定向钻穿越×××公路和某公路工程施工设计方案

1、.XXXXXXXX 工程定向钻穿越 XXX 路和 XX 路施工方案编制人：审核人：审批人：word 版本.编制单位： XXXXX 油建工程有限公司 （盖章）2016年12月20日word 版本.施工组织设计/ 方案工程名称 ：SHGD01-17审批页单位工程名称 ：我方已根据施工合同的有关规定完成了工程施工组织设计 / 方案的编制 ，并经我单位上级技术负责人审查批准 ，请予以审查 。附：项目经理 ：（公章）年月日专业监理工程师审查意见：专业监理工程师 ：年月日总监理工程师审核意见 ：word 版本.总监理工程师 ：（公章）年月日建设单位意见 ：项目负责人 ：（公章）年月日目录一、编制依据51.

2、1、业主提供的资料51.2、施工现场踏勘资料51.3、定额文件51.4、国家现行的法律、法规 、地区颁发的安全、消防、环保 、文物等管理规定51.5、施工技术标准及验收规范5word 版本.二、施工方案 .72.1、工程概况 .72.2、自然地理条件 .72.3、主要工程量 .92.4、施工准备 .92.5、主要设备 、材料情况 .102.6、工程施工方案 .132.7、穿越应急预案 .212.8、主管组装焊接 .222.9、补口 、补伤 .242.10 、泥浆的处理 .27三、施工准备工作 .283.1、技术准备 .283.2、物资准备 .283.3、施工人员及设备准备 .283.4、现场准

3、备 .28四、项目质量保证措施及HSE 管理措施 .294.1、质量保证体系 .294.2、质量检测及控制程序 .314.3、 HSE 管理体系 .34五、环境保护措施 .435.1 环境保护计划的制定、实施及监督 、检查 .43word 版本.5.2、施工现场环境保护措施.435.3、施工设备环境保护措施.445.4、营地的环境保护 .455.5、水土保持措施 .45六、工期保证措施 .476.1计划控制 .476.2现场控制 .48七、冬雨季施工及防洪措施 .507.1、冬雨季的焊接作业 .507.2、冬雨季的穿越作业 .507.3、 HSE 管理措施 .50八、施工平面布置图及计划 .5

4、28.1施工现场平面布置图 .52word 版本.一、编制依据1.1 、业主提供的资料1.1.1 XXXXXXXXX 工程施工地质报告。1.1.2 XXXXXXXXX 工程施工图资料。1.2 、施工现场踏勘资料1.2.1 XXXXXXXXX 工程现场踏勘情况1.2.2 XXXXXXXXX 工程现场人文、自然、社会调查情况1.3 、定额文件1.3.1石油建设安装工程预算定额等1.4 、国家现行的法律 、法规、地区颁发的安全 、消防、环保、文物等管理规定1.4.1中华人民共和国环境保护法（20140424 ）1.4.2中华人民共和国石油天然气管道保护法（20100625 ）1.4.3中华人民共和国

5、安全生产法（20141201 ）1.4.4中华人民共和国职业病防治法修正本 （ 20111231 ）1.4.5中国石油化工集团公司HSE 管理体系 1.4.6油气长输管道安全管理规定1.5 、施工技术标准及验收规范1.5.1油气长输管道工程施工及验收规范（GB50369-2014 ）1.5.2钢质管道焊接及验收（SY/T4103-2006 ）1.5.3石油天然气金属管道焊接工艺评定（SY/T0452-2012 ）1.5.4施工现场临时用电安全技术规范（JGJ46-2005 ）1.5.5钢制管道封堵技术规程第1 部分：塞式 、筒式封堵 （SY/T6150.1-2011）word 版本.1.5.6

6、中石化用火作业安全管理规定（中国石化安 2011719号）1.5.7油田企业工业用火作业安全规程（Q/SH0524-2013）1.5.8中石化石油工程建设有限公司直接作业环节安全管理规定（中石化石工建安201564号）word 版本.二、施工方案2.1 、工程概况2.1.1 、工程概况XXXXXXX2.2 、自然地理条件2.2.1 、地形地貌XXXXX2.2.2 、地质情况2.2.2.1 穿越地层分布根据野外钻探成果，依据场地岩土的成因、岩性及物理力学性质，将本场地钻探揭露深度范围内的地层划分为5 层，现自上而下分述如下：层素填土 （ Q4ml ）：黄褐色 、灰白色 ，松散 稍密，稍湿 ，主要

