顶管施工组织设计

1穿锦江污水管道顶管工程施工组织设计企龙工程穿越公司2012年1月2目录第一节编制依据第二节工程概况第三节施工工艺流程第四节施工准备第五节顶管施工方案第六节地貌恢复第七节质量目标和保证措施第八节工期目标和工期保证措施第九节安全目标和保证措施第十节施工场地平面布置示意图3一、编制依据本工程施工组织设计依据：1、建设单位提供的施工图纸、岩土工程勘察报告2、施工现场情况3、现场技术交底4、相关的施工技术标准及验收规范二、工程概况本工程为上高县污水处理厂锦江南岸配套截污干管工程的一部分，位于上高县塔下区。过锦江污水管道采用非开挖进行管道施工。本次所铺设的管道规格为DN300钢管，长约370m。三、施工工艺流程施工方法的选择：根据设计要求、定向钻机性能及现场情况，决定采用北京土行孙DDW320型开挖导向铺管钻机进行本工程的施工。钻机最大回拖力32吨，主要用于导向孔的钻进、回扩及管道的回拖。4DDW320定向钻机主要性能参数：机身长度6.4m机向宽度2.3m高度2.0m重量9.2t泥浆流量320L/min钻杆重量55kg发动机功率145kw行走速度5.3Km/h最大扭矩12KNm实际推进力32t实际回拖力32t钻杆长度3m钻杆外径73mm水压8MpaDDW320定向钻机技术特点：A、设备机械化程度高，结构布局合理，整体性好。B、结构简单易于操作。C、钻机倾角可调，适应不同铺设管线设计深度和不同施工场地条件。D、钻机具有足够的回拉力和较大的回转扭矩，满足反扩拉管要求。E、易于随时监测钻进方向，调整孔底钻头，控制钻进轨迹。F、及时监测钻进参数和地层变化。施工方法特点：1、精确性。拖管轨迹准确、精度高，满足设计要求。2、方向可控性。在整个施工过程中，随时可确定管线的位置及埋深，这是传统的顶管工艺所达不到的。3、铺管速度快，施工周期短。同样长度及管径的管线，施工时间是普通顶管线施工时间的1/5。4、广泛的适应性。适用于复杂的地质结构，如乱石、回填土等，适用于地下管网分布复杂的地段。5、不阻碍交通，不污染环境，对路面及河道无损害。6、铺管质量高，由于基本没有破坏原有土质结构，无须进行地下水防范和软土层的加固措施，避免了土壤沉降过程对管道的应力破坏。7、具有较好的经济效益。管径越大，埋深越深，周边环境越复杂，经济效益越明显。5机械设备进入现场后，主要工序如下图：测量定位如根据现场实际情况需要变更,办理设计变更联系单，确认变更。泥浆配制场地平整开挖工作井和接收井钻导向孔预扩孔设备进场管道与钻具连接回拖管道拆卸钻机如钻进时发现实际地层与设计图纸资料不符时，及时给业主发联系单。作业场地地貌恢复安装钻机钢管焊接6定向钻施工工艺：1、导向钻孔：在钻头内安装无线信号发生仪，前置斜面导向板；通过地面接收仪器随时调整钻进参数，由入土坑经接入点坑向拖管槽施工出导向孔（直径120mm）；要求每米进行测量，深度误差不大于30cm。2、泥浆用料准备及配制：开钻前钠土和添加剂准备好，提前对不同地层进行分析，并结合地层配出符合要求的泥浆，为开钻做准备。3、钻机及配套设备就位，依据施工图纸，确定穿越入土点的位置，并打桩做好标高，根据设计的入土角确定钻机的摆放位置，将钻机就位在穿越中心线位置上。钻机就位后，进行系统连接，试运转，保证设备正常运行。4、测量控向参数：用导向仪配合控向系统准确的测出该穿越段的地理方位角，根据周围的干扰情况，对测得的方位角进行并按操作规程标定控向参数。5、钻导向孔：系统运转正常，钻杆和钻头清扫完毕后试钻，钻进1－2根钻杆检查各部位的运行情况，各种参数正常后按设计图纸，确定导向孔，在穿越曲线上每隔3米左右设一个数据控制点，以此控制导向孔不偏离设计曲线。钻导向孔要随时对照地质资料及仪表参数分析成孔情况，以达到出土准备，成孔良好，钻孔偏差符合设计要求。四、施工准备技术准备A、熟悉、审查施工图，详细了解穿越地质资料，搞好施工与设计结合，摸清有关设计文件，并针对本次穿越的难点，讨论解决方法。