步骤进行预扩。保持机组成员与操作员密切联系、确保整个连接过程的安全。 扩孔时视工作坑反浆情况，合理调配泥浆的粘度、比重、固相含量等技术参数。 4.9清孔 在回扩钻孔时，在钻头尾部配装拉链（杆），钻孔回扩到达工作坑时，卸下扩孔钻头，在拉链（杆）一端换装拉泥盘，

20、进行拉泥成孔工作。此项工序主要是拉运出扩孔搅碎的孔内土，形成光滑圆顺的安管通道。拉泥时，首次拉泥采用环形盘，反复来回拖拉后，如阻力减轻则在拉泥盘上加装横挡，再次入孔拉泥，逐次加封横挡，直至拉泥盘全封闭，并能轻松顺利拉出为止。 当地层土质较硬，以粘质土为主时，应先采用环形盘较窄的拉泥盘拖拉，使拽拉阻力变小拉泥盘拉出顺利后，再换上环形盘较宽的拉泥盘拖拉钻孔。拉泥盘环形盘的大小及加装横挡封闭的选择，应根据地层土质确定。最终成形的孔道内壁光滑圆顺，拖孔器拉泥清孔工艺见图示。 4.10回拖拉管 钢管焊缝和管道强度检验合格后，即可进入拉管施工。首先用现场制作的“管封套”将管头密封，然后在管头后端接上回扩头

21、，管后接上分动器进行接管，将管子回接到工作井后，卸下回扩头、分动器、取出剩余钻杆，堵上封堵头。 施工时，拉管机操作人员要根据设备数据均匀平稳的牵引管道，切不可生拉硬拽。安管工艺见图示。五、施工技术保证措施1. 防止定向钻在钻孔时呈“S”形的措施在定向穿越施工过程中，孔道有时会出现“S”形的现象，造成这一现象的主要原因是导向孔曲线成形不好和扩孔时出现偏扩。地表或地下磁干扰造成探头和探测数据失真，易诱导导向孔曲线成形不好；穿越地层软硬不均和扩孔器组合方式不当，易诱导扩孔器在孔道内偏扩。为防止在定向穿越施工过程中，孔道出现“S”形现象，计划从以下两个方面采取措施：1.1导向孔精心掌控，避免在这一阶段

22、出现“S”形现象1.1.1认真做好穿越中心线的磁方位角测量在导向孔开钻前，要测量穿越中心线的磁方位角，这一数值是导向孔控向的原始依据数值，必须准确。我们通过在地表多点测量（一般情况下，出、入口侧各取两个点），然后将各组数据进行分析对比，排除那些由于磁干扰而错误的数据，确定正确的磁方位角数值。如果各组数据相差过大（0.2以上），则增加测量点2-4个，知道确定正确的数值。1.1.2导向孔严格按设计曲线钻进在开钻前对司钻人员做好详细的技术要求，对每一根钻杆的钻进要求都提前在图纸上做好标注；在钻进时，及时准确的向司钻人员发布控向指令，并随时根据钻进情况调整司钻推进、旋转操作。使导向孔严格按设计曲线钻进

23、。在导向孔施工阶段，重点控制导向孔钻进质量，避免误操作。1.2认真分析穿越各地层组成成分、物理力学性质，选取合理的扩孔工艺，防止扩孔器偏扩。1.2.1认真分析各穿越地层组成成分、物理力学性质穿越各地层往往软硬不均，因此，在钻前要将各穿越地层的岩土类型、含水量、孔隙度、粘聚力、内摩擦角、地基承载力标准值、侧摩阻力、锥尖阻力等等，仔细阅读，将这些标识在穿越曲线图上，以指导司钻人员操作。1.2.2根据穿越地层选用合理的扩孔器组合方式原则上，在地层是呈软塑、可塑状态的淤泥质粘土或粉质粘土时，采用桶式扩孔器，以减轻扩孔器在软地层中因自重大、土层对扩孔器的承载面积小而下沉的程度，保证孔道成形良好，整体曲线

