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1、大中型河流定向鉆穿越施工方案1工程簡(jiǎn)介該標(biāo)段大中型河流定向鉆穿越包括涪江定向鉆穿越和水磨河定向鉆穿越，穿越斷面共涉及兩條天然氣管道和一條光纜套管定向鉆穿越，分別為元壩-德陽(yáng)輸氣管道工程江油試驗(yàn)段建設(shè)項(xiàng)目的涪江管道D711定向鉆穿越和光纜套管D114定向鉆穿越，綿陽(yáng)-江油天然氣輸氣管線工程建設(shè)項(xiàng)目的涪江天然氣管道D323.9定向鉆穿越。涪江穿越入土點(diǎn)位于涪江西岸江油市九嶺鎮(zhèn)中和村4組，出土點(diǎn)位于涪江東岸江油市龍鳳鎮(zhèn)周脊村。光纜套管位于兩條天然氣管道中間，天然氣管道與光纜套管間距6m，涪江定向鉆穿越水平長(zhǎng)度878.4m，實(shí)長(zhǎng)884.15m，屬于水域大型穿越，管道防腐采用帶有防護(hù)層的三層PE加強(qiáng)級(jí)防2、腐層。入土角13.0，入土點(diǎn)卵石厚度約8.8m，采用開挖溝槽安裝81311鋼套管隔離卵石，鋼套管長(zhǎng)度為54m；出土角10.0，出土點(diǎn)卵石厚度約8.4m，采用開挖溝槽安裝81311鋼套管隔離卵石，鋼套管長(zhǎng)度為55m；鋼套管嵌入基巖不小于1m。水磨河穿越入土點(diǎn)位于水磨河南岸龍鳳鎮(zhèn)龍?jiān)拼?組，出土點(diǎn)位于水磨河北岸龍?jiān)拼?組。穿越斷面由東向西依次為本工程管道、元德輸氣管道和光纜套管，間距分別為10m和20m。穿越水平長(zhǎng)度315m，實(shí)長(zhǎng)317.35m，屬于水域中型穿越，管道防腐采用帶有防護(hù)層的三層PE加強(qiáng)級(jí)防腐層。入土角13.6，出土角8.0。為保證穿越成功，施工中嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定，各工種、崗3、位認(rèn)真負(fù)責(zé)，密切配合，做好充分準(zhǔn)備，仔細(xì)分析各種可能發(fā)生情況，制訂相應(yīng)處理措施，控向、司鉆制定鉆進(jìn)方案，保證導(dǎo)向孔曲線平滑；泥漿崗位全面掌握地質(zhì)資料按地層配制，保證鉆孔需要，使成孔良好。施工準(zhǔn)備2定向鉆穿越流程布管、組焊通球、試壓連頭回填附屬工程安裝竣工驗(yàn)收測(cè)量放線施工便道修筑地貌恢復(fù)作業(yè)帶開拓鉆機(jī)試鉆防腐管運(yùn)輸發(fā)送溝開挖鉆導(dǎo)向孔預(yù)擴(kuò)孔無(wú)損探傷陰保安裝管溝復(fù)測(cè)補(bǔ)口補(bǔ)傷管線回拖3施工準(zhǔn)備工作3.1定向鉆場(chǎng)地規(guī)劃由于本工程與元德輸氣管道試驗(yàn)段共同使用施工場(chǎng)地，定向鉆入土點(diǎn)即鉆機(jī)場(chǎng)地規(guī)劃為涪江穿越6400m2，水磨河穿越5600m2；出土點(diǎn)即回托場(chǎng)地包括回托操作和回托管道用地規(guī)劃為涪江穿越191004、m2，水磨河穿越12000m2。使用推土機(jī)或人工平整，布置鉆機(jī)場(chǎng)地和排漿池，其中安置鉆機(jī)部位鋪墊面積26m4m，保證鉆機(jī)的進(jìn)場(chǎng)就位，在穿越中心線的一側(cè)挖排漿池（20m15m2m）。焊接作業(yè)帶可利用部分線路段的施工作業(yè)帶寬度，自出土點(diǎn)前30m開始，長(zhǎng)度為穿越長(zhǎng)度+30m，組裝場(chǎng)地前30米用于管線連頭。 槽鋼 鉆機(jī)下方鋼板鉆機(jī)下方鋼板定向鉆場(chǎng)地規(guī)劃簡(jiǎn)圖3.2定向鉆段管道預(yù)制整個(gè)穿越段管道單獨(dú)進(jìn)行清管和試壓，試壓采用電動(dòng)柱塞泵，上水選用潛水泵和離心泵，試壓用水均就近河道提取，沉淀凈化后使用。試壓后安裝收發(fā)球筒，采用清管器清除管道內(nèi)殘余水分。3.3水力發(fā)射溝試壓合格的管道布置在定向鉆穿越入土點(diǎn)一側(cè)的發(fā)5、送溝內(nèi)，管溝充水，具備發(fā)送條件，進(jìn)行定向鉆拖管施工。