水平定向钻施工方案

水平定向钻施工方案1适用范围与编制依据1.1适用范围本方案适用于DN300～DN1200钢质燃气、给排水、电力及通信套管的水平定向钻（HDD）穿越施工，穿越长度单条≤1200m，最大回拉力≤800kN，穿越地层以粉质黏土、砂层、卵石层、强—中风化岩为主。1.2编制依据(1)GB50423—2013《油气输送管道穿越工程设计规范》；(2)GB50251—2021《输气管道工程设计规范》；(3)CJJ63—2018《聚乙烯燃气管道工程技术标准》；(4)JGJ/T418—2019《水平定向钻法管道穿越工程技术规程》；(5)项目地《城市道路管理条例》《水务管理条例》《安全生产法》；(6)业主提供的《岩土工程勘察报告》《地下管线探测报告》《环评批复》；(7)企业标准《HDD施工工法Q/XXXGC2022》。2工程概况与重难点2.1工程概况本标段为某市南干线天然气管道穿越工程，起止桩号K3+420—K4+680，全长1260m，设计压力4.0MPa，管材D610×12.5mmL360M直缝埋弧焊钢管，外护3PE防腐层，同槽敷设示踪线、光纤各1根。穿越对象：城市主干道1条、河道1条、110kV高压电缆2回、DN800自来水管1条、通信光缆6孔。2.2重难点(1)主干道下3m存在厚1.2m的混凝土旧箱涵，强度C30，需二次导向避让；(2)河道段最小覆土6m，汛期水位涨幅2.5m，泥浆易漏失；(3)110kV电缆与拟建管道平面净距仅4m，对电磁干扰、沉降要求≤10mm；(4)卵石层（粒径80～150mm）累计180m，含少量漂石，导向易跑偏；(5)回拖管段重38t，入土角10°，出土角8°，需配置420t回拉力的钻机并设置降浮措施。3施工准备3.1场地勘察与测量(1)使用RD8000及GPR联合探测，对30m带宽范围进行0.5m×0.5m网格扫描，形成三维地下管线图；(2)采用RTK对入土点、出土点、控制点进行三级导线测量，闭合差≤1/10000；(3)每50m取土样一次，进行颗粒分析、标准贯入、含水率、PH值、电阻率测试，建立地质剖面BIM模型。3.2施工临设(1)入土侧布置40m×60m钻机平台，铺30cm厚6%水泥稳定碎石+12mm钢板，平台承载≥15t/m²；(2)出土侧设置30m×40m回拖场地，设2%排水坡，集水坑1.5m×1.5m×1.2m；(3)泥浆站采用“1主1备”模式，主站40m³水罐+3台355kW泥浆泵，配2套250m²泥浆净化系统，废浆罐60m³，危废间15m²。3.3材料与设备(1)钻机：美国威猛D330×500，额定回拉500t，最大扭矩135kN·m，推拉速度0～35m/min；(2)钻具：Φ127mmS135钻杆600m、Φ203mm牙轮导向钻头、Φ600/800/1000mm扩孔器（桶式+飞旋刀组合）、Φ660mm挤扩器；(3)泥浆体系：膨润土6%+纯碱0.3%+CMC0.2%+极压润滑剂1%+PACLV0.1%，马氏漏斗黏度45～55s，API滤失量≤10mL；(4)管材：单根12m，两端加1.2m钢制护帽，管口内贴5mm橡胶隔离环，防止回拖划伤3PE。4施工工艺与流程4.1工艺流程总图测量放线→导向孔设计→钻机就位→导向钻进→预扩孔（多级）→管线回拖→注浆填充→场地恢复→无损检测→竣工测量。4.2导向孔设计(1)曲率半径：钢管R≥1200D=732m，取1000m；PE管R≥500D；(2)轨迹控制：入土角10°，出土角8°，穿越最低点标高18.5m，覆土≥6m；(3)每3m设一个数据记录点，参数包括深度、倾角、方位、磁方位、温度，采用ParaTrack2磁导向系统，纠偏阈值：左右±0.5m、上下±0.3m。4.3导向钻进(1)开钻前进行15min空载试运转，泵压2MPa，排量1.8m³/min；(2)第一段（0～30m）采用1.5°弯外壳导向钻头，钻进速度0.8m/min，每根钻杆测量2次；(3)遇到混凝土箱涵时，先停止钻进，换203mm气动潜孔锤进行2m旁通侧绕，再回归设计轴线；(4)全程采用“低压力、高排量、勤测斜”原则，泥浆出口流量差值>15%立即停钻检查。4.4预扩孔(1)采用“三级扩孔”工艺：Φ350mm→Φ600mm→Φ800mm→Φ1000mm；(2)卵石层段扩孔速度≤0.6m/min，每根钻杆正反拉2次，必要时投加5%玻璃微珠减轻扭矩；(3)扩孔完成后进行30min洗孔，返浆含砂量<1%，马氏黏度50s方可停泵。