1、xxxxxxxxxxxxxxxxxxx中压燃气管道工程 顶 管 施 工 组 织 方 案 编 制 人 ： 审 核 人 ： 有 限 公 司 编 制 日 期 ： 2017 年 4 月 24 日 1 目 录 1 工程概况 .2 2 定向钻施工技术及质量控制 .2 2.1 铺管技术 2 2.2 地锚坑及排浆池 3 2.3 钻机及配套设备就位 3 2.4 泥浆配制 3 2.5 导向孔施工 4 2.6 扩孔施工 4 2.7 管线回拖 5 2.8 设备撤场 6 2.9 地貌恢复、泥浆处理 6 2.10 施工质量控制措施 6 3 主要机械设备及劳动力配备 .7 3.1 劳动力配备 7 3.2 主要机械设备 7
2、4 安全施工措施 .8 4.1 安全管理制度及办法 8 4.2 突发事故应急处理措施 8 4.3 重要施工方案和特殊施工工序的安全过程控制 9 2 1 工程概况 1.0.1 本工程管道范围为 xxxxxxxxxxxxxx中压燃气管道工程，在铺设本管道过程中， 由于要在 xxx部分路段，开挖铺设管道困难大，对环境交通影响较大。根据设计要求， 依据现场实际情况，部分路段采用非开挖定向钻施工铺设两条燃气管道：1、东星路沿 路 315mm 共 3处，长度约 503米；2、跨东星路 160mm，两处，长度共约 80米。本 公司拟采用 ZT-40型钻机进行施工。 1.0.2 将入钻口附近平整作为作业场地，
3、占地 5m4m，穿越地质为回填粘土和碎石为 主，为安全施工和地下市政管线以及不使路面冒浆，设计深度在 2米4.5 米，施工时 根据管线的埋深调整钻孔深度，为保证钻孔的稳定尽量减少在水平方向弯曲。 1.0.3 根据现场实地勘察，其穿越管线两侧主要为人行道，为了确保施工管线与其它 市政管线的安全间距，管线穿越时与市政管线的最小垂直间距为 1.0m。 1.0.4 以上出入土点距离及设计埋深、出入土角度，因地质条件无法探测，如有需要 调整变化的，根据实际情况调整。 2 定向钻施工技术及质量控制 2.1 铺管技术 非开挖导向钻进铺设管线是在传统顶管法和不能定向的水平钻进铺管法的基础上， 引进现代的导向技
4、术而发展起来的铺管技术。它利用地面放置的铺管钻机，沿待铺管 线的设计轨迹先钻成一个先导孔，然后将导孔回扩，扩大至适合拟铺设管道的直径 315mm 顶管 315mm 顶管 160mm 顶管160mm 顶管 315mm 顶管 3 （根据经验，最终回扩直径按公式 D=K1D，式中 D为适合拟铺设管道的钻孔直径， D为拟铺管外径，K1 为经验系数，视现场实际情况而定，一般为 1.5。 2.2 地锚坑及排浆池 入土侧、出土侧泥浆坑尺寸均为 3m1m1.5m（为保障入土角 815） 。地锚 孔完成后，在地锚孔紧贴地锚打 2个 50 长 1m的钢管桩,钢管桩高出地面 0.2m，以确 保钻机能稳定施工。对于施
5、工过程中产生的泥浆，要及时运走，以免污染路面。 2.3 钻机及配套设备就位 我公司技术人员经现场勘查，把出入土点选择在地下无其他障碍的地段，以确保 工作坑的开挖不受影响及施工完成后续工作能进行。确定入土点后，待所有设备进入 施工现场后，进行系统安装，按照空中布线的原则，所有电缆线、钻机配套设备（泥 浆泵等） 、各种水管线避开行车路线，放置在钻机之后。将钻机就位在穿越中心线位置 上，钻机就位调试完成后，进行系统连接、试运转，检查设备是否工作正常。 2.4 泥浆配制 2.4.1 泥浆的混配 1 水源：配制泥浆用水应尽量保持低含砂量，可将水泵放置在水位相对较深的位 置，同时备足相应的水龙带。为预防砂
