定向钻穿越施工技术方案

1施工方案与技术措施1施工方案与技术措施1.定向钻参数设计及定向钻穿越工艺的确定根据设计图纸的要求，本次湘江穿越采用水平定向钻的方式进行穿越，由湘江定向钻穿越的平面图及纵断面图可知，本次定向钻穿越主要参数如下：根据施工场地地形地貌的实际情况和相关规范要求，本工程在定向钻入土端安装套管穿越卵石层，定向钻导向孔施工采用对接的方式。选择定向钻施工时，入土点侧放置主钻机；出土点侧放置辅助钻机。2.定向钻理论回拖力计算及设备的选取2.1.理论回拖力计算《油气输送管道穿越工程施工规范》GB50424-2007标准中水平定向钻回拖力计算公式如下：2粘11泥22拉πDLkδD7.85δγ4DfπLF式中：F拉—计算的拉力（t）；L2—穿越管道的长度（m）；f—摩擦系数，0.1～0.3；D—管子的直径（m）；γ泥—泥浆的密度（3/mt），一般取1.17~1.223/mt；δ1—管子的壁厚（m）；k粘—粘滞系数，0.01～0.03。本工程中穿越管道的长度为1605m，钢管规格为φ273×水平长度入土角出土角穿越深度穿越曲率半径1605m18°12°23m(相对于入土点)距最浅处深度为7m546m(2000D)29.1mm,摩擦系数取0.3，泥浆的密度取1.223/mt，粘滞系数取0.03，所以根据公式计算出本工程管道的回拖力为：拉F≈45.81t2.2.设备的选取按《油气输送管道穿越工程施工规范》GB50424-2007标准的要求，本工程水平定向钻机均根据上述公式计算值，主钻机拟选择上海谷登生产的GD3500-L型钻机，其最大回拖力为350t，对接穿越的另一台副钻机选用上海谷登生产的GD2800-L，能满足本工程定向钻穿越施工的需要；2.2.1.主钻机的主要参数设备型号GD3500-L外形尺寸:长×宽×高（mm）17900×3400×3300主机质量（kg）28000发动机功率（Kw）239*2（康明斯）最大扭矩（N.m）112000钻轴最高转速（r/min）80最大推拉力（KN）3580动力头最高推拉速度（m/min）18钻杆直径（英寸）5或5-1/2钻杆长度（mm）9600入土角度（°）8-18泥浆最大流量（L/min）1200泥浆最高压力（Mpa）35履带行走速度（m/h）3000最大爬坡度（°）18最大回扩孔径（mm）2000最大施工距离（m）250032.2.2.辅助钻机的主要参数整机质量：约40T外型尺寸：17500×3400×3300mm动力头最大理论推拉力：2860KN（286吨）系统设定最高工作压力：35Mpa液压系统最大流量：1200L/min钻杆直径：215（英寸）钻杆最大长度：9.6m动力头最大理论扭矩：112000N·m动力头最高转速：80r/min动力头最高推拉速度：18m/min主轴浮动距离：100mm最大泥浆通过量：2000L/min最高泥浆压力：12Mpa管钳最大夹持力：973KN管钳最大卸扣力：130000N·m履带最高行走速度：1500m/h工作允许环境温度：-30～50℃工作允许环境湿度：＞90％工作允许高程(海拨)：0-3000m最大回扩孔径：2000mm（根据土层情况）最大施工距离：2500m（根据土层情况）入土角度：8°～18°最大爬坡度：20°2.3.控向系统控向系统采用Tru-Truckersystem实时跟踪系统和MGS系统进行跟踪定位，为防止钻孔时导向孔与设计穿越曲线，控向采用目前国际最先进的P2控向软件（该软件可直接用于对接穿越）和人工磁场系统进行精准的控向。其由计算机单元、中心控制单元、信号发射单元、接收系统等四部分组成，碳棒的4倾角精度为±0.1°,方位角分辨率为±0.1°，系统启动后，在计算机屏幕界面上能够同时清晰地显示两个导向钻头的位置，完全能够满足本次穿越的技术要求。2.4.钻杆在长距离的定向钻施工的过程中，钻杆要能够承受巨大的内外压、扭曲、弯曲和振动，针对本次定向钻的施工距离相对较长，结合钻机，经过计算，此次钻杆采用5-1/2″API标准S135内部加厚型钻杆，能够稳定的传递动力和有效的控制钻进的方向。