天然氣管道穿越工程施工方案

1、施工方案及施工工藝工程簡介#天然氣利用工程-天然氣長輸管道起于仙人島能源化工區(qū)的仙人島天然氣液化廠，終于大石橋市西側(cè)的大石橋分輸站。管線長度約為98km，管徑406.4，設(shè)計壓力4.0mpa，管道輸氣規(guī)模為1.4*108m3/a。管道沿線經(jīng)過仙人島能源化工區(qū)、蓋州市、鲅魚圈區(qū)、營口市沿海產(chǎn)業(yè)基地、營口市中小企業(yè)園區(qū)、老邊區(qū)和大石橋市，設(shè)置大石橋分輸站1座，設(shè)鲅魚圈南分輸閥室、鲅魚圈北分輸閥室、蓋州分輸閥室、北海分輸閥室、沿海分輸閥室、中小園分輸閥室、老邊分輸閥室和有色園分輸閥室共8座分輸閥室。施工方法的選擇：天然氣管道穿越工程，根據(jù)設(shè)計要求、定向鉆機性能及現(xiàn)場情況，決定采用ddw320定向鉆機

2、。1.1 鉆機主要性能參數(shù)ddw320定向鉆機：ddw320機身長度 6.4m機向?qū)挾?.3m高度2.0m重量9.2 t泥漿流量320l/min鉆桿重量40kg發(fā)動機功率145kw行走速度5.3km/h最大扭矩12knm實際推進力32 t實際回拖力32 t鉆桿長度3m鉆桿外徑73mm水壓8mpa1.2 鉆機技術(shù)特點：a、設(shè)備機械化程度高，結(jié)構(gòu)布局合理，整體性好。b、結(jié)構(gòu)簡單易于操作。c、鉆機傾角可調(diào)，適應(yīng)不同鋪設(shè)管線設(shè)計深度和不同施工場地條件。d、鉆機具有足夠的回拉力和較大的回轉(zhuǎn)扭矩，滿足反擴拉管要求。e、易于隨時監(jiān)測鉆進方向，調(diào)整孔底鉆頭，控制鉆進軌跡。f、及時監(jiān)測鉆進參數(shù)和地層變化。2 施

3、工方法特點：2.1 精確性。拖管軌跡準(zhǔn)確、精度高，滿足設(shè)計要求。2.2 方向可控性。在整個施工過程中，隨時可確定管線的位置及埋深，這是傳統(tǒng)的頂管工藝所達不到的。2.3 鋪管速度快，施工周期短。同樣長度及管徑的管線，施工時間是普通頂管線施工時間的1/5。2.4 廣泛的適應(yīng)性。適用于復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，如亂石、回填土等，適用于地下管網(wǎng)分布復(fù)雜的地段。2.5 不阻礙交通，不污染環(huán)境，對路面及河道無損害。2.6 鋪管質(zhì)量高，由于基本沒有破壞原有土質(zhì)結(jié)構(gòu)，無須進行地下水防范和軟土層的加固措施，避免了土壤沉降過程對管道的應(yīng)力破壞。2.7 具有較好的經(jīng)濟效益。管徑越大，埋深越深，周邊環(huán)境越復(fù)雜，經(jīng)濟效益越明顯。

4、3 施工工序及施工工藝：施工工序概括為：施工準(zhǔn)備設(shè)計鉆進軌跡測量放線整修進場便道三通一平施工現(xiàn)場布置設(shè)備進場設(shè)備調(diào)試試鉆工藝施工設(shè)備撤場恢復(fù)地貌竣工驗收。施工工藝流程圖：鉆導(dǎo)向孔分級預(yù)擴孔管道回擴3.1 場地施工準(zhǔn)備：a、勘察現(xiàn)場：勘察并復(fù)測入土點、出土點標(biāo)高和水平距離；對穿越現(xiàn)場的周圍建筑物、地形面貌、河床情況、土壤狀況、水源進行考察；對穿越鉆機等設(shè)備設(shè)置的場地大小進行測量確認(rèn)。b、查明地下設(shè)施：咨詢當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門政府在穿越中心線上是否電訊、電力、供水、輸油、燃?xì)獾鹊叵戮€路設(shè)施，并用信號探測器沿穿越路線全線進行探測。c、檢驗水質(zhì)情況：取水井化驗，看水質(zhì)能否滿足泥漿制漿的要求。d、編制施工方案：

