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文檔簡(jiǎn)介
1、穿越施工方法及方案穿越工程概述:在管道施工過程中,遇到過路、過河、過鐵路、高速公路等不能開挖地 段均采用定向鉆穿越施工,此施工方法深受政府及廣大市民歡迎。該項(xiàng)技術(shù)是利 用先進(jìn)的鉆掘設(shè)備配合先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)手段,在不對(duì)公路、鐵路、河流等地表設(shè) 施損害的情況下鋪設(shè)、更換各種地下管道的施工技術(shù)。國外稱為Tren chlesstechnology或No-Dig (非開挖技術(shù))。它與傳統(tǒng)的破路挖溝鋪設(shè)管道施工方法相 比,具有不破壞道路結(jié)構(gòu),不干擾路面交通,無泥塵污染,不破壞環(huán)境,鋪設(shè)管 道導(dǎo)向定位精度高,工期短,成本低,施工安全性能好等優(yōu)點(diǎn)。目前該技術(shù)被廣 泛應(yīng)用在電信、電力、燃?xì)?、石油、自來水、熱力、?/p>
2、水等地下管線鋪設(shè)。在國 內(nèi)大中城市利用非開挖技術(shù)穿越公路、 鐵路、水渠、河流鋪設(shè)管道已占60%左右。在具體施工過程中,先進(jìn)行穿越地段工程審批,地下管線會(huì)簽,然后依 據(jù)會(huì)簽圖紙進(jìn)行地下管線勘察,確定交叉及平行管線位置,繪制施工平面圖及剖 面圖制定施工方案。施工中鉆機(jī)坐在地面,鉆機(jī) 30米前面開挖一定深度的作業(yè) 坑稱之為入土點(diǎn)。鉆機(jī)的鉆桿與地面形成10-30度的夾角鉆入地下,鉆桿的前面 安裝一個(gè)專用導(dǎo)向鉆頭,此鉆頭內(nèi)裝有一個(gè)信號(hào)發(fā)生器,用于發(fā)射信號(hào)。地面的 接收儀可以接收信號(hào),并可以轉(zhuǎn)換成鉆頭的深度、角度、方向等數(shù)據(jù)顯示出來。 通過各種數(shù)據(jù)利用鉆頭力學(xué)矢量和原理調(diào)整鉆進(jìn)深度、角度、方向,到達(dá)作業(yè)坑
3、內(nèi)使之達(dá)到水平或者一定角度并符合埋設(shè)管道深度的要求。通過作業(yè)坑后保持一 定角度鉆進(jìn)。鉆進(jìn)曲線應(yīng)滿足鋼管曲率半徑要求。 在鉆進(jìn)過程中,通過鉆頭不斷 向?qū)蚩變?nèi)注射化學(xué)泥漿,使之潤滑和固壁,并且保護(hù)回拖管道外壁減少劃傷。 在鉆過路面、河流之后到達(dá)接收坑稱之為出土點(diǎn)。在接收坑內(nèi)卸掉鉆頭安裝上回 擴(kuò)器進(jìn)行逐級(jí)別擴(kuò)孔,擴(kuò)孔直徑應(yīng)大于管徑的 1.2 1.5倍。孔道形成后,回?cái)U(kuò) 器后安裝一個(gè)回拖萬向節(jié),萬向節(jié)與回拖管材之間采用卸扣聯(lián)接。在回拖過程中 邊旋轉(zhuǎn)擴(kuò)孔邊回拖管線,回拖過程中通過回?cái)U(kuò)器不斷向孔內(nèi)注射化學(xué)泥漿, 使之 潤滑和固壁并保護(hù)管材減少磨損。到達(dá)入土點(diǎn)作業(yè)坑后打開卸扣,回?cái)U(kuò)器拉到地 面,穿越管線便
