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给水、污水管道穿越南水北调中线干线工程施工组织设计.docx

三个技术方案包括六个单体施工技术方案

线路交接桩、测量放线施工措施

进场道路修筑、作业带清理扫线措施

工程勘察通用规范(GB 55017-2021)解读.pdf作业场地平整、泥浆池开挖技术措施

2、河流穿越施工整体工艺流程

3.3.2作业带清理平整

1）入土侧作业带清理平整

入土侧需清理平整钻机作业场地70×60m(长×宽）。

作业带清理采用推土机将表层土推到作业场地的四周，然后用推土机来回碾压三遍以增加场地的承载力，然后在规划好的钻机场地内需要放置设备的地方和场内通道上铺垫一层枕木到或钢管排，以保证设备的进场运行和钻机等的就位安装。

场地平整完后再在作业场地四周（除进场道路外）采用围栏进行围护处理围栏用Ф30左右的镀锌管和彩条布制作。每根镀锌管长度为3m，彩条布宽度为2.0m。镀锌管沿着作业场地四周每隔3m布置一根，彩条布采用绑扎铁丝绑扎在镀锌管上。

2）出土倒作业带清理平整

出土侧需要操作场地为30 ×60m.

管线焊接设备通道采用挖掘机进行来回行走碾压三遍，以提高作业带地基土的承载力，保证焊接设各和运管设各的通行。在地下水较浅且地基较软的地段用钢板进行铺垫。

3.4.1在工程验收前，应对照工程开工扫线前记录的地形地貌，将作业带内设备、车辆行走的公共通道、水渠中的所有施工材料和杂物清理干净。

3.4.2将施工过程中产生的焊条头、砂轮片、补口补切片边角料、油漆桶等所有废弃物收集起来并从作业带上清理走，不得将其掩埋在管沟内。

3.4.3对施工中损坏的围栏进行修复。

3.4.4对施工中开挖的道路路面进行恢复。

3.4.5及时拆除施工中搭建的各种临时设施。

3.4.6对于清出的淤泥应运送到当地政府指定的地点集中堆放处理。

3.4.7应及时将施工占用的耕土复耕。

3.4.8地貌恢复工作过程中应用照相机、录像机等拍摄地貌恢复后的情况。

3.4.9地貌恢复工作应与当地地方政府结合共同完成。

工艺流程：防腐管的交接—管道运输→布管→管口清理→坡口加工→组装焊接→焊缝质量检查与返修→防腐管补口、补伤→管道吹扫试压→管道下沟→管道连接→发送沟注水→管道回拖→连接段施工→通球测径→管口封堵

本次主管道定向钻施工大体可分为3个阶段：钻导向孔；扩孔、洗孔、测孔，修孔；管道回拖。

钻导向孔时，由于大钻杆刚度大，适合长距离穿越，但是他的钻进阻力和旋转扭矩也较大，小钻杆虽然刚度小，钻进距离短，但在满足刚度要求的前提下钻进阻力小，旋转扭矩也小，所以采用钢性较强的钻杆钻进。

综合以上分析本工程选用宝钢生产S135级5’钻杆作为本工程施工用钻具。

5.1.1钻具的连接方式如下

入土侧：GD1600钻机→钻杆→泥浆分流器→无磁钻铤→无磁短节→泥浆马达→牙轮钻头

5.1.2泥浆马达选用5LZ172型螺旋钻具，性能参数见下表

开钻前仔细分析地质资料，确定控向方案，泥浆与司钻重视每一个环节，认真分析各项参数，互相配合钻出符合要求的导向孔，钻导向孔要随时对照地质资料及仪表参数分析成孔情况，达到出土准确，成孔良好。

