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1、外輸工程大中型河流定向鉆穿越施工作業指導書編 制： 審 核： 批 準： 版 本 號: ESZAQDGF001 編 制： 審 核: 批 準： 發 布： 二XX年X月 編制目的為了規范現場專業工程師、EPC及分包商對水平定向鉆施工的管理，確保定向鉆穿越施工一次成功，特編制此作業指導書。適用范圍本作業指導書適用于外輸工程大中型河流定向鉆穿越施工。術語及定義3.1定向鉆法穿越采用水平定向鉆機將穿越管段按照設計軌跡通過障礙物的一種非開挖管道安裝施工方法。3.2鉆機地錨埋于地下用以固定定向鉆鉆機，提供鉆機反作用力的錨固設施。3.3泥漿由膨潤土、水和少量添加劑組成的混合物，用于鉆進施工中的冷卻、潤滑鉆具、護2、壁和懸浮攜帶巖屑。3.4導向孔利用水平定向鉆機，沿設計曲線完成的初始鉆孔。3.5入土角、出土角水平定向鉆施工時，鉆桿入土時鉆桿中心線與水平面的夾角稱入土角；鉆桿出土時，鉆桿中心線與水平面的夾角稱出土角。3.6擴孔為達到與穿越管段相適應的孔徑，用擴孔器擴大孔徑的施工過程。3.7回拖將穿越管段從鉆桿出土點一側，沿擴孔后的孔洞，拖至鉆桿入土點一側的施工過程。3.8導向系統/定位儀提供方位角、頂角及導向孔施工狀態等參數的系統。基本規定4.1工程設計前應進行工程勘察，調查分析施工區域內有關各方面情況，充分掌握現場資料。4.2既有地下管線、電纜、光纜等障礙物分布情況，應調查清楚，取得相應的原始資料。應按有3、關規定和相關要求對其進行保護，不應損壞被穿越的上述設施。4.3定向鉆穿越設計、施工等單位必須具有專業資質。4.4施工中所配制的鉆進泥漿應根據地層條件合理使用，并做好環保、安全防護，文明施工。4.5施工時和施工完成后，鋪設管線的上覆土層及相鄰建筑物不得沉陷、坍塌或隆起，相鄰或相交管線及地下構筑物不受損壞。4.6定向鉆施工操作人員必須經培訓考核合格后，方能上崗操作施工，同時應遵守相應的安全操作技術規程。4.7定向鉆穿越施工質量，應符合設計、規范、標準等相關要求。施工準備5.1現場準備開工前應做好下列前期準備工作：預測穿越施工對地表和地下障礙物的影響，必要時應加密勘探；確定交通運輸方案；了解施工場地4、與相鄰工程、農田水利等的關系；了解建筑物、道路、水利、電訊和電力線等設施的拆遷情況和數量，使現場達到“四通一平”；調查水源、檢測水質，擬定供水方案；調查可利用的電源、動力、通信、消防、勞動力、生活供應及醫療衛生條件；調查施工中對自然環境、生活環境的影響及需要采取的措施；提前辦理好當地的施工許可手續、相關協議，保證工程開工不受影響；進行現場平面布置以及各種標識、標牌制作。劃分出施工作業區、預制作業帶邊線，堆土范圍、穿越中心線和機械設備通道，將各施工機組合理布置在施工作業區中，制作好施工用各種標識、標志牌。5.2技術準備收集相關的施工標準及驗收規范，組織有關人員對其進行學習，并貫徹到作業基層。熟悉5、設計文件、圖紙，組織有關技術人員進行施工圖紙內部會審，若在內審中發現疑問應及時收集起來，為設計交底、圖紙會審作準備。設計單位進行現場交底，施工單位應全面熟悉設計文件，并做好下列工作：掌握工程的重點和難點，了解穿越方案；復查對穿越施工和環境保護影響較大的地形、地貌、工程地質和水文地質條件，制定保護措施；核對設計文件，會同設計單位現場交接和復查測量控制點、施工測量用的基準點及水準點，定期進行復查；組織專業人員編制定型鉆穿越施工組織設計或轉向施工方案。