6、石抽入搅拌水罐内，现场设一个水罐，搅拌罐 内的用水必须经水罐调整为弱碱性（PH 值大约为 8）后方可使用。 2 加料：现场禁止采用割袋方式加料，宜在加料斗设钢丝网，严格控制编织袋线、 塑料布、尼龙绳等进入泥浆马达。 3 过滤：泥浆进入高压泥浆泵前设置过滤器和过滤网，每班清洗过滤器、过滤网 至少一次，并做好交接班记录。 4 场地：因此地施工现场条件所限，在泥浆罐、高压泥浆泵四周不能挖排水沟， 所以在施工期间，应严格控制水源进水量，不得使泥浆、泥水溢出污染路面。 2.4.2 按照地质构造的不同详细制定出合理的泥浆配比方案，在不同的地质情况下选 用不同的泥浆配方，该工程中 1m3水加 50Kg膨润土
7、需加适量大分子聚合物及一些多功 能处理剂，增加泥浆的粘度、降低泥浆的失水，使其性能控制在密度 102gml110gml 左右、粘度 45s55s、失水 10mL，以利于更好的保护孔壁， 提高泥浆在孔洞中的悬浮携带能力。 2.4.3 为了确保泥浆的性能，使膨润土有足够的水化时间，增加泥浆储存罐和泥浆快 4 速水化装置。在造斜段使用的泥浆中添加适量的润滑剂，降低孔壁的摩擦系数，防止 钻具粘卡。 2.4.4 防止冒浆预案 1 由于拟辅管道比较长，施工时可能会出现两边钻孔被泥砂堵住导致泥浆不能从 出入钻工作坑流出而压出路面，所以要密切注意泥浆压力变化，正常情况下泥浆压力 2000KPa；当泥浆压力突然
8、出现增大的情况，立即停止钻进，回撤 1m2m，保持旋转 和正常泥浆流量，过 5min10min 后，缓慢前行至泥浆压力突增处，缓慢钻进，待泥 浆压力下降至2000KPa 时，正常钻进；当出现泥浆压力突然降低时，此时泥浆已憋漏 空洞，应快速钻进突破这个区域，到达下一个泥浆压力稳定的区域，保持空洞中的返 降速度，这样可以避免泥浆憋漏地层。但施工段大多为砖石回填层，泥浆比较容易串 出地面，这时只能在出浆处开挖一个出浆口卸压。 表 2.4.4 泥浆材料消耗 序号 项目名称 单位 数量 1 膨润土 Kg 2000 2 纤维素钠 Kg 200 3 改性淀粉 Kg 20 4 磺化沥青 Kg 20 2.5 导
9、向孔施工 导向孔的钻进是整个定向钻施工的关键，该穿越工程的钻具组合是：导向钻头+无 磁钻铤+钻杆,控向系统采用美国 DCI公司生产的月蚀定向系统.导向轨迹的设计应尽量 少穿回填层，即应大角度出入钻，但弯曲曲率半径应结合所拟辅设的 160mm、315mm 燃气管的性能指标及钻杆的受弯性能设定为 100m。 2.6 扩孔施工 2.6.1 根据现场地质情况，采用刮刀式扩孔器。依次选用 200、300、400、500、600 的扩孔器，最大预扩孔直径为穿越管径的 2.0倍。 扩孔器尺寸为铺设管径的 1.52.0 倍，即 3002.0=600。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
10、中。 5 扩孔钻头图 本段回拉扩孔铺管的距离比较长，泥浆作用特别重要，孔中缺少泥浆会造成塌孔等意 外事故，使导向钻进失去作用并为再次钻进埋下隐患。考虑到地层泥浆较易漏失，泥 浆漏失后，孔中缺少泥浆，钻杆及管线与孔壁间的摩擦力增大，导致拉力增大。因此 要保持在整个钻进过程中有“返浆” ，并根据地质情况的变化及时调整钻液配比以产生 的不同泥浆。 2.6.2 本工程选用的钻通 40型钻机有混合搅拌、泵送系统。施工中将水、膨润土、 聚合物等加入混合仓，进行充分搅拌形成钻液。然后由钻液泵将钻液通过中空钻杆输 送至孔底钻头，并与孔中钻屑混合形成泥浆在孔底流动。因工作坑位于管线上游，虽 是水平钻进扩孔，但孔