5.1.3导向孔穿越精度保证措施

根据设计和地勤依据本工程管道坐标轨迹

本工程穿越南水北调干渠管道坐标轨迹如下

入土点坐标（X=4100100.060，Y=537530.350）；

出土点坐标（X=4100104.520，Y=537987.210）；

入土点坐标（X=4100120.220，Y=537546.750）；

出土点坐标（X=4100124.500，Y=537985.010））

5.1.4导向系统主要原理

导向系统是依靠地磁场进行导向的，由于地磁场容易受到地面磁性物质(如河流上通过的船舶、高压线等）的千扰，导致控向出现偏差，针对这一问题的解决方法是采用在地面布设一个强磁场线圈或使用磁靶对钻头进行辅助定位，确保导向精度。

GPS钻头跟踪测量仪最大测量深度60，可置于水中，深度测量精度0.5m,GPS定位精度＜2m。

GPS钻头跟踪测量仪工作原理：

根据出、入土点标定的GPS坐标，建立穿越中心线的GPS坐标系，GPS钻头跟踪测量仪发射磁信号，钻头探测器接收到信号后，由计算机计算出钻头相对穿越中心线的相对位置。

控向系统的原理是，在无磁钻挺内探头中的加速度计和磁力计，对影响它的磁场的磁通量、磁场强度进行采集、分析，从而计算出探头的位置。一般的控向系统操作，是把地球磁场作为采集、分析的对象。由于地球磁场的微弱性、不稳定性和易干扰性，导致了加速度计、磁力计采集的数据有一定的波动和误差。因此，增加磁场强度和磁通量，可以明显地改善加速度计、磁力计采集数据的准确性，从而提高控向的精度。

5.2.1主要施工设备、机具

5.2.2主要施工工艺

本项工程的导向孔套管的施工采用套钻套管的方案，首先钻导向孔至水平段，然后更换钻具，安装套管钻头，套进导向孔的钻杆，沿钻杆方向套钻套管，当一根套管钻到位置后，套管自锁卡头随钻机退回，再装卡套管到焊接平台上，由外对口器固定后开始焊接，两台半自动焊机同时工作，焊接时间约25～35分钟，焊接结束后，重复上次工序，继续套钻钻进，直到套钻到设计长度，然后卸下套管卡头，恢复导向孔的正常钻进工序。

钻机顶管机联合施工示意图

主顶油缸的活塞杆完全缩回缸筒，推力箱处于起始位置，将套管放置在滑轨中间的马鞍架上，螺旋钻杆和钻头预先放置在套管中，操纵液压阀驱动主顶油缸，推力箱缓缓推动套管向下运动，插入土中，钻头和螺旋钻杆正转切削岩土并将它们从套管中排出，套管随之顶进，活塞杆完全伸出后，操纵液压阀使其缩回，在推力箱和套管之间安装顶管过度节，第一过度节长度略小于主顶油缸的一个行程，然后顶管机推动第一过度节，通过第一过度节推动套管向下运动，然后依次安装第二过度节、第三过度节、第四过度节，过度节长度依次为主顶油缸行程的1～4倍—100mm的长度。通过安装过度节顶进，使推力箱与第一套管口之间的距离能够容纳第一根套管后，开始安装第一根套管、第二根套管与第一根套管焊接，顶入过程与第一根相同。

安装第一节套管非常重要，它的精度直接影响到后续套管的顶入精度，亡的入土角经测量无误后准备顶入第二根套管。

5.2.4夯管锤设备及技术参数

根据穿越工程的实际情况，在穿越距离超长的特定条件下，减小扩孔器的级差，增多扩孔次数，加快预扩孔速度：

根据扩孔情况，每一次扩孔后部进行一次洗孔，如果在扩孔过程中发现有抱钻杆情况，适当增加洗孔次数。

扩孔完成后或在扩孔、洗孔过程中，在钻杆之间安装测孔器，可随时在孔洞进行测量。若孔的参数有不满足规范及回拖管线的角度要求，针对有问题的部位进行修孔，做到有的放矢。

测孔器甴传感器、数据处理、存储和电池舱几个部分组成，可在施工的任何阶段对孔的参数叫倾角、方位角）进行测量，探测器出土后与计算机进行数据通讯，由计算机分析测孔数据，对钻孔进行评定。