4、埋入地下,此路段穿越完成。1、工程概況1.1概述1.1.1 工程名稱:雙陽區(qū)供熱管道定向鉆穿越工程。1.1.2 建設(shè)地點(diǎn):雙陽區(qū)西北部。1.1.3 建設(shè)規(guī)模:定向鉆穿越水平長度約為 300m管徑為426,采用聚 氨酯保溫防腐。1.2施工概況雙陽區(qū)供熱管道定向鉆穿越工程入土點(diǎn)在河北岸,出土點(diǎn)在河南岸。穿越平均 水平長度為300m管道用管材為:螺旋焊接鋼管,管道規(guī)格為:© 426。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況考察,入土點(diǎn)位置在河北岸空地上,鉆機(jī)和輔助設(shè)備場(chǎng)地需要 征用30米X 20米空地。出土點(diǎn)在河南岸小區(qū)內(nèi)空地上,出土點(diǎn)作業(yè)場(chǎng)地征用30米X 20米的空地。出土點(diǎn)焊接作業(yè)帶,焊接場(chǎng)地的作業(yè)帶為 350n
5、X 10m穿越入土角為10°,出土角為12°,穿越曲線曲率半徑為512m穿越最大 深度為-12m(以入土點(diǎn)標(biāo)高為基準(zhǔn)),河深4米。穿越供熱管道采用螺旋焊管,管 道規(guī)格為426,采用聚氨酯保溫防腐。1. 3地形、地貌、地質(zhì)供熱管道定向鉆穿越工程位于雙陽區(qū)西北部,穿越地段地形起伏較小,管道縱橫交錯(cuò),河面較寬,落差較大,地質(zhì)較為復(fù)雜。1、淤泥質(zhì)粉土,褐黃色-灰色,混砂,飽和,結(jié)構(gòu)松軟,分布于河道范圍 內(nèi)。2、耕表土,褐色一褐黃色,稍濕,稍密一中密狀態(tài)。3、粉砂,褐色一褐黃色,濕一飽和,中密狀態(tài),混粉土。4、細(xì)砂,黃褐色一灰褐色,飽和,中密狀態(tài),夾粉土薄層。5、中砂,含礫石(5-2
6、0%),灰色,飽和,中密一密實(shí)狀態(tài),上部局部為細(xì) 砂夾層粉土,或?yàn)榉奂?xì)紗透鏡體,局部為礫砂,該層成分為石英為主,磨圓度較 好。&粉土,灰色,飽和,密實(shí)狀態(tài),局部為中密狀態(tài),夾薄層砂土或砂土互層。分布不均勻。7、粗砂,局部為礫砂及圓礫,灰色,飽和,夾粉細(xì)砂及粉土薄層,下部含 卵石(粒徑20-60mm含量10-30% mr)呈次圓一次菱角狀。8、粉土,局部為粉質(zhì)粘土,呈硬塑一堅(jiān)硬狀態(tài),灰色,濕一飽和,密實(shí), 局部混砂或與粉西砂互層。該層厚度較大,為第三系泰康組,半成巖狀態(tài),未鉆 穿。2、工程施工程序3、鉆機(jī)場(chǎng)地施工方案3.1鉆機(jī)場(chǎng)地施工程序現(xiàn)場(chǎng)勘察:根據(jù)施工圖紙對(duì)穿越現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地下管線勘察,
7、并且要進(jìn)行 管線會(huì)簽,確保管線安全。測(cè)量放線:根據(jù)設(shè)計(jì)交底(樁)與施工圖紙放出鉆機(jī)場(chǎng)地控制線及設(shè) 備擺放位置線,確保鉆機(jī)中心線與入土點(diǎn)、出土點(diǎn)成一條直線。平整鉆機(jī)場(chǎng)地:鉆機(jī)入場(chǎng)之前,對(duì)機(jī)位進(jìn)行平整(15米X10米),保 證地面不下沉,使鉆機(jī)發(fā)揮出最大功率。地錨坑、作業(yè)坑開挖:施工之前,對(duì)出土點(diǎn)入土點(diǎn)進(jìn)行挖掘作業(yè)坑 (5 米X4米),為施工作好準(zhǔn)備。