完成穿越后若穿越段不能立即與兩端線路相連，應(yīng)在穿越段兩端焊上封頭，以防管內(nèi)進(jìn)入雜物。3.4排漿池、地錨準(zhǔn)備挖、砌排漿池2個(gè)（兩處穿越兩岸各1個(gè)），作為廢漿回收地，防止廢漿流散污染環(huán)境。排漿池的尺寸為：20m15m2m。挖地錨坑1個(gè)：尺寸為4m2m1.6m。穿越主管時(shí)地錨擋板前緊貼擋板均勻打8個(gè)8m長(zhǎng)，壁厚為10的槽鋼。在地錨前緊貼長(zhǎng)8米的鋼板樁,鋼管樁高出地面0.5米,在地錨和鋼板樁之間用8#槽鋼焊接牢固。 3.5管線回拖力計(jì)算及定向鉆設(shè)備選型由于各處定向鉆穿越長(zhǎng)度不等，根據(jù)設(shè)計(jì)說(shuō)明，及國(guó)內(nèi)、外的施工經(jīng)驗(yàn)，回拖力的值為計(jì)算回拖力的1.5-3倍6、計(jì)算，涪江管線回拖力約為64t，水磨河管線回拖力約為24t，施工設(shè)備性能見(jiàn)下表:主要施工設(shè)備性能表HBR206D-100Z鉆機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)功率495HP（369kw）最大扭矩68000Nm/31rpm 32000Nm/75rpm最高轉(zhuǎn)速75rpm入土角調(diào)節(jié)范圍8度22度最大穿越能力813mm 820米最大推拉力220000Ib（150T）最大擴(kuò)孔直徑1300mm鉆機(jī)結(jié)構(gòu)拖車式鉆機(jī)總重量43T（拖車安裝）泥漿主罐發(fā)動(dòng)機(jī)功率單臺(tái)425Hp（兩臺(tái)）最大流量21500L/min最大壓力25Mpa泥漿回收設(shè)備振動(dòng)篩、除砂器、除泥器4定向鉆施工工藝4.1鉆前準(zhǔn)備泥漿用料準(zhǔn)備:施工用淡水取河水放入水罐，經(jīng)沉淀后利7、用；膨潤(rùn)土及必要的添加劑及時(shí)運(yùn)到。鉆機(jī)及配套設(shè)備就位:將鉆機(jī)就位主管穿越中心線邊側(cè)。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。測(cè)量控向參數(shù)：按操作規(guī)程標(biāo)定控向參數(shù)，本穿越工程現(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。4.2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)。4.3鉆導(dǎo)向孔導(dǎo)向孔鉆進(jìn)注意事項(xiàng)首先進(jìn)行主管線導(dǎo)向孔鉆進(jìn)。導(dǎo)向孔的8、鉆進(jìn)是整個(gè)定向鉆施工的關(guān)鍵，需要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙鉆導(dǎo)向孔,鉆孔偏差符合設(shè)計(jì)要求。控向?qū)Υ┰骄燃肮こ坛晒χ陵P(guān)重要，并直接關(guān)聯(lián)到主管穿越，開鉆前仔細(xì)分析地質(zhì)資料，確定控向方案，泥漿與司鉆重視每一個(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。定向鉆鉆進(jìn)曲線應(yīng)嚴(yán)格按照穿越施工規(guī)范和設(shè)計(jì)圖紙曲線要求進(jìn)行，施工前應(yīng)進(jìn)行試鉆。其中，導(dǎo)向孔曲線與設(shè)計(jì)曲線的偏移量半徑不大于2m；出土點(diǎn)沿設(shè)計(jì)軸線的縱向偏差不大于穿越長(zhǎng)度的1%，且不大于3m；橫向偏差應(yīng)不大于穿越長(zhǎng)度的2%，且不大于2m。