5、根據(jù)現(xiàn)場實際情況和工程特點，編制周密、切實要靠的穿越施工方案、進場方案、施工現(xiàn)場布置方案。3.2 鉆孔軌跡設(shè)計：定向鉆鉆孔軌跡分為由曲線段和直線段組成，曲線段作為鉆孔的一部分，既要保證鋼質(zhì)鉆桿在其中受到復(fù)雜應(yīng)力時的工作安全，又要保證管道回拖通過時受力安全，必須滿足管道的工作安全的規(guī)范要求。根據(jù)工程要求：地質(zhì)情況，施工場地條件，選擇最佳穿越地層，同時必須滿足穿越河流安全規(guī)范要求。根據(jù)鉆桿的曲率半徑、管線的允許曲率半徑r=1500dn（定向鉆鉆孔軌跡曲線段必須滿足此要求）、地下障礙物的位置、穿越場地地貌圖以及地下設(shè)施的位置，制定出鉆桿軌跡，確定出鉆頭的頂角、方位角、工具面向角；計算確定入土角、出土

6、角、管線的曲率半徑以及在這一條軌跡曲線上每一根鉆桿的位置、角度及其方位，根據(jù)提供鉆頭變向能力，導(dǎo)向監(jiān)控能力和被鋪設(shè)管線的性能等，給出最佳鉆孔路線，最大限度地優(yōu)化設(shè)計軌跡，做出導(dǎo)向鉆孔的設(shè)計圖。導(dǎo)向鉆孔設(shè)計軌跡既要平緩、曲線段又要圓滑，這樣才能確保管線施工的成功。3.3 測量放線：a、穿越施工前的測量放線非常重要，為穿越的精度奠定良好的基礎(chǔ)。b、穿越線路交樁：a) 線路交樁由甲方或監(jiān)理組織，設(shè)計單位和施工單位共同參加，在現(xiàn)場進行交、接樁工作。b) 接樁人員由施工單位項目部技術(shù)部門會同施工現(xiàn)場技術(shù)人員組成。c) 接樁前要組織接樁人員充分熟悉需接樁區(qū)段的圖紙及相關(guān)資料。d) 準(zhǔn)備接樁工作所必須的車輛

7、、圖紙、生活用品，以及必要的現(xiàn)場標(biāo)志物(如：木樁、油漆等)、工具等。e) 接樁人員接收設(shè)計單位設(shè)置的線路控制樁和沿線路設(shè)立的臨時性水準(zhǔn)基標(biāo)。f) 對丟失的控制和水準(zhǔn)基標(biāo)由設(shè)計單位恢復(fù)后，予以交接，交樁后發(fā)生的丟失，由施工單位在施工前依據(jù)接樁原始記錄予以恢復(fù)。g) 接樁人員應(yīng)做好的原始記錄，達到指導(dǎo)放線和施工的目的。h) 施工人員應(yīng)對線路的定測資料，線路平面，斷面圖進行詳細(xì)審核，并與現(xiàn)場進行一一校對，防止失誤。i) 管線交樁完畢，應(yīng)填寫交接樁記錄，由業(yè)主現(xiàn)場代表或監(jiān)理工程師，設(shè)計代表，施工人員共同會簽。c、根據(jù)穿越施工特點、現(xiàn)場實際情況，設(shè)備平面布置方案，設(shè)計給定的控制樁，用全位儀放出穿越中心線