B、做好图纸的领取、发放工作，准备好各种技术标准、施工验收规范及各种施工记录表格。C、参加由甲方组织的现场技术交底及图纸会审工作。D、编制施工技术措施。7材料准备本工程采用定向钻方式铺管，由于水平定向钻铺管工程为连续施工，工程开工前，管材提前到场。在进行回扩孔施工期间焊接管材的制作、安装，做到回扩孔工作完成后管材就绪，立即回拖管道。机械设备序号设备名称型号数量（台）生产厂家出厂日期1土行孙水平定向钻机DDW-3201中国2011年2无线控向月蚀1美国2011年3黑旋风泥浆系统3ZB11中国2011年5泥浆泵3HS-2801中国2011年6泥浆马达Φ197×7.55中国2011年7拓普康全站仪GTS-3111日本2007年8排污泵DN2502中国2010年9熊谷电焊机ZX7-4002美国2010年10发电机组50KW1中国2010年11发电机组200KW2中国2010年12岩石扩孔器400mm-800mm16中国2010年13筒式扩孔器400mm-800mm8中国2010年14旋转接头200T2中国2010年15履带液压挖掘机PC2002中国2009年8劳动力配备工种人数目前在何地备注作业队长2中国河南濮阳控向员2中国河南濮阳司钻3中国河南濮阳泥浆工2中国河南濮阳电工1中国河南濮阳电焊工1中国河南濮阳起重工2中国河南濮阳维修工1中国河南濮阳操作工6中国河南濮阳合计20五、顶管施工方案1．试钻①确定钻机位置，固定钻机并连接泥浆系统及其它辅助设备。②搬运、就位、连接、调试完成后，对所有机械设备进行试运转。③设备运转正常后，根据地质条件配制足量的泥浆，并充分搅拌分批次循环使其达到粘度标准。④先进行喷射，试钻进20-30m，依次检查各部位的连接运行情况是否畅通，发现问题及时处理。2．导向孔钻进9①根据设计图纸中的出、入土点的角度参数，严格按穿越轴线的曲率半径理论数据将控向系统的程序进行调校，根据导向曲线数据的设计进行穿越轨迹钻进。②该顶管工程的穿越距离比较长且穿越地层为微风化岩层，因此，我公司施工时选择有线导向设备进行施工，以保证每条穿越工程的质量和达标率。③该穿越工程的地质情况，根据设计图纸，我公司准备采用的钻具组合为：7-1/2″S124G-2镶齿三牙轮钻头（见如下照片）+Φ197单弯螺杆泥浆马达（1°45′）（见如下照片）+无磁造斜短节及无磁探棒仓+无磁钻梃+API标准S135Φ140钻杆。S124G-2型三牙轮钻头Φ197单弯螺杆泥浆马达（1°45′）④该顶管工程的导向孔曲线，根据设计图纸和Φ508管线的曲率半径，我们设计为≥1500D，以保证穿越轨迹的圆滑、流畅。⑤在进行导向孔钻进时，严格控制钻孔方向，保证钻孔曲线与设计穿越曲线相吻合。⑥在钻进过程中，检查注意每根钻杆的折角，导向曲线的折角不宜过大。根据此次导向曲线的设计要求，每根钻杆折角符合下表的要求。钻杆折角孔径Φ(mm)每根钻杆最大折角（°）4根钻杆累加折角（°）3251.23.510线圈布置图⑦导向孔完成后，实际出土点的数据与设计图纸的数据误差≤2m。⑧该顶管工程穿越距离较长，我们将使用最先进的美国进口P2控向系统。在具备条件的地方，我们在施工时将采用人工磁场校验法，布置磁场线圈，提高导向的精度，以满足施工设计的要求。（见如下示意图）导向系统⑨我们在导向孔钻进时，对每钻进一根钻杆，至少测量一次方向及钻头的位置，对探测点做好原始控向记录，认真记录钻进过程中扭矩、推力、泥浆流量、泥浆压力、泥浆黏度等相关数据，及时对数据进行分析以便调整钻头的钻进方向和深度，保证所完成的导向孔曲线符合施工设计要求(见如下示意图片)。钻导向孔+11导向开始导向员监控导向轨迹导向出土3．泥浆性能控制原则（1）定向钻穿越工程施工中，泥浆是定向钻施工的“血液”。泥浆采用的材料主要为膨润土和适量泥浆添加剂。泥浆的配比情况对导向孔、每级扩孔后产生的钻屑是否能够携带出孔、护壁和成孔情况起着决定性的作用。所以，泥浆的配置，我们主要是根据地勘资料和施工过程中采集的数据进行合理的调配，以保证各项工序紧密衔接。