現(xiàn)場(chǎng)圍擋:鉆機(jī)入場(chǎng)之前,要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)、作業(yè)坑圍擋(20米X8米), 保證圭寸閉施工,確保施工安全。鉆機(jī)及配套設(shè)備就位:首先將鉆機(jī)就位在穿越管線中心線位置上,鉆 機(jī)就位完成后,進(jìn)行系統(tǒng)連接、試運(yùn)轉(zhuǎn),保證設(shè)備正常工作。施工用 水取河水放入水罐,經(jīng)沉淀后加
8、入膨潤土及必要的添加劑。測(cè)量控向參數(shù):按操作規(guī)程標(biāo)定控向參數(shù),個(gè)別穿越工程現(xiàn)場(chǎng)地形復(fù) 雜,不利于測(cè)量,為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,在管中心線的五個(gè)不同位置測(cè)取, 且每個(gè)位置至少測(cè)四次,進(jìn)行對(duì)比,并做好記錄。泥漿配制:按本次穿越泥漿工藝要求及地質(zhì)情況編寫配制方案,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。鉆機(jī)試鉆:各系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常、鉆桿和鉆頭清掃完畢后試鉆,鉆進(jìn)1-2根鉆桿后檢查各部位運(yùn)行情況,各種參數(shù)正常后按次序鉆進(jìn)。鉆導(dǎo)向孔:管線焊完成具備開鉆條件后,按設(shè)計(jì)圖紙鉆導(dǎo)向孔,鉆孔 偏差符合設(shè)計(jì)要求??叵?qū)Υ┰骄燃肮こ坛晒χ陵P(guān)重要,開鉆前 仔細(xì)分析地質(zhì)資料和穿越導(dǎo)向孔的資料,確定控向方案,泥漿與
9、司 鉆重視每一個(gè)環(huán)節(jié),認(rèn)真分析各項(xiàng)參數(shù),互相配合鉆出符合要求的 導(dǎo)向孔,鉆導(dǎo)向孔要隨時(shí)對(duì)照地質(zhì)資料及儀表參數(shù)分析成孔情況, 達(dá)到出土準(zhǔn)確,成孔良好。預(yù)擴(kuò)孔:導(dǎo)向孔完成,鉆頭出土后及時(shí)拆卸,裝上檢查合格的擴(kuò)孔 器進(jìn)行預(yù)擴(kuò)孔,因穿越距離長孔徑大,卸鉆鋌和鉆頭時(shí),采用液壓 卸扣鉗保證及時(shí)卸扣。擴(kuò)孔、回拖:導(dǎo)向孔經(jīng)預(yù)擴(kuò),孔徑達(dá)到管線回拖要求的條件,將檢 驗(yàn)合格的穿越管線放入發(fā)送溝并檢查無誤后回拖。回拖前仔細(xì)檢查 擴(kuò)孔器、旋轉(zhuǎn)連接器、卸扣(旋轉(zhuǎn)連接器的抗拉力為60T,封頭及管道連接的焊縫均須進(jìn)行無損檢驗(yàn),并確認(rèn)無缺陷)連接,確認(rèn)連 接牢固方可回拖,回拖中兩岸要加強(qiáng)聯(lián)系,協(xié)調(diào)配合將管線敷設(shè)到 預(yù)定位置。盤