其內容至少應包括：施工方法、場地布置、進度計劃、質量計劃、人員配備、主要材料、機械設備、電力、運輸以及健康安全環境等主要措施內容；進行施工組織設計或專6、項方案的論證。針對本工程穿越的特點，組織設計、施工、總承包商、PMC、外聘專家等，論證本方案的科學性、合理性及安全適用性。導向孔軌跡的設計及確認。定向鉆導向孔軌跡設計應包括下列內容：鉆孔類型和軌跡形式；選擇造斜點；確定曲線段的曲率半徑；計算各孔段鉆孔軌跡參數。定向鉆導向孔軌跡宜由斜直線段、曲線段、水平直線段等組成。其設計應根據生產管線技術要求、施工現場條件、施工機械等進行軌跡綜合組合。工作坑的設計及實施。定向鉆鋪管應根據場地條件、管線類型、管徑、材質、埋深、地質條件、既有地下管線分布情況及定向鉆施工的設計參數等，確定工作坑的形狀、大小和深度。工作坑支護形式分有鋼板樁、鋼筋混凝土排樁、噴錨支護及7、放坡支護等，支護方法和適用條件可按下表選用表1-1工作坑支護選用表工作坑支護適用條件排樁、噴錨土質比較松軟，且地下水又比較豐富；滲透系數110-4cm/s的砂性土，覆土深度較大時鋼板樁土質比較好，地下水又較少，深度3m時；滲透系數在110-4cm/s左右的砂性土放坡土質條件較好，地下水又較少，深度3m時5.3物資準備組織物資管理人員進行培訓，了解本工程相關物資技術要求；編制自購工程材料，加工品計劃，并按規定報批。根據項目部施工計劃編寫自購材料采購計劃，計劃編制嚴細且留有一定的余地，明確自購材料品種、規格、數量、材質和技術質量要求，同時制定物資拉運計劃，保證自購物資盡快到達倉庫或現場。編制施工所8、需消耗材料計劃，按計劃采購。編制物資供應計劃、物資管理辦法及相應管理性文件。5.4人員、機具設備的準備EPC或EPC分包商應成立定向鉆穿越機組，配備高效的管理人員，選調施工機組組成強有力的施工隊伍。明確施工任務劃分，進行施工人員、設備調配。對參建人員進行思想教育，要求每個管理者和施工人員必須樹立良好的石油工人形象，尊重當地的風俗習慣。對全體施工人員進行HSE教育，針對本工程施工的地理條件、地理環境的特殊性，教育職工樹立“安全第一”的思想意識、環保意識和文明施工意識，同時需注意保護文物古跡。組織各工種的培訓、崗位練兵。組織特殊工種培訓練兵，保證特殊工種的持證率達100。對擬參加施工的所有司鉆、鉆9、桿工、泥漿工、發電工等，進行培訓和實際練兵，學習有關的工藝規程和標準。編制本工程所需設備使用計劃，按照計劃準備運輸車輛和機械設備。自有施工設備進行檢修、保養。根據設備配置計劃，分批進行檢修、保養，并根據設備情況確定自檢、自修或進廠維修。根據施工工藝特點進行工具、機具的制作、安裝或改造，編制調機具設備的調遣計劃。工程施工6.1一般規定穿越深度應符合下列規定：穿越河流等水域時，穿越管段管頂最小埋深宜大于河流最大沖刷線以下6m，地層受限情況下，經充分論證后可適當減小管頂埋設深度，但不應小于2.5m。對防洪等級高的河流，應根據不同的地質類別，適當增加穿越深度；穿越鐵路、公路時，穿越管段管頂埋深應符合鐵10、路、公路等相關部門的規定。 穿越施工時入土角、出土角的大小控制。應根據地質、地形條件和穿越管段的材質、管徑來確定其大小。入土角宜為820，出土角宜為412。特殊情況下，可適當調整入土角、出土角的大小。 定向鉆穿越的曲率半徑應符合設計及規范要求。曲率半徑不宜小于1500D，且不應小于1200D。6.1.4 在管道入土端和出土端外側各預留宜不少于10m的直管段。