水平定向钻施工方案

水平定向钻施工方案一、项目概况与编制依据1.1工程位置本段管线位于××市××区××路（K3+420～K5+180）机动车道下方，设计管径DN800，材质为PE1001.6MPa，全长1760m，埋深5.5～7.2m。道路红线宽50m，双向8车道，日交通量6.3万辆，地下已建雨污、燃气、电力、通信管线共计17条，最小垂直净距仅0.8m。1.2地质与水文0～3m杂填土（γ=18.5kN/m³，φ=12°）；3～8m粉质黏土（γ=19.2kN/m³，φ=18°，Cc=0.28，Cu=45kPa）；8m以下为中砂（γ=20kN/m³，φ=32°，渗透系数5×10⁻²cm/s）。潜水位埋深2.3m，年变幅1.1m，Cl⁻含量185mg/L，SO₄²⁻含量620mg/L，对普通水泥具弱腐蚀性。1.3编制依据（1）GB502682021《给水排水管道工程施工及验收规范》；（2）GB504972019《水平定向钻法管道穿越工程技术规范》；（3）CJJ632018《聚乙烯燃气管道工程技术标准》；（4）××市《城市道路挖掘管理办法》（2022修订）；（5）××市政设计院《××路DN800给水管道工程施工图》（图号S01～S42）；（6）××勘察院《岩土工程勘察报告》（2023K015）；（7）××集团《HSE管理手册》（2023版）。二、总体施工部署2.1目标值（1）工期：45日历天；（2）质量：一次验收合格率100%，焊缝一次拍片合格率≥96%；（3）安全：零死亡、零重伤、火灾事故为零；（4）环保：扬尘在线监测PM10≤0.15mg/m³，噪声昼间≤70dB、夜间≤55dB；（5）成本：控制在批复概算98%以内。2.2组织机构项目经理部设“五部两室”：工程部、质安部、物设部、计合部、财务部、试验室、HSE室。关键岗位持证：项目经理（一级市政+安全生产B证）、总工（高级给排水+注册岩土）、HSE经理（CSP）、定向钻机长（协会Ⅲ级操作证）。2.3施工区段划分第一钻段：K3+420～K4+100（680m，R=1200D）；第二钻段：K4+100～K4+580（480m，R=1200D）；第三钻段：K4+580～K5+180（600m，R=1200D）。每段设置独立入土、出土工作坑，坑距道路红线外≥3m，占地20m×15m。三、机械设备与材料选型3.1主机美国威猛D330×500，额定回拉力500kN，扭矩162kN·m，推拉速度0～35m/min，泥浆流量2500L/min，满足φ800扩孔最大拉力382kN（安全系数1.3）。3.2钻具（1）φ178mm钻杆（S135钢级，屈服强度135ksi），单根长9.1m；（2）PDC导向钻头φ216mm，带2.0°弯角；（3）扩孔器：φ350、φ500、φ650、φ800、φ950五级桶式扩孔器，切削面镶16mm硬质合金柱齿；（4）分动器、swivel、U型环、旋转接头额定拉力600kN。3.3泥浆系统配2台15kW混浆泵、1台55kW泥浆泵、2台4m³泥浆罐、1套3级振动筛、1套除泥器。泥浆配方：水+6%钠基膨润土+0.3%CMC+0.5%极压润滑剂+0.2%KCl，密度1.08～1.12g/cm³，漏斗黏度55～65s，pH8～9，API滤失量≤10mL。3.4管材PE100SDR11，公称外径800mm，壁厚73.2mm，黑色管体加黄色共挤警示条，每根12m，采用热熔对接，焊机型号Bättler16002C，加热板温度210±5℃，冷却时间≥22min。四、施工工艺流程4.1测量放线（1）采用0.5″级全站仪，依据施工图放出管道中心线，每10m钉木桩，并测地面高程；（2）使用RTKGNSS复核，平面误差≤20mm，高程误差≤30mm；（3）将中心线、工作坑边线、泥浆池边线撒白灰，并设1.2m高彩钢围挡封闭。4.2工作坑开挖（1）入土坑尺寸12m×4m×3m（长×宽×深），坡度1:0.75，坑底浇筑20cmC20混凝土垫层，预埋2道30工字钢导轨；（2）出土坑尺寸10m×3m×2.5m，坑底设5‰坡度，坡向集水坑，集水坑尺寸1m×1m×1m，配2台2″泥浆泵；（3）坑口设1.2m防护栏杆，夜间安装36VLED警示灯，间距2m。