由于地层软硬不均，扩孔过程中，扩孔器在软地层下叨量大，在硬地层下切量小，容易出现台阶，当孔径扩至600mm后，进行测孔作业，如果存在台阶孔的现象，采取修孔措施，保证回拖前孔的平滑。

修孔时，由一端的钻机驱动修孔切削头，另一端的钻机驱动管道扶正段，管道扶正段内安装有探测器，根据孔内的实际情况有针对性的进行修孔，并将修正后的孔型的参数传至地面计算机，如果一次修正不能达到要求，可将切削头退至修正的起始位置，再次进行修孔，直到达到要求为止。

一切准备就绪后，开始正式回拖，回拖时应尽量减少管线在孔内完全静止的时间。

5.5.2回拖管的支撑和发送

1）在回拖作业时，增加泥浆润滑剂，使高润滑泥浆像薄膜一样附着于防腐层表面，减少了拖阻力。

2）回拖前后，准备好补口、补伤扫和器具及电火花检漏仪，安排专人巡视管线。

5.5.3确保管线回拖顺利的措施

(1）确保导向孔平滑、顺畅、满足设计曲率半径的要求，并避免出现S弯。

(2）最后一次清孔前对钻机等主要设备进行一次全面检查和维护保养，托管前再进行系统检查，确保回拖过程中设备不出现问题。

(3）管线回拖采用发送沟的方式进行。发送沟采用挖掘机作业加人工修整，其尺寸为上口宽1.5m、下口宽1.2m、深1.2m在挖发送沟时，发送沟轴线必须与穿越轴线在同一条直线上，并计算好管线进入孔洞的这一段发送沟的坡度，确保发送沟与穿越孔洞的圆滑平缓。

(4）及早做好拖管的各项准备工作，在各项工作准备好后，再进行最后一次扩孔清孔，尽量压缩扩孔完成后和回拖前的停工时间，减少风险、若停工时间超过24小时、需要再进行一次清孔后再回拖。

(5）调整好管道的入孔角度，与出土角保持一致，避免因管线弯曲造成应力过大而使回拖困难，根据施工实际情况，可将洞口沿轴线方向前挖20米左右，以达到降低支撑高度、管道入洞容易的目的。

(6）通过调整泥浆性能，提高泥浆悬浮、携带、润滑、固孔、堵漏等功效。适当增加聚合物含量，提高泥浆的悬浮和固孔能力加入泥浆流变剂，使泥浆在较高的粘度下保持良好的沢动性，提高携带能力，降低粘滞力；加入润滑剂减小摩阻，对上部砂层起到良好的封闭作用。

（7）在回拖时进行连续作业，避免因停工造成卡钻。回拖前仔细查检查旋转接头、连接头、扩孔器的连接，确定连接牢固方可回拖，回拖时两岸要加强联系，协调配台将管线敷设到预定位置。

5.6管线回拖防腐层保护措施

5.6.1由防腐作业人员配合管线回拖作业，在管道回拖前对管道防腐层做全面的电火花检查，对破损进行及时补伤。在回拖过程中，随时检查管道防腐层与防腐套是否有破损。一旦发现防腐层遭到破坏、立即对破损处进行处理，并找处防腐层破损的原因，及时排除危害。

5.6.2本工程采用管道发送沟回拖。开挖发送沟时要控制发送沟中心线与管道穿越轴线相重合，发送沟沟底断面曲线与管道自由弹性曲线半径一致。发送沟开挖完成后，要仔细检查发送沟内是否有塌方，沟底是否平整，发送沟内不得有石块、树根和其他坚硬物。

5.6.3在管道回拖之前，再次采用扩孔器对孔道进行回拖清理，目的是将孔内孔底沉积物清出孔内，同时对扩好的孔壁再次进行护壁加固润滑处理，保证管道的顺利回拖。

5.6.4使用多台吊管机将管道放入发送沟，管线下沟时，注意不要让施工设备刮碰到防腐层，并设专人指挥。下沟时吊点距离要符合设计要求，管道下沟采用大吨位尼龙吊带，防止与管道发生硬接触，损伤防腐层。