（2）实际施工时所面临的土质界限并不明显，可能发生多种土质混合出现，因此，没有哪一种泥浆在任何土质中都是最好的，只能根据实际钻进过程中的地质情况进行配置（见配比表）。膨润土混合配比表地质情况产品推荐用量(每1,000升)马氏漏斗粘度(s)微风化岩层CMC-HV44-54kg80-100正电胶20-40kg80-10012PF-LOBEG30-50kg80-100SC30-50kg80-100改善水质低PH值水质加入Na2CO3调整至8-100.4-0.7kg（3）在导向孔、扩孔、洗孔完成后，我们在管道回拖前，将泥浆粘度的配置达到符合回拖要求的标准，同时在泥浆中添加润滑剂，以保证管线回拖过程中的防腐层不被损伤。（4）泥浆粘度和添加剂的使用，我们将根据现场实际情况进行调整，上述内容仅作为泥浆配制的原则性要求。（5）泥浆的配制①泥浆配制使用的水源，一般情况下我们将抽取施工现场附近的水源，使用前将检查水质的酸碱性，以保证泥浆性能达标。②加料：现场使用专用设备进行加料工作，保证加料均匀，提高泥浆质量。③过滤：泥浆进入泥浆泵前，我们在泥浆罐输出管前设置有过滤器和过滤网，每个班次都保证清洗过滤器、过滤网一次，并做好交接班记录，以保证泥浆质量。（6）泥浆的回收①该项目穿越管线较长且穿越地层为岩石层，泥浆的使用量大、要求高，我们在施工中将尽量回收泥浆，降低施工成本，减少施工污染，对落地、剩余泥浆等进行环保处理。②泥浆回收进入泥浆罐前，将经过一级过筛，二级沉淀，保证回收后泥浆的杂质含量不超过3-5％，以保证泥浆泵的使用寿命。（7）泥浆压力控制由于该项目穿越轴线构造地质带内地质条件复杂，岩石坚硬，抗风化能力强。因此穿越的过程中，我们将根据实际地质条件及时调整泥浆压力和流量，尽量减少穿越过程中的冒浆，给施工周围环境和穿越轴线上的土地造成污染。所以，适度控制泥浆压力是保证减少冒浆的基本措施，我们将根据现场钻进的实际情况，合理调整压力参数，将冒浆造成的污染降低到最小程度。4．回扩孔13①该项目穿越工程使用的扩孔钻具，我们将根据地层的情况，准备采用岩石扩孔器（见以下示意图片）。牙轮式岩石扩孔器滚刀式岩石扩孔器②在导向孔钻进完成后，卸掉钻头及控向系统，安装扩孔器进行预扩孔。扩孔时钻具组合的顺序为钻杆+扶正器+岩石扩孔器+钻杆（见以下示意图片）。③预扩孔前试喷泥浆，检查扩孔器上的水咀是否通畅，泥浆压力是否正常（见以下示意图片）。14检查喷嘴畅通现场照片④扩孔时我们将严格控制回扩钻进的速度和扭矩参数，扩孔钻进的速度和扭矩参数将根据不同的地质条件确定，以保证成孔的圆滑和曲率半径变化较小（见示意图）。预扩孔⑤根据完成的导向记录，准确判断地质情况，进行数级扩孔方案。按照设计图纸资料，我公司准备采用以下预扩孔方案：一级扩孔采用16″（Φ400mm）岩石器扩孔；二级扩孔采用20″（Φ500mm）岩石器扩孔；三级扩孔采用24″（Φ600mm）岩石器扩孔；清孔采用24″（Φ600mm）岩石器扩孔；⑥扩孔完成后的直径达到穿越回拖管线的1.5倍，根据扩孔情况进行清孔，清孔后根据扭矩、拉力等参数判断是否还需清孔，我们将对控向记录和扩孔参数再进行认真比对，在确定钻机的扭矩、拉力等参数无异常变化，即准备回拖管线的工作。155．管线的回拖（1）在管线回拖前，及时跟业主沟通，配合业主协调做好当地的社会关系，确保管线回拖时不发生阻工现象。（2）在管线回拖前，我们将告知业主，提前2天焊接好回拖管线的牵引头，按照相关标准的参数，保证在检测焊接质量达到回拖要求的情况下，进行管线的回拖。（3）管线回拖时，我们将请业主到现场检查指导工作，并按照以下工序进行回拖的全部工作：①扩孔完成后首先对回拖管线进行全面检查，经检查合格后根据现场情况,在管线前段开挖发送沟（发送沟长度根据管线长度确定），并在发送沟内注入适量水，使回拖的管线在发送沟内处于悬浮状态，拉动时管线在其上面匀速行进；减少回拖阻力，起到保护管线防腐层的作用（见如下