8、、入土點、出土點，在中心線上，每隔3m設(shè)置一個標(biāo)志樁，在入土點、出土點也各設(shè)一個標(biāo)志樁。樁面用紅漆噴涂，中心線外加控制樁，并逐樁測出標(biāo)高。放出鉆進工作區(qū)、進場道路，管線入土點的工作坑、鉆機安裝位置的邊線樁，并灑上灰線作為范圍明顯標(biāo)記。在出土點一端根據(jù)穿越管線的中心線、占地寬度及長度、管線出土點的工作坑長度及寬度、放送溝的長度及寬度放出邊線樁，再用白灰沿邊緣播撒形成邊線，從而標(biāo)出了出土點的作業(yè)區(qū)。3.4 三通一平：a、場地平整：穿越作業(yè)區(qū)使用推土機或人工平整壓實3m6m的作業(yè)場地，鉆機場地平整后，搭建膨潤土及民工住宿活動板房，出土點使用推土機或人工平整壓實4m5m的場地，如果地面易形成液化，現(xiàn)場

9、需采取排水措施，在場地的四周挖排水溝。b、掃線：按要求用推土機將地面雜物和障礙推掉，對低洼地帶要墊土推平壓實，確保施工設(shè)備順利進場作業(yè)。c、在入土點用挖掘機開挖3m2m2m工作坑，同樣在出土點開挖20m1m2m工作坑，用來防止泥漿四溢，污染環(huán)境。d、施工用電： ddw320定向鉆機自帶電源及抽水、照明用一臺15kw本田發(fā)電機供電。e、施工用水：取淡水為水源，符合定向鉆取水標(biāo)準(zhǔn)。3.5 鉆機及配套設(shè)備進場就位：按施工布置圖將鉆機及附屬配套設(shè)備安放在預(yù)定位置，地錨箱坑（預(yù)留地錨空間2.8m1.6m1.2m）。3.6 設(shè)備調(diào)試及控向系統(tǒng)調(diào)試：所有設(shè)備進入現(xiàn)場后，進行系統(tǒng)連接、試運轉(zhuǎn)，保證設(shè)備正常工作

10、，進行設(shè)備調(diào)試運轉(zhuǎn)，同時嚴(yán)格按控向系統(tǒng)調(diào)校程序?qū)Χㄎ幌到y(tǒng)進行調(diào)校。3.7 試鉆：調(diào)試完成后，按地質(zhì)條件、工程需要配好足量泥漿，進行鉆機泥漿試噴射，鉆機試鉆進23根鉆桿，檢測各部位、各系統(tǒng)的運行情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。3.8 泥漿配制：泥漿是導(dǎo)向鉆進的關(guān)鍵因素，它能夠清除鉆進土屑，可懸浮并將其攜帶排到地表，減少腐蝕，穩(wěn)定和保護孔壁，平衡地層壓力，起到固孔護管作用；泥漿在孔壁形成泥皮，隔斷孔內(nèi)外滲流，避免泥漿漏失，降低拖管時回轉(zhuǎn)扭矩和回拉力，降低鋼管與洞壁的摩擦系數(shù)，起到潤滑作用；噴射泥漿可進行水力切削，冷卻鉆頭，在導(dǎo)向時起到降低扭矩、導(dǎo)向推力，起到導(dǎo)向鋪助作用；回擴時降低回擴扭矩及拉力的作用。泥

11、漿配制按操作要求及地質(zhì)情況予設(shè)配制方案，確定正確的混合次序，按不同的地層配制出符合要求的泥漿，并兩小時檢測一次泥漿性能參數(shù)。3.9 鉆導(dǎo)向孔：鉆導(dǎo)向孔采用31/2英寸的鉆頭射流輔助進行鉆進，它是通過定向鉆頭的高壓泥漿射流沖蝕破碎旋轉(zhuǎn)切削成孔的，以15度斜面鉆頭來控制鉆孔方向。根據(jù)穿越的地質(zhì)情況，選擇合適的鉆頭。在入土點進行鉆進，鉆頭在鉆機的推力以及泥漿壓力作用下由鉆機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，切削土層不斷進尺；在鉆進中若回轉(zhuǎn)和給進同時進行，導(dǎo)向鉆進呈直線鉆進；若只給進不回轉(zhuǎn)，由于受斜面反作用力的作用，實施造斜鉆進，鉆頭的準(zhǔn)確位置狀態(tài)與斜面鉆頭的方向是通過鉆頭腔內(nèi)的信號發(fā)射器及地面定位示蹤儀來測定和確定的。每鉆