10、崔凹拖。工程結(jié)束后,鉆機(jī)場(chǎng)地地貌恢復(fù),設(shè)備轉(zhuǎn)場(chǎng)。聯(lián)系建設(shè)單位、監(jiān)理單位組 織驗(yàn)收,按建設(shè)單位要求繪畫竣工圖紙。3.2定向鉆施工設(shè)備主要施工設(shè)備性能表ZT 50型鉆機(jī)連續(xù)運(yùn)行功率178KW旋轉(zhuǎn)最大扭矩18000N.m最高轉(zhuǎn)速65-105rpm入土角調(diào)節(jié)范圍5 14 度出土角調(diào)節(jié)范圍10 25 度最大推/拉力55噸行駛速度范圍0 45.7m/min鉆機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)0-90RPM鉆機(jī)外形尺寸8900mmX2400mmX2500mm穿越能力 325/600m 800/300m鉆機(jī)結(jié)構(gòu)整體履帶式鉆機(jī)總重量21T泥漿泵最大流量600升/分液壓鉗最大上扣扭力24000N。 M液壓鉗最大卸扣扭力24000N。 M
11、泥漿技術(shù)措施泥漿控制:泥漿是定向穿越中的關(guān)鍵因素。穿越過程中地層有:淤泥質(zhì)粉土、耕表土、粉砂、細(xì)砂、中砂、粗砂、卵礫石。我們將針對(duì)不 同的地層采用不同的泥漿,由于穿越地段地質(zhì)情況比較復(fù)雜,對(duì)泥漿 的要求比較高,為克服這種不利因素,我們將采取以下措施:a. 水源就近取用河水或井水,在水罐中沉淀、過濾后配漿。b. 按照事先確定好的泥漿配比用一級(jí)高效膨潤土加上泥漿添加劑,配 出合乎要求的泥漿。c. 使用的泥漿添加劑有:防塌劑、減粘劑和潤滑劑等。所加添加劑采 用環(huán)保型添加劑,符合環(huán)保要求。d. 為了確保泥漿的性能,使膨潤土有足夠的水化時(shí)間,在用量不改變 的情況下,我們采取增加泥漿儲(chǔ)存罐的數(shù)量,在一般工
12、程中我們使用 1個(gè)配漿罐和5個(gè)泥漿攪拌罐。e. 回流泥漿的處理:鉆機(jī)場(chǎng)地和管線組裝場(chǎng)地各有一個(gè)作業(yè)坑返漿收 集池,泥漿通過排漿池收集,經(jīng)沉淀之后處理。g.泥漿在各個(gè)階段所起的作用如下:(1)鉆導(dǎo)向孔階段要求盡可能將 孔內(nèi)的泥沙攜帶出孔外,同時(shí)維持孔壁的穩(wěn)定,減少推進(jìn)阻力;(2)預(yù)擴(kuò)孔階段要求泥漿具有很好的護(hù)壁效果,防止地層坍塌,提高泥漿 攜帶能力;(3)擴(kuò)孔回拖階段要求泥漿具有很好的護(hù)壁、攜砂能力; 同時(shí)還有很好的潤滑能力,減少摩阻和扭矩;淤泥質(zhì)粉土地層較穩(wěn)定,成孔性較好,巖屑易造漿、分散,防泥包摑是關(guān)鍵問題,解決了防泥包摑問題也就解決了流變性穩(wěn)定問題。 盡量采用低粘土 含量泥漿,控制適當(dāng)?shù)偷?/p>
13、粘度、切力,提高泥漿中的SDX大分子聚合物 濃度,以提高泥漿抑制性防泥包;加入 SDJ防漏失;同時(shí),SDX和SDJ 加入泥漿中后,還能降低摩阻以減少鉆進(jìn)扭矩及推進(jìn)阻力, 從而達(dá)到提 高機(jī)械鉆速目的。施工時(shí)要求泥漿G2Pa以利攜渣,粘度在4050s之間有利于提高泵 排達(dá)到提高攜渣效率的目的。】a.入孔泥漿配方及泥漿性能孔徑配方泥漿性能Pg/cm3FVSPV mPa .sYPPaYP /PVG1PaG2PaFL ml4%土 +0.1 %1.0344950.5255"SDX+0.1%SDj541480.604915室內(nèi)驗(yàn)證結(jié) 果1.0348126.50.542.56.512b.配制工藝(1