對出土點或入土點側含有卵礫石等不適合水平定向鉆施工的地質條件時，宜采取套管隔離、注漿加固、開挖換填等措施進行地質改良，應符合下列規定：采用套管隔離不利地層時，鋼套管內徑宜大于最后一級擴孔直徑300mm，壁厚選取宜按下式進行初選，應根據強度要11、求進一步確定壁厚。套管切削刃應加強。 式中 tca套管初選壁厚（mm）；F0夯管錘能夠提供的最大夯進力（kN）；鋼管穩定系數，一般取0.36，當套管經過地層均勻時，可取0.45；s鋼管規定屈服強度（MPa）；Dca鋼套管直徑（mm）。采用開挖方法處理不利地層時，開挖完成后宜換填或設置隔離套管，設置隔離套管應符合鉆進軌跡曲線要求。采用注漿加固處理不利地層時，加固應沿設計軌跡曲線進行，加固斷面不宜小于7m7m，軸向加固長度宜伸入較好地層。鉆機安裝調試應符合下列規定：根據施工場地規劃，設備依次進場就位。鉆機宜安裝在穿越中心線上。錨固件應安裝牢固，地錨抗拉能力應滿足鉆機最大拉力要求。有線控向系統的調校12、地點應選在不受磁場干擾的區域。調校時探頭在同一位置宜多次測量，并取多次測量值的算術平均值作為方位角基準值，以確保方位角的準確性。設備安裝完成后應進行整體試運轉，確保設備工作正常。在條件具備的情況下，應使用人工磁場。鉆機場地應符合下列規定：小型水平定向鉆機的安裝場地一般約為40m40m，大型水平定向鉆機的安裝場地一般約為60m60m。安裝場地應根據鉆機及附屬設備的要求，結合現場條件進行布置。鉆機場地內應設泥漿池，其大小應根據泥漿用量確定。泥漿池不宜放在穿越中心線上。6.1.8管段預制場地應符合下列規定：穿越管段預制場地宜設在出土點附近，在出土點應設一個3030的鉆具操作場地。管段預制場地宜與入土13、點、出土點成一直線。穿越管段的預制場地的長度宜為設計水平長度加20，寬度執行現行國家標準油氣長輸管道工程施工及驗收規范GB50369有關規定。若因場地限制預制管段不能直線布置，應在出土點保持不少于100m的直管段，方可采取彈性敷設。定向鉆穿越段管道應實施陰極保護并在兩端應設置必要的陰極保護檢測設施。陰極保護宜納入干線陰極保護系統中。定向鉆穿越管段在納入永久陰極保護系統之前應采取臨時陰極保護措施。6.2測量放線6.2.1測量放線前，應根據設計給出的控制樁位、設備情況、工程情況、地形地貌等編制施工場地平面布置圖。6.2.2應用測量儀器放出穿越中心線，并確定穿越入土點、出土點。6.2.3根據穿越入土14、點、出土點及穿越中心線，確定鉆機安裝場地、管線側施工場地、泥漿池以及穿越管段預制場地的邊界線，并撒上灰線。6.3修建地錨坑和排漿池挖、砌泥漿池（穿越兩岸各1個）及地錨坑，泥漿池尺寸需滿足施工要求，泥漿池內鋪土工布，池內四周需壓實，必要時四周用磚堆砌、釘樁，防止泥漿池塌方。地錨坑中心線在穿越主管和光纜套管的中心線上，地錨坑尺寸需滿足施工要求。挖泥漿池及地錨坑時要留出足夠邊坡，確實施工安全。地錨坑完成后，將地錨放入，用混凝土加固。6.3穿越施工鉆機及配套設備就位將鉆機就位在光纜套管穿越中心線位置上，鉆機就位完成后，進行系統連接、試運轉，保證設備正常工作。待光纜套管穿越結束后（先穿光纜套管，后進行主15、管線導向孔的鉆進），鉆機拆卸移位至主管穿越的中心位置,兩中心線間距需符合設計及規范要求。測量控向參數按操作規程標定控向參數，為保證數據準確，在穿越管中心線的不同位置測取，且每個位置至少測四次，進行對比，并做好記錄。泥漿配制泥漿是定向鉆穿越中的關鍵因素，穿越前需詳細收集穿越經過的土質層，為配制泥漿奠定理論基礎。按本次穿越泥漿工藝要求及地質情況編寫配制方案，確定正確的混合次序，按不同的地質層配制出符合要求的泥漿。