過(guò)程控制用HBR206D-100Z鉆機(jī)水平定9、向鉆機(jī)進(jìn)行本次穿越工程的主管線施工，按操作規(guī)程標(biāo)定控向參數(shù)，為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，在管中心線的2個(gè)不同位置測(cè)取，且每個(gè)位置至少測(cè)3次，進(jìn)行對(duì)比，并做好記錄；利用探頭對(duì)方位角進(jìn)行測(cè)量，可以保證穿越曲線的偏差滿足設(shè)計(jì)要求，為保證鉆導(dǎo)孔時(shí)呈“S”形我方應(yīng)用的是英國(guó)Sharewell公司生產(chǎn)的MGS定向系統(tǒng),確保出土位置準(zhǔn)確無(wú)誤，曲線平滑，在磁場(chǎng)干擾較大的地方可布線圈來(lái)滿足MGS定向系統(tǒng)的磁場(chǎng)的穩(wěn)定性。其鉆導(dǎo)向孔的鉆具組合是： 12齒鉆頭+7無(wú)磁鉆鋌+65/8鉆桿控向設(shè)備采用英國(guó)Sharewell公司生產(chǎn)的MGS定向系統(tǒng),在整個(gè)穿越過(guò)程中采用地面信標(biāo)系統(tǒng)(Tru-Trucker system)配合MGS 系10、統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確跟蹤定位,確保出土位置準(zhǔn)確無(wú)誤，曲線平滑。導(dǎo)向孔鉆進(jìn)示意圖4.4泥漿控制泥漿是定向穿越中的關(guān)鍵因素，施工時(shí)將針對(duì)不同的地層采用不同的泥漿，由于穿越地段有粉土層，地質(zhì)情況比較復(fù)雜，對(duì)泥漿的要求比較高，為克服對(duì)付這種不利因素，將采取以下措施：1）泥漿在各個(gè)階段所起的作用如下：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；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；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(rùn)滑能力，減少摩阻和扭矩；2）泥漿用于不同地質(zhì)狀況的應(yīng)對(duì)措施由于粘土層容易水化膨脹而導(dǎo)致徑卡鉆，針對(duì)該層，泥11、漿的失水性能是關(guān)鍵。因此，在提高粘度的同時(shí)加入定量的改性淀粉來(lái)控制失水；中砂層成孔性差，易沉砂，可在泥漿中加入正電膠，形成一種“液體套管”。為了確保泥漿的性能，使膨潤(rùn)土有足夠的水化時(shí)間，在用量不改變的情況下，采取增加泥漿儲(chǔ)存罐的數(shù)量，在此工程將使用1個(gè)配漿罐和5個(gè)泥漿攪拌罐。3）泥漿的配置水源就近用水龍帶取用河水，河水在水罐中沉淀、過(guò)濾后配漿。按照事先確定好的泥漿配比用一級(jí)膨潤(rùn)土加上泥漿添加劑，配出合乎要求的泥漿。使用的泥漿添加劑有：降失水劑、提粘劑和防塌潤(rùn)滑劑等。所加添加劑采用進(jìn)口的環(huán)保型食品添加劑，符合環(huán)保要求。4）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)20m15m2m返漿收集池，12、泥漿通過(guò)排漿池收集，經(jīng)沉淀之后處理。4.5預(yù)擴(kuò)孔4.5.1預(yù)擴(kuò)孔程序擴(kuò)孔采用分級(jí)進(jìn)行擴(kuò)孔，最小擴(kuò)孔直徑不小于1.5倍管道直徑。導(dǎo)向孔完成，鉆頭及蒙乃爾管（無(wú)磁鉆鋌）出土后及時(shí)拆卸，裝上檢查合格的14擴(kuò)孔器進(jìn)行預(yù)擴(kuò)孔。因穿越距離長(zhǎng)扭矩大，卸鉆鋌和鉆頭時(shí)，采用液壓卸扣鉗保證及時(shí)卸扣。對(duì)于光纜套管不需擴(kuò)孔就可以進(jìn)行鋼套管（D114）回托；對(duì)于本工程管線（D323）需進(jìn)行一次14刮刀擴(kuò)孔器擴(kuò)孔即可；對(duì)于元德輸氣管線穿越為了整個(gè)穿越萬(wàn)無(wú)一失，整個(gè)預(yù)擴(kuò)孔過(guò)程采用以下六級(jí)擴(kuò)孔。第一級(jí)采用14刮刀擴(kuò)孔器進(jìn)行第一次預(yù)擴(kuò)孔；第二級(jí)用20桶式式擴(kuò)孔器；第三級(jí)用26桶式式擴(kuò)孔器。