24、不变形。1.2.3在扩孔器进入软地层扩孔后，在扭矩控制的情况下，尽可能加快扩孔速度，同时加大泥浆排量，保持井口返浆流速基本不变，避免返浆倒灌入孔道内。2. 防止导向孔卡钻的措施钻头卡钻表现为泥浆压力剧增，或伴随钻机扭矩瞬间增大，钻头停止转动。处理的方法有两种：一是当泥浆的压降能保持在500PSI范围内时，可采取立即停止钻杆的推进，改为往钻机方向拉钻杆，使钻头迅速离开，降低泥浆的压差，然后用更慢的推力和推进速度钻进；二是当泥浆的压降超过500PSI时，应立即关闭泥浆泵，停止泥浆的泵送，往钻机方向回撤钻杆，防止泥浆马达因密封件受压过大而损坏。导向孔施工过程中，在更换钻具或其他特殊情况回抽钻杆时卡钻

25、。主要原因是个别地段造斜过大，清孔不彻底，钻屑过量堆积引起“缩孔”，造成卡钻。处理方法：首先应保持泥浆的正常工作，有足够的泥浆往孔内泵送，此时钻杆且不可简单的往回拉，否则容易将钻头卡死。应在泵送泥浆的前提下继续往前进，耐心进行清孔，同时按首次钻进记录调整钻头的高边，停止钻杆的旋转往回抽，注意控制好钻机的拉力，然后旋转钻杆前进、清孔，多次反复，直到顺利通过“缩孔”地段。3. 防止出现跑浆的措施3.1钻导向孔阶段导向钻孔阶段是管线穿越的关键，因为管线穿越孔还没有钻通，因此在导向孔钻进的过程中，穿越泥浆是在盲孔中向入土点返出，如果入土点前段孔堵塞，则有可能在穿越沿线冒出泥浆，因此在管线导向孔的前10

26、0米，采取比较大的泥浆量，泥浆的流量较大便于携带出破碎的泥土，使孔始终是通路。在导向孔的后半段，泥浆压力要减小，以为穿越距离长时泥浆很难在再从入土点孔洞内返出。3.2扩孔阶段开始扩孔的前半段，要采取比较大的泥浆量，利用泥浆的流动把孔内的泥土带到出土点。当扩孔中段，泥浆量要减小，因为距离出土点与入土点都比较远，泥浆从这两点返出需要的压力较大，如果采取大的泥浆压力可能从沿线冒出泥浆。在回扩到距离入土点较近时泥浆排量再次加大，泥浆将从入土点孔洞返出。3.3回拖阶段在管线回拖阶段，因为整个穿越孔内充满了泥浆，因此在回拖管线的过程中，泥浆的排量与压力不用太大，随着管线进入穿越孔洞，孔内的泥浆将被穿越的管

27、线挤出，因此管线的回拖速度不能太快。3.4成立泥浆应急小组该小组负责泥浆沿管线穿越沿线进行泥浆情况巡查，发现有冒泥浆点及时通知技术人员调整穿越方案，控制泥浆继续在该点冒出。并且该小组负责对冒出的泥浆进行处理。4. 塌孔的处理措施塌孔是现阶段非开挖最常见的事故。施工中如果出现泥浆粘度、密度增大；盐屑、含沙量增多；扭矩、切力加大；回拖钻杆受阻等现象，这就说明钻孔孔壁不稳定。继续会导致孔壁坍塌、回拖管道抱死，工程施工失败。发生塌孔后，当塌孔不严重时，适当增大泥浆密度，减少失水，小排量循环，使泥浆呈平板型层流或塞流，将塌块和盐屑带出。当塌块尺寸较大时，选择高切力、高黏度泥浆，保持泥浆在环形空间层流状态下，适当加大冲