11、内下游的泥浆不会流失过多。扩孔时只需将 2#坑泥浆池内的泥 浆通过钻机泵送系统随时向孔内补充。施工人员需要随时检测泥浆内各组成材料的配 比并及时调整，反复循环使用。 2.6.3 在扩孔工作中，司钻手要密切注意司钻台各仪表的读数变化，充分掌握地下钻 进情况，随时做好钻进参数调整；泥浆工程师观察井眼泥浆返出情况，以便准确判断 钻进过程中的地质情况，来决策钻进泥浆配比及供给，泥浆工程师随时与司钻手保持 联系，确保扩孔成功。 2.6.4 根据地质情况合理确定扩孔器直径，边扩孔边打入泥浆，视旋转压力及回拉压 力逐渐加大扩孔级别，保证泥浆的压力和流速，从而提高携带能力，减少卡钻。 2.7 管线回拖 6 回
12、拖是定向穿越的最后一步，也是最为关键的一步。回拖采用的钻具组合为：钻 杆+扩头+旋转分动器+U 形环+铁制管头+穿越管线。管线回拖前用热熔法将 PE管无缝连 接并要求确保拖头焊接处密封，并把两根示踪线敷设在管道上，为保证示踪线的完好 无损，可以将示踪线先加上套管，然后再敷设在管道上。 2.7.1 回拖前（回拖管入洞前）的准备：钻具连接可靠、有效；泥浆喷嘴及回拖旋转 接头工作正常；在待回拖管下，每间隔 5m摆放 1个拖管架，以防止在回拖中擦伤管道 外壁；扩孔器旋转和回拖速度应均匀，回拖速度3.0m/min。 2.7.2 管道回拖时应注意下列要求： 1 全部连接完后应送泥浆冲洗，检查各泥浆喷嘴是否
13、正常，合格后进行回拖施工。 2 管道回拖施工应连续进行，除发生不可抗拒的原因外，严禁在施工中无故停拖。 在回拖时进行连续作业，避免因停工造成阻力增大； 3 回拖过程中，要认真观察泥浆运行情况，在软地层时候适当降低泥浆的粘度， 保证其流动性；在岩石层时泥浆粘度80s，同时添加润滑剂；动用泥浆制浆系统、泥 浆循环处理系统和利用泥浆回收坑和泥浆处理坑尽力分离、除砂泥浆、回收泥浆残物、 尽量减少环境污染，并配有清运泥浆的专用设备。保证施工现场的清洁卫生，做到文 明施工。 4 回拖作业时，为防止拖管时因钻机故障影响拖管，在拖管前，钻机要进行全面 检查，回拖时，我公司将派遣专业人员在现场，以便随时处理钻机
14、故障。 2.8 设备撤场 所有作业完成后，系统拆除连接，设备撤场。按照钻机、泥浆系统、动力系统、 机具钢板排等顺序依次撤离施工现场。 2.9 地貌恢复、泥浆处理 定向钻穿越施工前，将开挖工作坑的泥土，清理出现场或用土布垫好并覆盖防止 雨水浸泡使泥浆四溢，污染路面。施工完成后，及时清除地上的杂物，用单斗及人工 回填开挖的沟、渠等，分层压实，待后续施工把地面恢复原貌。 2.10 施工质量控制措施 2.10.1 钻进过程中应定时检测泥浆浓度，做好护壁措施，避免孔壁坍塌； 2.10.2 施工中应随时检查回渣情况，对钻进土层进行判别，并以此作为依据，控制 7 钻进压力； 2.10.3 考虑到不均匀介质中
15、钻进所引起的钻头偏离轨道，钻杆变形等因素，严格控 制钻进方向，钻进过程中应根据导向系统及时修正钻进方向，避免产生较大误差，水 平方向偏差不能大于 0.3m。 2.10.4 因施工地段车流量大，安全至关重要，我公司将准备一批护栏、反光路障桩、 警示灯、警示带等，施工场地进行封闭式施工，保证施工安全顺利进行。 3 主要机械设备及劳动力配备 3.1 劳动力配备 根据工程具体情况及以往的施工经验，设置如下岗位并配备相关人员，详见表 3.1.0。 表 3.1.0 施工岗位及人员配备 序号 施工人员岗位 人数 人员职责 1 项目负责人 1人 主管本工程一切活动 2 专职安全员 1人 负责本工程现场的一切安
16、全文明施工事宜 3 钻机机长 1人 负责机械设备操作、维护 4 导航员 1人 负责勘查管线及导航定位 5 钻工 4人 加接钻具等 3.2 主要机械设备 3.2.1 ZT-15型号导向铺管钻机型号及相关参数见表 3.2.1。 表 3.2.1 ZT-40型号导向铺管钻机型号及相关参数 参数 型号 回拉力(kN) 给进力(kN) 扭矩(N.m) 转速(r/min) ZT-40 650KN 400 18000 0110 3.2.2 导向测量仪 ECLIPSE型导向探测仪（美国） ，可测深度、位置、仰角、工具面向角等多个参数。 3.2.3 钻杆参数及指标见表 3.2.3。 表 3.2.3 钻杆参数及指标