5.6.5管道下沟后，向管沟内注入清水，使管线浮起，检查测量发送沟内水的深度，以确保管道底部与沟底接触摩擦而划伤防腐层。

5.6.6大口径管道的刚性较大，开挖的入孔槽深度和长度要满足管道入洞时的曲直半径要求，入孔槽深度不小于4m，以保证管线顺利进入扩好的空洞中，并能防止划伤防腐层。

5.6.7在出土点一侧，管道入孔前与地表面接触部分，表层土内不能夹有石块、硬物等，避免管道入孔时划伤防腐层。

5.6.8回拖过程中，使用的泥浆必须符合规定的要求，并与穿越段地质条件相匹配，保证孔内的光滑性使用的泥浆量必须保证充满整个孔洞，尽量在回拖时使管道在孔洞内处于漂浮状态，减少管道在孔洞内与孔洞壁间的磨擦，防止在孔洞内管道防腐层被损伤。

5.7回拖时防抱管措施

在回拖过程中出现阻力大的时候，采取以下措施

1）采用推管机在回拖管洞口的30米处助力向前推，最大推力300t；

2）使用钻机拉滑轮组进行拔管，滑轮组最大拉力500t；

3）使用钻机结合夯管锤进行拔管，夯管锤最大敲击力10OOt。

5.8定向钻穿越泥浆方案及泥浆处理措施

泥浆系统由泥浆搅拌罐、泥浆泵、泥浆反循环渣浆泵、泥浆沉砂池、泥浆回收处理系统几部分组成。泥浆工作循环示意图如下

各部分详细参数描述如下

泥浆搅拌罐由罐体、搅拌电机、减速机、搅拌器和管道泵组成。

搅拌电机功率2×4.5KW

数量：入土点场地配置1台

选用型号的泥浆泵MP2500型1台，最大泥浆排量2500L/min。

38北京XX大厦室内装饰工程施工组织设计技术参数发动机功率：198KW,最高泥浆压力5MPa。

5.9.1泥浆工艺设计

泥浆配置的水取自一口自己打的水井。

泥浆室内试验主要为解决穿越过程中，井水配浆，钻屑携带，钻屑悬浮，保护孔壁，防止漏、塌、卡、润滑等问题。选择最佳泥浆体系，确保穿越工程安全顺利进行，选择最佳处理方案的试验方法：

1）选择配浆土的合适容量及有效水化时间

2）选择增粘剂，防塌固壁剂的使用限量

3）选择润滑剂的使用效果及限量

本次穿越工程地质主要为夹粉质黏土层、粉砂、黏土

针对砂层，其主要特点是结构松散、泥浆漏失大、不可压缩；不稳定、易塌方，不成型。此时泥浆配制主要是通过增加泥浆粘度，封堵孔壁，减小水和泥浆的漏失，孔壁可以得到保护，成孔得到保障，另外，以高分子聚合物作骨架，低分子聚合物作交联，形成网架结构，以获得高质量的泥饼而稳定砂土层结构；液体无机正电胶的重要流变性特点是具有固/液双重性，即体系静止时数据中心场地基础设施运维管理标准.pdf，呈固体性能，外力作用下有弹性；但一经受到剪切扰动，体系即可在瞬间转化为流体，因而表现出其流变参数特点为：低剪切粘度高，高剪切粘度低，动切力大，三转、六转值大而相接近，初终切相接近，剪切稀释指数Im值高，动塑比值大而水眼粘度低等流变参数特征。显然，这样的流变学性质对泥水体系来讲是十分可贵的。这种流变性一是不会大幅降低水马力，二是可以充分携带泥砂，即使泥浆处于静止状态，泥砂也能悬浮于泥浆之中。