由于穿越地段地質情況比較復雜，對泥漿的要求比較高，為克服這些不利因素，一般采取以下措施：1）水源就近取用，用水泵輸送至水罐內，在水罐中過濾后配漿。2）按照事先確定好的泥漿配比，用一級膨潤土16、加上泥漿添加劑，配出符合要求的泥漿。3）一般使用的泥漿添加劑有降失水劑、提粘劑和防塌潤滑劑等，而且添加劑應采用環保型添加劑，符合環保要求。4）為了確保泥漿的性能，使膨潤土有足夠的水化時間，在用量不改變的情況下，一般采取增加泥漿儲存罐的數量，比如使用1個配漿罐和2個泥漿攪拌罐。鉆機試鉆開鉆前做好鉆機的安裝和調試等準備工作，確定系統運轉正常、鉆桿和鉆頭清掃完畢后，嚴格按照設計圖紙和施工驗收規范進行試鉆，鉆進1-2根鉆桿后檢查各部位運行情況，各種參數正常后按次序鉆進。6.3.1 鉆導向孔應符合下列規定：控向操作應由經過培訓合格的人員操作；控向系統的功能應滿足工程的需要。導向孔應根據設計曲線鉆進，鉆桿17、折角宜符合表1-2的要求。 每鉆進一根鉆桿宜至少采集一次控向數據。根據采集的控向數據，及時調整，使穿越曲線符合設計要求。穿越長度為2000m2400m，宜采用對穿工藝鉆導向孔；穿越長度超過2400m或穿越兩端使用套管隔離，應采用對穿工藝鉆導向孔。表1-2 鉆桿折角表穿越管徑（mm）每根鉆桿最大折角（）4根鉆桿累加折角（）325以下2.163771.75.74061.65.45081.44.36101.23.67111.1381312.69140.92.41016以上0.82.2導向孔實際曲線與設計穿越曲線的偏差不應大于1，且偏差應符合表1-3的規定表1-3 導向孔允許偏差（m）導向孔曲線出土點18、橫向偏差上下偏差橫向誤差縱向偏差3+1-23+9;-36.3.2 定向鉆對接穿越施工應符合下列規定：（1）對接穿越施工準備應符合下列規定：1) 施工前應進行現場調查，了解穿越段的地質資料及地下構筑物情況。2) 施工前應詳細了解穿越段施工的技術要求與所執行的規范及質量標準。3) 施工鉆機及配套設備宜提前進行維修保養，施工機具配置應齊全。4) 測量放線，根據設計交底（樁）與施工圖紙放出鉆機場地控制線及設備擺放位置線，應確保鉆機鉆桿中心線與入土點、出土點成一條直線。5) 施工場地應進行平整鋪墊，主鉆機施工場地面積宜為3600m2，輔助鉆機施工場地面積宜為1600 m2。（2）安裝主施工和輔助施工鉆機19、應符合下列規定：1)應將施工鉆機就位在穿越中心線位置上，主鉆機應就位于設計入土側，鉆機就位完成后，應進行系統連接、試運轉，保證設備正常工作。2)應按操作規程標定控向參數，宜在穿越軸線的不同位置測取，且每個位置應至少測四次，進行對比，并應做好記錄，取其有效值的平均值作為控向基準方位角值。3)開鉆前應做好鉆機的安裝和調試等準備工作，試鉆1根2根鉆桿后，確定系統運轉正常，即可正常鉆進。（3）安裝人工交流磁場應在穿越中心線上布置交流線圈，線圈寬度宜大于3倍穿越深度。（4）主鉆機可先進行導向孔鉆進，輔助鉆機可推遲時間開鉆，但應保證兩臺鉆機同時到達對接區域。（5）兩臺鉆機應分別就位與導向孔的入土點和出土點20、位置，進行導向孔穿越施工，兩鉆頭相交時，若使用軸向磁鐵，兩側鉆頭的橫向偏差和上下偏差均應小于2m；若使用旋轉磁鐵，兩側鉆頭的橫向偏差和上下偏差均應小于5m（圖1-1）。圖1-1 初控示意圖 （6）主、輔鉆機鉆頭相距在5m內后，主鉆機宜在其探頭和輔助鉆機的旋轉磁鐵相交并捕捉到裝在輔助鉆機鉆頭的磁鐵的信號后，根據計算機顯示探頭與旋轉磁鐵的相對位置，調整鉆頭方向，控制主鉆機鉆頭進入輔助鉆機鉆頭的孔內，輔助鉆機回抽鉆桿，主鉆機鉆頭跟進至完成導向孔施工。