17、 8 参数 钻杆直径(mm) 钻杆长度(m) 导孔钻头直径(mm) 反扩钻头直径(mm) 指标 89 3.0 80 160480 3.2.4 水准仪一台、运输车一辆、抽泥浆车一辆，围蔽护栏及其他警示设备若干。 4 安全施工措施 4.1 安全管理制度及办法 4.1.1 在施工中认真贯彻执行“安全第一，预防为主”的方针和坚持管生产必须管安 全的原则。 4.1.2 开展经常性的安全教育，上岗前对施工进行安全技术、操作规程、交通安全规 则教育，提高全员的安全生产意识。 4.1.3 施工现场应做到布局合理，机械设备安设稳固，材料堆放整齐，用电设施安装 符合安全规定，场地平整，为安全生产创造良好的环境。
18、4.1.4 施工现场和交通要道设立醒目的安全警示标志。 4.1.5 配电箱、开关箱制作安装应满足下列要求：所有临时用电设施必须采用二级漏 电保护系统，所谓二级漏电保护是指在整个施工现场临时用电工程中，总配电箱中必 须装设漏电保护器，开关箱中也必须装设漏电保护器。这种由总配电箱和所有开关箱 中的漏电保护器所构成的漏电保护系统称为二级漏电保护系统。对于防止因电气设备 非正常漏电而发生的间接接触触电来说，仅仅采用 TNS接地、接零保护系统并不可 靠，这是因为电气设备发生漏电时，PE 线上就会有电流通过，此时与其相连接的电气 设备外露可导电部分(金属外壳、基座等)即变为带电部分。如果同时采用二级漏电保
19、 护系统，则当任何电气设备发生非正常漏电时，PE 线上的漏电流即同时通过漏电保护 器，当漏电流值达到漏电保护器额定漏电动作电流值时，漏电保护器就会在其额定漏 电动作时间内分闸断电，使电气设备外露可导电部分(金属外壳、基座等)恢复不带电 状态，从而防止可能发生的间接接触触电事故。带电工作要带干燥手套，穿绝缘鞋， 带绝缘帽，使用安全保险的绝缘工具，身体各部位不得与导体接触。 。 4.2 突发事故应急处理措施 4.2.1 当在钻进过程中遇到障碍物时，如果在导向钻进过程中遇到的障碍物可破碎时 可以用工具管机头的搅刀破碎来去除障碍物。 4.2.2 在导向钻进过程中压力突然增大，首先要分析原因是以下几种情
20、况引起的：工 具管前段遇到障碍物，管道轴线偏差形成弯曲：减阻介质注入不及时或不足；钻机推 9 进系统发生障碍；停钻时间过久卡杆等几种情况引起的。 4.2.3 导向钻进过程中严格执行勤测量、勤纠偏，小量纠偏操作要求。按不同的地质 条件配置适宜的泥浆，并做到“同次、及时、足量” 。施工前对设备进行认真的验收保 养，发生故障及时排除。 4.3 重要施工方案和特殊施工工序的安全过程控制 4.3.1 非开挖工程施工前应做好前期准备工作，进行全面安排，正确选用施工方法， 编制实施细则，施工前应详细做好调查并掌握地质、水文资料，做好施工中的临时防 护工作。 4.3.2 通过探测及和有关部门联系协作，摸清原有地下管线，防止施工中对其造成破 坏。 4.3.3 非开挖工程采用新技术、新工艺、新机具和新的施工方法时，应制定相应的安 全技术措施。 4.3.4 施工现场设立安全标志。工作坑周围设围栏。危险地区必须悬挂“危险”等标 志，夜间设红灯示警。 4.3.5 加强安全管理，项目负责人时刻注意检查电、机械、交通等安全，不放过任何 安全隐患。 4.3.6 在施工的过程中，加强对周围的观测，及时发现问题，及时报告，及时进行处 理。 4.3.7 工程竣工后，认真清理沿线杂物，拆除临建，恢复原有地貌。