4.3导向孔钻进（1）钻机就位：用50t汽车吊将主机吊装就位，调整履带走向与管道设计中心线平行，左右偏差≤10mm；（2）入土角控制：设计入土角10°，在主机桅杆上安装0.1°精度倾角传感器，实时显示；（3）开钻：先低速5rpm顶进2m，确认钻头水眼通畅后，逐步提速至25rpm，顶进速度0.5m/min；（4）导向仪：采用SharewellMGS磁导向系统，地表每3m设一座人工磁标，深度＞6m时加密至1.5m；（5）数据记录：每根钻杆记录深度、倾角、方位角、推力、扭矩、泥浆压力，形成《导向记录表》，由机长、监理双签字；（6）纠偏标准：高程偏差≤1%孔深，平面偏差≤0.5%孔深，超差立即回抽2m，调整弯角后重新钻进。4.4预扩孔（1）φ350第一级扩孔：回转速15rpm，拉力80～100kN，泥浆流量1800L/min，每扩3根钻杆停泵2min，携带岩屑；（2）φ500～φ950逐级扩孔，单级扩孔速度≤6m/min，终孔φ950拉力≤280kN；（3）每级扩孔完成后，用10″清孔器低速8rpm往返2次，确保孔内泥浆比重≤1.12g/cm³，含砂量≤2%；（4）扩孔期间地表设2名巡查员，沿轴线每50m布设沉降观测点，采用电子水准仪，沉降≥10mm时停钻注浆。4.5管道回拖（1）回拖前试压：PE管段1.5倍设计压力（2.4MPa）保压1h，压降≤0.05MPa；（2）管口加焊12mm厚钢制拖拉帽，帽后加2m钢制衬管，防止挤扁；（3）回拖速度0.8～1.2m/min，扭矩≤35kN·m，泥浆流量2500L/min；（4）每拖入24m暂停3min，让泥浆充分填充环空，降低浮力；（5）全程设2台5t吊管机随管行走，防止地面摩擦划伤；（6）回拖到位后，立即在两端安装0.8MPa盲板，保持0.3MPa内压，防止卸压回弹。五、关键参数计算书5.1回拉力估算采用ASTMF1962公式：F=π·D·L·f+W·L·μ式中：D=0.95m（扩孔直径），L=1760m，f=5kN/m²（黏土—砂层综合摩擦），W=6.2kN/m（管重+泥浆浮力修正），μ=0.35。计算得F=3.14×0.95×1760×5+6.2×1760×0.35≈26132+3819=29951kN；分段回拖最大段长680m，则Fmax=680/1760×29951≈11570kN；考虑泥浆减阻系数0.35，实际Fmax=11570×0.35≈4050kN；主机额定500kN，采用“中继间+浮力控制”方案，每200m设1套200kN中继间，共3套，总提供600kN，满足1.3倍安全系数。5.2泥浆环空流速v=Q/(π/4×(D²d²))Q=2500L/min=0.0417m³/s，D=0.95m，d=0.8mv=0.0417/(0.785×(0.95²0.8²))=0.33m/s＞0.3m/s（规范最小携砂流速），满足。六、质量保障措施6.1焊接质量控制（1）焊工持TSGZ6002证，项目前做3组工艺评定，拉伸、剥离、静液压全合格；（2）铣削后检查错边量≤壁厚10%，加热板温度210℃，切换时间≤8s，冷却压力0.15MPa；（3）焊缝100%外观检查：无裂缝、无塌陷、翻边对称，尺寸≥壁厚1.2倍；（4）10%超声波抽检，不合格双倍复测，再不合格该焊工停岗。6.2孔内清洁度终孔后使用12″刮孔器+清砂板往返3次，出口泥浆含砂量≤1%，用200L取样桶接5min，沉淀≤2mm。6.3管道变形检测回拖结束24h后，采用CCTV机器人（摄像头1080P，长度60m）进入管内，检测椭圆度：椭圆度=(DmaxDmin)/Dnom×100%≤3%，超标准段用0.8MPa水压整圆，保压2h。七、安全文明施工7.1危险源清单（1）高压泥浆刺漏；（2）钻杆断裂回弹；（3）起重伤害；（4）触电；（5）交通碰撞；（6）地表塌陷。7.2控制措施（1）泥浆泵安全阀设定4.5MPa，每周标定；（2）钻杆每年探伤1次，裂纹≥2mm报废；（3）吊车支腿完全伸出，垫2.2m×0.3m×0.16m道木，接地比压≤0.08MPa；（4）现场用电三级配电、二级漏保，漏保动作电流30mA，动作时间0.1s；（5）占道施工办理《占道许可证》，设置2名专职交通协管员，穿反光背心，配口哨、对讲机；（6）地表沉降≥20mm或隆起≥10mm立即停钻，启动注浆预案：采用0.6:1水泥浆，注浆压力0.3～0.5MPa，注浆量0.5m³/点。