7、由粉质黏土、粉土组成 ，含少量圆砾 ，次棱角状 ，级配差 。 该层在整个穿越场地均有分布，层底深度0.90 2.30m ，层厚0.90 2.30m ，层底标高24.44 29.95m 。层粉质黏土 （ Q4al+pl ）： 黄褐色 ，可塑，含灰白色条带、锈斑及少量碎石，干强度高 ，韧性低 。 该层在大部分场地有分布，层底深度2.20 3.50m ，层厚 0.70 2.50m ，层底标高21.94 28.85m 。 1 层全风化砂质泥岩 (K)：紫红色 、灰褐色 ，砂泥质结构 ，层状构造 ，主要矿物成分为高岭石等粘土矿物 ，含少量石英 、云母 ，泥质胶结 ，局部含角砾 ，粒径 3 10mm ，岩

8、石强度低 ，岩芯呈土状 。 局部夹强风化泥岩 ，岩石强度中 低，岩芯呈柱状 。 该层仅在 C01 和 C02 钻孔有分word 版本.布，层底深度3.00 3.80m ，层厚 0.70 1.40m ，层底标高27.45 28.01m 。 2 层强风化砂质泥岩 (K)：紫红色 、灰褐色 ，砂泥质结构 ，层状构造 ，主要矿物成分为高岭石等粘土矿物 ，含少量石英 、云母，砂泥质胶结 ，岩石强度中 低，岩芯呈块状 、短柱状 ，该层仅在 C01 和 C02 钻孔有分布 ，层底深度 6.80 7.60m ，层厚 3.00 4.60m ，层底标高 24.01 24.45m 。 3 层中风化砂质泥岩 (K)：

9、紫红色 、灰褐色 ，砂泥质结构 ，层状构造 ，主要矿物成分为高岭石等粘土矿物 ，含少量石英 、云母，砂泥质胶结 ，岩石强度中等 ，岩芯呈柱状 、短柱状 ，该层仅在 C01 和 C02 钻孔有分布 ，层底深度 13.60 14.00m ，层厚 6.4 6.80m ，层底标高 17.61 17.65m 。1 强风化凝灰岩 ：黑紫色 、灰绿色 ,凝灰结构 ，块状构造 ，晶屑玻屑含量小于10% ，晶屑以石英 、长石及少量暗色矿物组成，岩芯呈块状 、短柱状 ，岩石强度中等。 2 中风化凝灰岩 ：紫红色 、灰白色 ，凝灰结构 ，块状构造 ，晶屑玻屑含量小于 10% 。晶屑以石英 、长石及少量暗色矿物组成

10、,岩芯呈柱状 、短柱状 ，锤击声清脆 ，岩石强度较高 。2.2.2.2 场地地震效应拟建场地所在区域属华北板块与扬子板块结合带之胶（南） 威海造山带 ，区域显示造山带主要发育韧性剪切带及脆性断裂构造，褶皱构造不发育。区域内出露的基岩主要为晚元古界花岗片麻岩 ，燕山期花岗岩，及晚期中基性岩脉，部分区域被第四系海陆相沉积层覆盖。拟建场地所在区域涉及长江下游 南黄海地震带和郯庐地震带，拟建场地离郯庐地震带约60km 。 区域范围内共记录到Ms 4.7级的地震44 次，最大地震为1668 年山东郯城8.5 级地震 。区域地震活动具有与华北地震区一致的平静期、活跃期 ，区内未来100 年内可能发生67

11、级地震，最大震级可达7.5 级 。 近场区地震活动较弱，未记录到历史强震，自 1970 年以来仅记录到3次 ML2.0 级以上地震 。 场地遭受的最大历史地震影响为度，是由 1668 年郯城地震引起的。总word 版本.体上拟建场地区域稳定性较好。根据中国地震动参数区划图（GB18306 2001 ）， 穿越段所在区域地震动峰值加速度为0.05g ，特征周期 0.45s ，相应地震基本烈度为度。根据 建筑抗震设计规范（ GB50011-2010 ）附录 A，拟建场地抗震设防烈度为6 度，设计基本地震加速度值为0.05g ，设计地震分组为第三组。 设计特征周期为0.45s 。 综合考虑 ，九赵路