第四級(jí)用32桶式式擴(kuò)孔器；第五級(jí)用3813、桶式式擴(kuò)孔器。第六級(jí)用42桶式式擴(kuò)孔器。預(yù)擴(kuò)孔鉆進(jìn)示意圖按穿越長(zhǎng)度及預(yù)擴(kuò)孔次數(shù)倒運(yùn)鉆桿，按程序進(jìn)行鉆桿、鉆具的清潔和連接。擴(kuò)孔工作完成后，將鉆桿與擴(kuò)孔器、旋轉(zhuǎn)接頭、卸扣、準(zhǔn)備好的回拖管段相連，進(jìn)行管線回拖作業(yè)。46管線回拖4.6.1回拖方式的選擇回拖是定向穿越的最后一步，也是最為關(guān)鍵的一步，在回拖時(shí)采用的方式是：鉆桿麻花鉆桿14（42）桶式擴(kuò)孔器+100T回拖萬(wàn)向節(jié)+100TU形環(huán)穿越管線。在回拖時(shí)進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，避免因停工造成阻力增大。管線回拖前要仔細(xì)檢查各連接部位的牢固，并在100T回拖萬(wàn)向節(jié)和回拖管道之間增加兩個(gè)抗拖力為100T的卸扣，調(diào)整在回拖過(guò)程中的角度。回拖前檢查:按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求對(duì)14、管線檢漏,以規(guī)定電壓不擊穿為合格,管道入土前設(shè)專人仔細(xì)檢查處理。4.6.2回拖管線檢查合格后，將準(zhǔn)備好的回拖管頭焊接到管線上，并進(jìn)行加強(qiáng)，保證拖管頭焊接牢固（最大抗拖力在100t以上）；然后將回拖管段放進(jìn)發(fā)送溝中準(zhǔn)備回拖，管線入溝時(shí)注意保護(hù)好防腐層，避免劃傷擴(kuò)孔器。內(nèi)各通道及各泥漿噴嘴是否暢通，確認(rèn)合格后方可以連接。管線回托示意圖4.7剩余泥漿的計(jì)算與處理4.7.1根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，鉆導(dǎo)向孔有10%左右的剩余泥漿，預(yù)擴(kuò)孔有30%左右的剩余泥漿，回拖管線有40%左右的剩余泥漿。4.7.2以上的泥漿將采用泥漿回收系統(tǒng)進(jìn)行回收確保泥漿的二次重復(fù)利用，并達(dá)到HSE的質(zhì)量、安全、環(huán)保要求。5環(huán)保措施及泥15、漿處理5.1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(dāng)?shù)丨h(huán)保部門進(jìn)行化驗(yàn)，符合要求后方可使用；達(dá)不到環(huán)保要求時(shí)要更換泥漿用料，并重新配制泥漿進(jìn)行化驗(yàn)，直到配制出符合環(huán)保要求的泥漿。5.2鉆機(jī)場(chǎng)地與焊接場(chǎng)地的泥漿處理：在鉆機(jī)場(chǎng)地和焊機(jī)場(chǎng)地各挖一個(gè)排漿池，收集儲(chǔ)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。本工程中焊接場(chǎng)地的泥漿通過(guò)光纜套管輸送到鉆機(jī)場(chǎng)地泥漿池再利用。根據(jù)不同的地質(zhì)情況和施工中的返漿情況，進(jìn)行泥漿回收作業(yè)時(shí)要采取各種必要的措施，保證回收泥漿的質(zhì)量，回收返回泥漿時(shí)分離出來(lái)的泥沙等要有專門的堆放場(chǎng)地。定向穿越施工完成后，租用泥漿車將剩余泥漿和回收返漿時(shí)分離出來(lái)的泥沙運(yùn)送到當(dāng)?shù)乩盥駡?chǎng)，曬干回填或作耕作土用。剩余泥漿外運(yùn)時(shí)使用密封好的灌車運(yùn)輸，防止運(yùn)輸過(guò)程中泥漿灑落到路途上。在入、出點(diǎn)以外有泥漿漏失時(shí)，先挖泥漿坑或圍堰進(jìn)行收集，穿越結(jié)束后拉運(yùn)到指定排放場(chǎng)地排放。穿越施工鉆孔、擴(kuò)孔及回拖作業(yè)進(jìn)行到魚塘位置時(shí)，要控制泥漿的壓力，避免因壓力大造成泥漿漏失到魚塘內(nèi)。