铁路顶管施工方案

铁路顶管施工方案

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》、《水平定

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

钻辿机电设备开发有限公司生产FKW-70型水平定向钻机完成工

程拖拉管的施工。

二、工程概况

1、该工程项目为10kv周坪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，管材使用中200PE管。.

2、平面位置与地形地貌

新长铁路为沐阳主要铁路运输线，供客、货两用使用。穿越铁

路段位于十字镇周坪村境内，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10mo

3、施工进度计划

施工进度及其II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。

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，参加设计交底

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障碍

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

序号名称单位数量备注

1FKW-70型水平定向钻机台1700T

23.5〃钻杆米300

320KW发电机台2

4水罐个2

5泥浆罐个2

61.5KW潜水泵台3

73KW泥浆泵台3

85.5KW泥浆泵台2

9无磁钻挺根1

10地锚根1

11电焊机台1

12泥浆回收系统套1

13SHAWELL有线导向系统套1

14全站仪台1

15面包车辆1

16货车辆2

17挖掘机辆1

18吊车辆1

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

置如下：

序号冈位人员数量负责工作

1项目经理1工程总负责

2工程技术负责人1施工中的技术问题

3机长1具体施工

4专职安全员2负责对铁路的安全监控

5质量员1负责质量

6钻工3机械与仪器操作

7普工6钻杆搬运及辅助工作

8机械维修工4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

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

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平状态，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15min),冷却后

松开锁紧扣带。如此类推将管道焊接成需要敷设的长度，为拖管做好

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，通过推进器使两管端相接触，检查两表面的

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，以指定压力推进管子,

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推进至结合，形成一个双翻边的

熔化束(两侧翻边、内外翻边的环状凸起);熔焊接头冷却至少30min。

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±+0.2%化学泥浆，施工用水pH值应控制在6-8o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

员学习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

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；工程移交前，经

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

高并标不出，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、

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、水源就近取用河水，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

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，减少推进阻力；预

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,

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KJ1.2-L5,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，保证管线能够平滑地回拉成功。

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/泥浆是膨润土和水的混合物。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：

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障碍物之间的距离应至少大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

没有垂直弯曲和水平弯曲，这两段钻杆柱的长度应至少为WMo

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（一般位于地表层以卜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

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，使用优质的膨润土和添加剂，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%o

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

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