12、 - 建设路穿越段可按6 度设防 。2.2.3 、穿越地层穿河段管底设计标高最深为-15 米，管道设计标高12 米 。管道选择从 2 中风化凝灰岩层中通过 。定向钻穿越水平长度为561.5m ，实长 563.8m 。2.2.4 、设计参数确定穿越管段的出 、入土角根据穿越地形、地质条件和穿越管径的大小确定，入土角为 9 ，出土角为 6，穿越段敷设的曲率半径取1500D ，即 1066.5m 。 定向钻穿越水平长度为561.5m ，实长563.8m 。2.3 、主要工程量定向钻穿越主要工程量序号主要项目单位数量备注一线路长度1 711 12 L415M管道定向钻穿越段m500.5水平长度2.4

13、、施工准备2.4.1 施工前了解穿越点的地质情况和地形地貌，掌握穿越的结构、设计深度要求，进行技术交底 。2.4.2 检查施工顶管设备、配套设备及各种施工机具和穿越套管是否齐全完好。2.4.3 施工材料准备齐全，穿越套管检验合格并经监理工程师认可。穿越主管线使用正确，质word 版本.量符合设计要求 。2.4.4按照施工计划及时向业主、监理工程师 、公路部门递交施工方案，审批通过后办理 “穿越施工许可证 ”。2.4.5查明穿越段地下是否有管道、电缆 、光缆等障碍物 。2.4.6安装安全警示和安全防护设施。2.4.7平整场地 、修筑施工便道 ，并在施工地点划好临时作业区 。2.4.8检查校正测量

14、仪器的精确度。2.4.9施工现场 HSE 标识 、措施到位 ，经 HSE 部检查办理 “受限空间 HSE 作业许可票 ”。2.5 、主要设备 、材料情况2.5.1 、主要设备情况穿越机组设备配备计划序号设备名称规格型号单位数量备注1水平定向钻机ZT-300套1定向钻穿越施工2发电机250KW台1提供工地用电3发电机100KW台1泥浆回收系统用电4发电机30KW台1水泵用电5泥浆泵3HS-280台1配置泥浆6泥浆罐自制个4盛放泥浆7板车辆1倒运钻杆8皮卡辆1拉运扩孔器等钻具word 版本.序号设备名称规格型号单位数量备注9全站仪科力达台1测量放线2.5.2 、定向钻机性能表ZT-300 钻机发动

15、机功率750kw最大推拉力300T最大扭矩120000Nm最高转速90rpm入土角调节范围8 度17 度钻机结构整体式钻机总重量70T泥浆系统泥浆泵兰州盛达280 ， 1 台最大流量有效排量1200L/min泥浆回收系统沧州中油固控设备有限公司ZCNQ-100 10 。2.5.3 、主要材料定向钻穿越用料序号名称规格型号单位数量备注1膨润土T8002CMCT13word 版本.3纯碱T94烧碱T95泥浆润滑剂T86柴油T987汽油T208液压油T19丝扣油T0.610水龙带4m40011电源线95mm2m40012信号线6mm2m1500加强级13滤网40 目片5514滤网60 目片5515滤

16、网80 目片5516枕木200 180 2000 mmm35017槽钢20m10018角钢20m2019钢板10m 2m 0.025m块1020场地围栏m40021混凝土T2022钢板8m 2m 20mm块10铺垫场地进场路23土工布6m 100mm6000word 版本.24扩孔器12 -39 个各一个25桶式扩孔器34 个12.5.4 、劳动力需求计划定向钻穿越机组人员配备计划序号岗位（工种）名称人数备 注1机组长1负责定向钻施工全面管理2技术员1负责施工作业技术管理 ,兼数字化管道数据采集3安全员1负责定向钻施工作业 HSE 管理4质量员1负责定向钻施工作业质量管理5控向1导向孔作业 ，

17、兼测量及管线就位管理6司钻工2操作钻机作业7泥浆工3配置泥浆及检测泥浆8电工1场地内发电及电路维护9起重工1吊装设备及倒运钻杆10电焊工1钻具维修11司机112普工613合计（人）202.6 、工程施工方案word 版本.2.6.1 、穿越施工工艺流程2.6.2 、测量放线根据设计交底 （桩）与施工图纸放出钻机场地控制线及设备摆放位置线，利用全站仪或GPS通过轴线点精确定位，确保钻机中心线与入土点、出土点成一条直线。2.6.3 、进场道路及场地的平整2.6.3.1 进场道路及场地平整word 版本.使用挖掘机平整40m 40m 的钻机场地 ，场地四周 （入场道路处除外）挖 0.5m 宽 0.5