（圖1-2）。圖1-2 精控示意圖（7）每根鉆桿的折角應符合表1-2鉆桿折角表要求。（8）對接作業完成后，輔助鉆機應繼續后退鉆頭，主鉆機鉆頭應隨后鉆進，21、直至主鉆機鉆頭從出土側出土，完成全部導向孔作業。（9）對接穿越材料與設備見表1-4。表1-4 對接穿越材料與設備一覽表序號名稱規格單位數量備注1鉆機及配套設備大型套12鉆機及配套設備中型或小型套13泥漿回收裝置套24鉆頭9-1/2套25探頭套26目標磁鐵套17P2軟件套28控向線102米穿越長度29交流磁場線102米穿越長度2.56.3.3 擴孔應符合下列規定：（1） 最終擴孔直徑應根據不同的管徑、穿越長度、地質條件和鉆機能力確定。一般情況下，最小擴孔直徑與穿越管徑的關系應符合表1-5的規定。表1-5 最小擴孔直徑與穿越管徑關系表穿越管段的直徑（mm）最小擴孔直徑610管徑+300mm 注：管22、徑小于400mm的管線，在鉆機能力許可的情況下，可以直接擴孔回拖（2）擴孔宜采取分級、多次擴孔的方式進行；在地層條件及輔助設備允許的情況下，可適當減少擴孔級次。（3）擴孔過程中，如果發現扭矩、拉力較大，可采取洗孔作業；洗孔結束后，再繼續進行擴孔；擴孔結束后，如果發現扭矩、拉力仍較大，可再進行洗孔作業。6.3.4 回拖應符合下列規定：（1）回拖前，應完成下列事項：1）連接前應用泥漿沖洗鉆桿，確保鉆桿內無異物。2）連接后應進行試噴，確保水嘴暢通無阻。3）旋轉接頭內應注滿油，旋轉應良好。4）回拖前應對鉆機、泥漿泵等設備進行保養和小修。5）應進行防腐層外觀及漏點檢測。（2）管段回拖時，如果管徑大于4023、的情況下，宜采用浮力控制的措施。（3）回拖宜按下列要求采用發送溝或發送道的方式發送。1)采用發送溝方式時應符合下列規定：a 在回拖前，應將穿越管段放入發送溝。發送溝應根據地形、出土角確定開挖深度和寬度。一般情況下，發送溝的下底寬度宜比穿越管徑大500mm。b 管道發送溝內應注水。一般情況下，管溝內最小注水深度宜超過穿越管徑的1/3。c 采取措施，使管道入土角與實際鉆桿出土角一致。2)采用發送道（托管架）方式時應符合下列規定：a 根據穿越管段的長度和重量確定托管架的跨度和數目。b 托管架的高度設計須滿足預制管段彎曲曲率的要求。c 托管架的強度、剛度和穩定性應滿足要求。（4 ）回拖鉆具連接的順序宜24、為:鉆機鉆桿擴孔器 旋轉接頭 U型環 拖拉頭 穿越管段（5）回拖時宜連續作業。特殊情況下，停止回拖時間不宜超過4h。6.3.5 定向鉆穿越施工完畢后宜按照有關規范規定的方法，對穿越段外涂層電導率進行測試；測試宜在穿越完成15d后且穿越段管線與主管線連接前進行。6.3.6 定向鉆穿越段外涂層電導率檢測結果應按照表1-6進行評價。新建管線穿越段防腐層標稱電導率（即土壤電阻率為1000cm時的防腐層電導率）不應大于200S/m2或防腐層絕緣電阻R不應小于5000m2，若測試結果大于200S/m2或R小于5000m2時，應對穿越段管道附加陰極保護措施。表1-6防腐層標稱電導率與防腐層質量比照表標稱電導25、率（S/m2）防腐層絕緣電阻R（m2）防腐層質量評價100R10000優10020010000R5000良20010005000R1000一般1000R1000差6.3.7 施工完畢后，應清理場地，恢復地貌。6.3.8 泥漿應符合下列規定：（1）根據不同的地質條件，應在泥漿實驗室試配并確定不同的泥漿配方。