2.5.钻具组合本次穿越采用的钻具主要有：钻头采用9-1/2″S124G-2钢齿三牙轮钻头；7″无磁钻铤1根；螺杆式泥浆马达；穿越的钻具优化组合如下：在出土点GD3500-L主钻机的钻具组合：9-1/2″牙轮钻头+泥浆马达+探头+7″无磁钻铤+5-1/2″S135钻杆在入土点GD2800-L辅助钻机的钻具组合：9-1/2″牙轮钻头+泥浆马达+目标磁铁+7″无磁钻铤+5-1/2″S135钻杆53.施工工艺流程定向钻施工工艺流程图磁方位角测量设计交底及现场交桩测量放线便道修筑、场地平整及施工区域清理管道与钻具连接管道回拖试压、清管测径现场清理及地貌恢复等设备退场钻机进场、安装、调试泥浆配制试钻预扩孔导向孔对钻发送沟开挖/发射座安装管道组对、焊接焊缝无损检测试压、清管补口、补伤、检漏运布管套管安装夯管机进场、安装、调试管道干燥、密封预制作业带清理、扫线64.现场交接桩4.1.工序流程图交桩准备工作→现场交桩→护桩→填写原始记录→交桩总结4.2.准备工作4.2.1.交桩前，由业主组织相关单位将定向钻穿越管道路由走向向沿线的地方政府及有关部门汇报，并取得同意。接桩人员充分熟悉本工程穿越总平面图、断面图、设计说明及施工规范。4.2.2.参加交接桩的人员准备好所需的车辆、图纸、测量仪器、通讯设备、记录表格等必要的工具以及现场标志物。4.3.现场接桩4.3.1.参加交接桩的人员由项目部总工和测量工组成，共同参加由业主和监理组织的由设计单位进行的现场交接桩工作。4.3.2.现场交桩时，接收设置的控制桩和设立的固定水准基桩；接桩人员依据设计文件对控制桩的位置进行复查；为测量时找桩方便，用红油漆在固定的参照物涂上记号，标明桩号，并用箭头表示方向。对丢、缺的控制桩和水准基桩由设计单位恢复后方可交桩。交桩后,我方对各桩进行保护,并设置必要的参照物。4.3.3.交桩工作在工程开工前进行，注意观察控制桩周围的地形地貌及特殊性的标记,达到指导放线和施工的目的。4.4.接桩原始记录4.4.1.接桩人员对穿越的平面图、断面图进行详细审核和现场核对，确保接桩正确无误。4.4.2.接桩过程中，技术员做好接桩原始记录，该记录由交接桩单位代表、监理、业主代表共同签字确认，接桩人员妥善保管，作为指导施工放线的依据。74.5.接桩工作总结交接桩完毕后，接桩人员进行工作总结，对交接桩过程中有疑问的地方，及时向业主与设计单位询问并记录。5.测量放线5.1.测量放线工序流程图5.2.准备工作及仪器检查校定5.2.1.备齐定向钻穿越完整的施工图（平面图、断面图、测量成果表）、交接桩记录及标准规范、交桩记录以及测量放线记录用表。5.2.2.准备完好、精度符合要求并经计量检定部门检定合格且在有效期内的GPS、全站仪、水准仪、盘尺等。5.2.3.准备足够的木桩、自喷漆、铁锤、放灰线用的铁桶、铁锹等工具以及材料；备足测量绳、对中杆和白灰；备好野外施工用车辆。5.2.4.办理好征（占）用土地手续，及时做好与相关单位的沟通。5.3.管道测量定桩5.3.1.现场成立测量放线工作组，由项目总工程师主持具体测量施线工作，由测量人员进行测量放线操作。5.3.2.测量人员依据穿越平面、断面图、设计控制桩、水准标桩进行测量放线。根据设计桩号，用GPS、全站仪测量，测量放线中应对测量控制桩全过程保护。5.3.3.在放线过程中，应与业主委托的其他承包商联系，核实定向钻穿越征地与穿越公路、河流、光缆、地面及地下障碍物、林区、经济作物区等（如果有）的通过权。准备工作仪器检查校定测量定桩划线与有关各方协调移桩填写施工记录85.3.4.放线桩可用木桩或钢筋（上焊三角铁旗）制作，用油漆或记号笔依照要求分别注明桩的类别、里程、地面高程。5.3.5.用GPS或全站仪进行测量，打设出土点、入土点等标志桩，定出穿越轴线和施工作业区域边界线（施工作业区域平面图见附件）。