4.5管线回拖(1)回拖前24h完成焊口100%RT+100%UT检测，防腐层25kV电火花检漏无漏点；(2)管段发送采用“滚轮架+水浮”组合：每12m设1组尼龙滚轮，注水70%管容，降低浮力30%；(3)回拖速度0.4～0.6m/min，扭矩≤钻机额定80%，出现>10t突增立即停拖，来回洗孔3次后再拖；(4)回拖全程注入抗磨润滑浆，配方：膨润土4%+Soltex2%+极压剂0.8%，减阻率≥35%。4.6注浆填充(1)拖管结束后2h内采用0.4:1水泥浆进行环空填充，注浆压力0.3～0.5MPa，稳压30s；(2)每100m设1个注浆孔，通过球阀+压力表控制，注浆量按1.3倍环空理论体积计算；(3)注浆结束标准：出口溢出浆液密度与入口差值<0.02g/cm³，且压力稳定。5质量控制5.1检验批划分按《JGJ/T418—2019》7.2条，每200m为一个检验批，不足200m按一批计。5.2主控项目(1)导向孔出口位置：纵向±1m，横向±0.5m；(2)管道曲率半径：≥1000D；(3)回拖后管道椭圆度：≤1.5%；(4)防腐层完整性：电火花25kV无漏点；(5)焊口无损检测：RTⅡ级合格、UTⅠ级合格。5.3一般项目(1)泥浆性能：密度1.03～1.08g/cm³，含砂量<2%；(2)注浆体28d抗压强度≥5MPa；(3)场地恢复后高程差≤5cm，植被覆盖率≥90%。5.4质量问题处置预案(1)卡钻：立即停泵，记录扭矩、拉力、深度，采用“轻拉—反转—循环”三步法，30min无效则启动“千斤顶辅助”方案；(2)塌孔：提高泥浆黏度至60s，加0.5%正电胶，必要时下套管护壁；(3)防腐层划伤：回拖完成后使用CCTV检测，发现漏点立即开挖热缩套补口，重新电火花检测。6安全、环保与文明施工6.1安全管理(1)建立“项目负责人—安全总监—机班长—操作手”四级安全责任链，签订安全生产责任书；(2)实行“班前十分钟”“危险源口述确认”制度，采用“行为观察卡”每日不少于5张；(3)钻机旋转部位设1.2m高防护栏，急停按钮3s内制动；(4)高压线下作业保持6m安全距离，设限高标杆、报警器；(5)夜间作业照度≥50lx，导向手台配置防爆手电，禁止单人作业。6.2环保措施(1)泥浆循环率≥85%，废浆经压滤机脱水后含水率<60%，泥饼外运至政府核准填埋场；(2)设置40m³事故应急池，铺设双层防渗布，渗透系数≤1×10⁻⁷cm/s；(3)施工噪声昼间≤70dB、夜间≤55dB，高噪设备加隔音罩；(4)出土点设自动洗车槽，车辆冲洗时间≥60s，不带泥上路。6.3文明施工(1)围挡2.5m高，公益广告占比≥30%；(2)材料堆放设0.5m高枕木，标识牌0.8m×0.6m，白底红字；(3)生活区与作业区隔离30m，设可移动厕所2座，每日消毒2次。7进度计划7.1工期目标总工期45日历天，其中：勘察临设7d，导向8d，扩孔10d，回拖3d，注浆检测4d，恢复3d，预留不可预见10d。7.2关键节点(1)第1d：完成测量放线、占地手续；(2)第9d：导向孔出钻；(3)第27d：完成Φ1000mm扩孔；(4)第30d：管道回拖完成；(5)第35d：注浆、检测、场地移交。7.3进度保证措施(1)采用两班倒，每班12h，设备完好率≥95%；(2)泥浆站、发电机房、维修间按“冗余20%”配置；(3)每周召开一次“进度—质量—安全”三维协调会，滞后>2d立即启动夜间补班。8应急预案8.1组织机构成立应急领导小组，组长项目经理，副组长安全总监，下设抢险、医疗、后勤、外联4组，24h值班电话：×××××××××××。8.2风险清单(1)钻杆断裂；(2)泥浆大面积泄漏；(3)道路塌陷；(4)火灾爆炸；(5)人员触电。8.3应急物资(1)钻杆打捞锥2套、公锥母锥各2副；(2)快干水泥5t、堵漏王2t；(3)棉纱、吸油毡各200kg；(4)35kg干粉灭火器8具；(5)应急药箱2套、AED1台、担架2副。8.4处置流程事故→第一发现人5min内报告→启动预案→警戒隔离→切断动力源→抢险/医疗→恢复→事故调查→48h内形成报告。9成本控制9.1目标成本合同价2180万元，目标成本1960万元，利润率10%。9.2控制要点(1)泥浆材料集中采购，膨润土单价压降8%；(2)扩孔器采用“焊补修复”循环使用3次，节约26万元；(3)优化轨迹减少废孔60m，节约钻杆磨损4.2万元；(4)废浆脱水后泥饼用于市政绿化，节约弃置费18万元。10竣工资料与移交10.1竣工资