14、)按標(biāo)準(zhǔn)配方,先按地面容積預(yù)配10方泥漿開鉆,就近取淡水9方,經(jīng)化驗(yàn)后使用,加入鈉土 0.4噸,SDX 40公斤,SDJ 40公斤(2)處理劑加入方案孔尺寸(in)泥漿排量(l/s)處理劑加入速度(包/15min)土粉SDXSDJ5"16230.580.5817240.610.6118260.650.6519270.680.68耕表土地層疏松,膠結(jié)差,成孔差或放置時(shí)間長容易塌孔。鉆孔中容易出現(xiàn) 泥漿竄漏情況,施工中采用適當(dāng)高的粘切,較低泥漿失水,致密泥餅,要 求泥漿濾液粘度高,盡量減少泥漿濾液進(jìn)入地層降低膠結(jié)力,進(jìn)入淺層中 的SDX和 SDJ增強(qiáng)近井壁的膠接能力,增強(qiáng)地層強(qiáng)度,有效支
15、撐孔壁,從 而達(dá)到穩(wěn)固孔壁的目的。同時(shí),具有封堵能力的SDJ進(jìn)入地層后亦可有效的堵塞地層中的孔道,阻止泥漿竄入地層,從而避免因泥漿竄流掏空地層 而造成的坍塌情況。a.入孔泥漿配方及泥漿性能井徑配方泥漿性能Pg/cm3FVSPVmPa.sYPPaYP /PVG1PaG2PaFL ml5%土 +0.1 %54128380.6 w1.035"SDX+0.1%SDJ7017130.7561213室內(nèi)驗(yàn)證結(jié)果1.036314100.714.58.510.4b.配制工藝(1)按標(biāo)準(zhǔn)配方,先按地面容積預(yù)配 10方泥漿開鉆,取淡水9方,經(jīng)化驗(yàn)后使用,加入鈉土 0.5噸,SDX40公斤,SDJ40公斤
16、(2)處理劑加入方案孔尺寸(in )泥漿排量 (l/s )處理劑加入速度(包/15min)土粉SDXSDJ5"16290.580.5817310.610.6118320.650.65 n19340.680.68*粉砂、細(xì)砂、中砂、粗砂含礫地層淺層粘土層在沉積過程中形成的含礫石(或姜結(jié)石)地層易造成卡鉆事故。如果粘土層中含有少量的礫石(或姜結(jié)石),因粘土地層相對(duì)穩(wěn)定,在鉆孔中可 通過控制鉆進(jìn)速度逐漸將礫石擠入地層中, 從而防止卡鉆。如果地層中出現(xiàn)大量 的礫石(或姜結(jié)石),則需配合調(diào)整泥漿性能以保證孔道安全。首先,需提高泥 漿的粘切,特別是較高的初始切力,利用其優(yōu)異的懸浮能力及“糊壁”能
17、力減少 礫石層的崩塌速度,避免卡鉆發(fā)生;其次,提高泥漿的粘土含量,利用大量粘土 顆粒進(jìn)入礫石層間形成的膠結(jié)作用, 達(dá)到穩(wěn)定孔壁的作用;第三,利用泥漿把聚 合物帶入地層提高粘結(jié)力,增強(qiáng)地層自身強(qiáng)度,達(dá)到穩(wěn)固孔壁作用。泥漿配方及泥漿性能孔徑配方泥漿性能Pg/cm3FVSPVmPa.sYPPaYP /PVG1PaG2PaFL ml6 %土 +0.03 %651290.6567w1.045"SDX+0.15%SDJ8218150.8491515室內(nèi)驗(yàn)證結(jié)果1.047314110.7989.512a.配制工藝(1)按標(biāo)準(zhǔn)配方,先按地面容積預(yù)配 40方泥漿開鉆,取淡水39方,加入鈉土 2.4 噸,SDX12公斤,SDJ60公斤(2)處理劑加入方案孔尺寸(in )泥漿排量(l/s )處理劑加入速度(包/15min)土粉SDXSDJ5"16350.
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