12、完一根鉆桿要測量一次鉆頭，定向手根據(jù)測得參數(shù)指導(dǎo)司鉆手調(diào)整鉆頭參數(shù)，及時調(diào)整鉆頭的鉆進方向，以控制鉆頭按設(shè)計軌跡鉆進，保證所完成的導(dǎo)向孔曲線符合設(shè)計要求，直到鉆頭預(yù)定位置出土，完成整個導(dǎo)向孔的鉆進工作。司鉆手嚴(yán)格按照ddw320司鉆操作規(guī)程進操作，密切觀察各儀表的讀數(shù)變化，充分掌握地下鉆進情況，隨時做好鉆進參數(shù)調(diào)整；定向手嚴(yán)格照定向操作規(guī)程進行操作，密切觀察定位儀讀數(shù)，及時將必要的信息反饋給司鉆手，密切配合司鉆手做好鉆進工作；泥漿工觀察泥漿返出情況，以便準(zhǔn)確判斷鉆進過程中的地質(zhì)情況，以此決策鉆進泥漿配比及供給，確保鉆導(dǎo)向孔一次成功。3.10 逐級預(yù)擴孔：回擴是十分重要的環(huán)節(jié)，成功質(zhì)量的好壞直接

13、影響穿管的成敗。擴孔的目的將導(dǎo)向孔孔徑擴大至鋪設(shè)管線管徑1.5倍為止，以減少鋪管時阻力，保證管線能安全順利施入孔中。擴孔時使用高壓泥漿噴射土層使其松散，錐形鉆頭在回轉(zhuǎn)和拉力的作用下將土層擠壓成孔，成孔的特點是孔壁完、密實、光滑，同時大量泥漿泵入回擴孔，以保證回擴孔的完整性，不塌方，將切削土屑攜帶回地面，起到擴孔的作用。分級護孔時，下一級擴孔增加量不宜大于200mm，回擴級差應(yīng)保證每次護孔扭矩的均勻性；預(yù)擴前，試噴泥漿，檢查切割刀頭和擴孔器水咀是否通暢，泥漿壓力是否正常。預(yù)擴孔鉆具組合：70mm鉆桿+擴孔器+分動器+70mm鉆桿。對于鋪設(shè)外徑406的鋼管，一般需要兩次預(yù)擴孔工作：300mm、60

14、0mm。a、第一次擴孔：將鉆頭卸下，300mm擴孔器連在鉆后端，然后由鉆機旋轉(zhuǎn)達回拉擴孔，每擴完一根鉆桿，入土點一側(cè)便卸下一根鉆桿，同時出土點一側(cè)便裝上一根鉆 ，如此往復(fù)直到300mm擴孔完畢。擴孔的同時，注入合適配比的泥漿。b、第二次擴孔：卸下300mm擴孔器，換上600mm擴孔器進行回擴，同時注入合適配比的泥漿。3.11 管道回拖鋪設(shè)：a、導(dǎo)向孔鉆進完成，進行擴張工作同時，完成回拖管道上回拖拉頭的焊接工作。b、當(dāng)擴孔完成，用挖掘機配合裝上擴孔器、萬向旋轉(zhuǎn)接接頭、“u”型環(huán)，即將600mm的擴孔器與外徑406的鋼管用分動器連接牢固，然后管線檢查合格后，因管道無法在管位上焊接，在挖掘機的配合與鉆機旋轉(zhuǎn)牽引下，拖入已成形的軌跡孔洞，直至將管線拉到鉆機側(cè)預(yù)鋪設(shè)位置。3.12 設(shè)備撤場回拖完畢，立即安排設(shè)備離場，按照先主要和大型設(shè)備、后次要和小型設(shè)備順序安全