5.4.测量精度要求穿越轴线测量的导线距离允许误差小于0.1‰；高程测量的闭合差小于50mm。5.5.填写施工记录和向监理报验测量放线完毕按监理要求填写测量放线记录，及时与监理联系和报验，填写“施工测量放线报验表”。6.施工便道修筑、作业带清理及场地平整6.1.施工便道6.1.1.施工便道技术要求6.1.1.1.道路的等级和路面结构：施工便道修筑的等级为厂外辅助道路，根据地形特点。路面结构可采用泥灰结或级配碎（砾）石。6.1.1.2.道路的纵断面：要结合路线的平面、横断面来综合考虑，但纵坡的坡度和坡长必须符合规范的要求；一般设计车速20km/h时最大纵坡9%，最小坡长60米，最大坡长300米。回头曲线处最大纵坡5％；路线连续上坡（下坡）路段，相对高差为200～500米时，平均纵坡不应大于5.5%；相对高差大于500米时，平均纵坡不应大于5％；任意连续3km路段的平均纵坡不应大于5.5%。6.1.1.3.道路横断面：道路采用单车道和错车道的形式，行车道路面宽4.0m，路肩宽0.50m。正常路基宽度为5.0m，错车道路基宽度为4.5m，道路横坡为1.5～2%，小半径圆曲线处依据加9宽1.1～1.8m。一般设计车速20km/h时圆曲线Rmin为30米，极限值为15m。6.1.1.4.道路的等级为临时道路，路面不硬化。6.1.2.道路防护为了防止路基塌陷与滑坡，在路基高填方地段及路基不稳定地段设置路肩式挡土墙，高挖方地段及滑坡地段设置护面墙；为了防止雨水对路基的冲刷，在道路两侧的挖方地段设置排水边沟。6.1.3.施工便道修筑6.1.3.1.修筑前，要将拟建便道的位置、宽度、长度、修筑方案等报请业主或监理批准，并征得有关主管部门（例如土地、公路、水利等部门）的同意，办理有关手续。6.1.3.2.施工作业区与公路（伴行路）的连接通道应根据现场实际情况确定，报监理批准后实施。连接通道应尽量利用现有道路、平坦谷地等，以减少修筑工程量。6.1.3.3.施工便道应平坦并具有足够的承压强度，特殊地段（如需要）以批准的专项施工方案为准。6.1.3.4.下路处，应采取堆填使施工便道与公路平缓接通，以不损坏原有道路的路肩。与沟渠交叉时，要设置涵管。6.1.3.5.桥梁加固，利用现有道路作为施工便道，遇有需加固桥梁时，采取加固措施，利用废旧钻杆、枕木、碎石等进行加固。6.2.施工作业带清理6.2.1.施工作业带清理原则6.2.1.1.施工作业带清理和平整应遵循保护农田、果林、植被及配套设施，防止或减少水土流失的原则，尽量少占农田、树林和少破坏地表植被和原状土。通过灌溉、排水渠时应采用预埋涵管等过水设施，不能妨碍农业生产。106.2.1.2.施工作业带清理采用挖沟机、推土机扫线，人工配合清理，将征地范围内的树木、石块、构筑物等予以清除、平整，保证施工车辆通行。6.2.2.施工作业带清理准备工作施工前，必须同业主或监理及地方政府一起，对作业带内的建（构）筑物和植（作）物林等进行清点，对重要地形、地貌、重要构筑物进行拍照或录像作为将来恢复依据。技术人员熟悉线路、地形地貌，选用合理的机械及施工方法，向操作人员进行交底。6.2.3.施工作业带清理程序准备工作→放线→作业带边界处理→作业带清理6.2.4.施工作业带清理6.2.4.1.施工作业带应与入土点到出土点的方向一致并在同一直线上，长度为定向钻穿越的水平长度加20m。若因场地限制，在出土点处保持100mr的直段后进行弹敷。6.2.4.2.施工作业带宽度要求：施工占地（作业带）宽度，应根据实际需要由与业主或监理协商作业带宽度或者按业主设计的规定宽度。6.2.4.3.作业带通过不允许堵截的沟渠、河流，铺设水泥涵管过水并搭设便桥通过。6.2.4.4.作业带清理、平整必须采取相应保护措施保护农田、果林、植被及配套设施，减少或防止水土流失，同时注意保护线路控制桩，如有损坏，测量工立即进行补桩恢复。6.3.施工场地平整穿越施工设备数量多，重量大，在场地平整完成后，要在一定的区