（2）在施工過程中，應根據地質情況和鉆進工藝，調整泥漿的配方和泥漿的性能。（3）在整個施工過程中，泥漿宜回收、循環使用。（4）泥漿粘度的現場測量宜用馬氏漏斗，每2h測量一次。泥漿粘度應根據地質情況決定，也可按表1-7確定。表1-7 泥漿粘度表（s）泥漿性能地層類型松散粉砂、細砂及粉土密實粉砂、26、細砂層和砂巖、泥頁巖花崗巖等堅硬巖石層中砂、粗砂、卵礫石及礫巖層黏性土和活性軟泥巖層馬氏漏斗粘度（s）609050604055801203550塑性粘度PV（mPas）12158128121525612動切力YP（Pa）10510581036表觀粘度AV(mPas)152512208152035612靜切力G10 S/G10 min(Pa)510/152038/61226/510510/152025/38濾失量(ml)8128121020812812pH9.511.59.511.59119.511.59116.4環境保護及泥漿處理措施6.4.1穿越場地內，應設置移動垃圾筒和移動廁所，保持場地內27、清潔，防止污染當地環境。6.4.2在定向鉆施工前，先配制一定量的泥漿，并將泥漿樣本送到當地環保部門進行化驗，符合要求后方可使用。達不到環保要求時要更換泥漿用料，并重新配制泥漿進行化驗，直到配制出符合環保要求的泥漿。6.4.3鉆機場地與焊接場地的泥漿處理。1）在鉆機場地和焊機場地各挖一個排漿池，收集儲存返回的泥漿，用泥漿回收裝置將泥漿池中的泥漿回收再利用。2）根據不同的地質情況和施工中的返漿情況，進行泥漿回收作業時要采取各種必要的措施，保證回收泥漿的質量，回收返回泥漿時分離出來的泥沙等要有專門的堆放場地。3）定向鉆穿越施工完成后，租用泥漿車將剩余泥漿和回收返漿時分離出來的泥沙運送到當地山垃圾填埋28、場，曬干回填或作耕作土用。4）剩余泥漿外運時使用密封好的灌車運輸，防止運輸過程中泥漿灑落到路途上。6.4.4在入、出土點以外有泥漿漏失時，先挖泥漿坑或圍堰進行收集，穿越結束后拉運到指定排放場地排放。6.4.5穿越施工鉆孔、擴孔及回拖作業進行到河流水位線較淺的位置時，要控制泥漿的壓力，避免因壓力大造成泥漿漏失到河道內。6.4.6鉆機場地內的油罐區域使用磚墻進行隔離，油罐的進油口和出油口要采取防護措施，油罐底座為托盤形狀，防止加油或放油時有油灑落到場地內污染環境。6.4.7鉆機發動機、泥漿泵發動機、發電機等在加油時，要防止油品灑落地面污染環境。6.4.8施工中產生的工業垃圾要和生活垃圾分開存放，并29、運送到指定處理場所。6.4.9固定鉆機的地錨可以采用鋼管樁代替混凝土澆注，同時在修筑施工便道和施工場地時使用土工布，將施工對耕地的影響降低到最小。定向鉆穿越工程驗收7.1一般規定7.1.1 EPC分包商應由質檢人員對穿越質量進行檢驗，自檢合格后上報EPC、外輸管理部、PMC等，對穿越質量進行監督、檢查和驗收。鋪設后管線縱、橫斷面位置應符合設計要求。定向鉆鋪設光纜、油氣管道等不同材質的管線時，應按相應管道的要求進行驗收。7.2試驗與檢測7.2.1復測導向鉆孔起迄點的平面位置和高程。7.2.2導向孔軌跡測量應采用導向儀隨鉆測控深度、頂角、方位角、工具面向角等基本參數。7.2.3實鉆導向孔軌跡應符合設計軌跡要求，偏差應在設計允許范圍內。7.2.4配制泥漿現場檢測應包括下列內容：采用PH值試紙檢測配漿用水的PH值；采用泥漿密度計或泥漿密度秤檢測泥漿密度；采用馬氏漏斗檢測泥漿粘度；采用氣壓式失水儀檢測泥漿失水量。定向鉆穿越常用驗收表格模板詳見下頁