7.3应急预案（1）成立12人应急队，队长由HSE经理兼任；（2）现场配2台5t手拉葫芦、1台20t千斤顶、2套3m×3m钢板（10mm厚）、50根4m道木、20袋0.5～2cm级配碎石；（3）距××医院3.8km，与120签订绿色救援协议，救护车10min到场；（4）每季度演练1次，演练内容：泥浆刺漏+地表塌陷联合处置，演练后24h内完成评估报告。八、环保与绿色施工8.1扬尘控制（1）围挡顶部设喷淋，每2m一个喷头，水压0.3MPa，每天7:00、12:00、17:00定时10min；（2）土方及时覆盖0.035mm厚绿网，网间搭接≥0.2m，用U型铁丝钉固定；（3）出入口设6m×4m自动冲洗平台，冲洗水压0.4MPa，冲洗时间≥30s，污水经三级沉淀池（2m×1.5m×1.5m）后回用。8.2噪声控制（1）钻机发动机加装50mm厚隔音棉，排气筒背向居民区；（2）夜间22:00～6:00禁止扩孔作业，确需连续施工办理《夜间施工许可证》，并提前48h告示；（3）现场噪声监测布3点，距围挡1m，高1.2m，数据实时上传××市噪声监控平台。8.3废浆处置（1）废浆先经振动筛—除泥器—压滤机，含水率≤60%；（2）压滤泥饼外运至××砖厂制砖，签订消纳协议；（3）上清液回用于拌浆，回用率≥80%，剩余部分经酸碱中和—絮凝—沉淀，COD≤150mg/L后排入市政污水管，排放口设在线流量计。九、进度计划9.1横道图第1～3天：围挡、临电、临水、放线；第4～6天：工作坑、泥浆池、主机就位；第7～12天：第一钻段导向；第13～16天：第一钻段扩孔；第17天：第一钻段回拖；第18～22天：第二钻段导向+扩孔；第23天：第二钻段回拖；第24～29天：第三钻段导向+扩孔；第30天：第三钻段回拖；第31～33天：分段水压试验、CCTV检测；第34～36天：工作坑回填、路面恢复；第37～39天：竣工测量、资料整理；第40～45天：专项验收、移交。9.2关键节点（1）导向孔完成：第29天；（2）管道回拖完成：第30天；（3）水压试验合格：第33天；（4）道路恢复通车：第36天。延误1天，按合同2‰日违约金。十、成本控制10.1目标成本批复概算1986万元，目标成本1946万元（不含税），下浮2%。10.2成本科目（1）机械费：765万元（含进出场、折旧、维修）；（2）材料费：PE管612万元、泥浆材料68万元；（3）人工费：226万元（42人×45天×1200元/人·天）；（4）安全文明施工措施费：42万元；（5）税金：233万元。10.3降本措施（1）PE管招标采用“单价+浮动”模式，原料树脂（上海石化YGH041T）下浮3%时，管材单价同步下调2.1%，预计节省12.8万元；（2）废浆压滤泥饼制砖收益35元/吨，总量420吨，收入1.47万元；（3）中继间租赁改为自有，减少7万元；（4）合计降本21.27万元，利润率提升1.1%。十一、信息化管理11.1智慧工地平台采用××建工“云筑智联”系统，集成人员定位、设备工况、视频监控、环境监测、质量验收5大模块。11.2关键数据接入（1）钻机扭矩、推力、泵压通过CAN总线接入DTU，每5s上传；（2）地表沉降采用静力水准仪，数据每10min上传，超阈值短信推送至项目经理；（3）PE焊接参数（温度、压力、时间）通过焊机蓝牙→手机APP→平台，自动生成电子焊口身份证。11.3电子围栏工作坑四周布设4台UWB基站，人员进入危险半径3m声光报警，未佩戴安全帽抓拍识别，1s内广播警告。十二、竣工与移交12.1竣工资料（1）管理资料：开工报告、图纸会审、设计变更、技术交底；（2）施工记录：导向记录、扩孔记录、回拖记录、泥浆报表、焊口记录、水压试验、CCTV影像；（3）质量证明：PE管合格证、焊工证、焊条合格证、设备检定证书；（4）竣工图：1:500纵断面图、1:200工作坑大样图、1:50焊口排列图；（5）电子文件：扫描PDF+C