18、m 深的排水沟 。 钻机场地平整完成后，四周设置安全警示标志。钻机进场临时便道，根据现场实际情况充分利用当地现有道路，可对其扩宽 ，在不具备进场道路时 ，修筑施工便道，路宽 6m 。对于雨水较多地区及水网地带，首先 ：用白石灰放出到入土点作业区的6m 宽路，用单斗和人工将白石灰范围内地表上的障碍物清理干净，在路面用土工布全部铺垫，上面并排铺垫1.2m宽 10m 长的钢管排 。 在施工便道过沟时，预先埋设水泥涵管，然后填上土 ，在盖上土工布 ，最后在铺垫 =16mm钢板。然后：用白石灰将入土点作业区60m 60m 放线标识 ，挖掘机配合人工清理作业区中的障碍物 。 在作业区边线用挖掘机开挖排水沟

19、0.5 m 0.5m ，通向路边排水沟。施工便道结构如下：200mm碎石土素土夯实会车点2%2%m0024m断面图其中部分较软路基在铺垫2 块 1.2m 10m 管排 。2.6.3.2 出土点作业场地及进场便道使用挖掘机平整30m 30m 作为出土点作业场地，保证钻杆 、发电机等机具设备进场就位。出土点侧临时便道，根据现场实际情况充分利用当地现有道路，可对其扩宽 ，在不具备进场道路时 ，修筑施工便道，路宽 6m 。对于雨水较多地区及水网地带施工方法同入土点。2.6.3.3 管线作业带及进场便道word 版本.穿越管段的出 、入土角根据穿越地形、地质条件和穿越管径的大小确定，入土角为 9 ，出土

20、角为 6，穿越段敷设的曲率半径取1500D 。2.6.3.4 地锚坑及排浆池挖泥浆坑 2 个，入土端 20m 20m 一个 ，出土端 20m 15m 一个 。 泥浆池开挖完成后再在表面铺彩条布 ，防止泥浆渗漏 。挖地锚坑1 个，采用混凝土预制，钻机场地锚箱尺寸为4m 2m 1.5m ，为切实保证地锚的稳定性 ，采用了地锚挡板（ 12m 2m 20mm ）与水泥地锚相结合安装的方式，并在地锚挡板之前夯入起加强作用的20A 槽钢 ，在水泥地锚内安装好地锚箱之后，可确保钻机承受回拖时的巨大拉力 ，处于稳固的工作状态。具体的安装示意图如下图所示：地锚预制图2.6.4 、定向钻施工2.6.4.1 钻机及

21、配套设备就位将钻机就位在穿越中心线位置上，钻机就位完成后，进行系统连接、试运转 ，保证设备正常工作 。word 版本.2.6.4.2 测量控向参数按操作规程标定控向参数，为保证数据准确，在穿越轴线的不同位置测取，且每个位置至少测四组数据 ，并做好记录 ，取平均值作为控向Line Az 值 。2.6.4.3 泥浆配制由于穿越经过地层主要是中风化凝灰岩，穿越距离长 ，扩孔尺寸较大大，易造成钻屑携带不干净 ，钻杆被粘卡 ，使钻杆扭矩增大，推力或拉力增加，因此对泥浆的要求比较高，为克服这种不利因素 ，我们将采取以下措施：2.6.4.3.1 水源采用附近的淡水，对泥浆用水进行化验 ，确保水质完全达到配置

22、泥浆的要求。2.6.4.3.2 选用高效膨润土，按照公司泥浆实验室确定好的泥浆配比配置泥浆，现场及时测量泥浆各项参数 ，检查泥浆效果 ，发现问题 ，及时泥浆回收装置反映并处理 。2.6.4.3.3 为了确保泥浆的性能，使膨润土有足够的水化时间，增加泥浆储存罐和泥浆快速水化装置 。2.6.4.3.4 泥浆的回收利用：钻机场地和管线组装场地各有一个泥浆收集池，泥浆通过泥浆池收集 ，再经过泥浆回收系统回收再使用。2.6.4.3.5 施工过程中 ，对泥浆性能指标持续进行监测，保证泥浆的稳定性。2.6.4.3.6 泥浆配比比例：水：膨润土 ： CMC ：纯碱 =1m3 ：66kg ： 0.6kg:0.6

23、kg 。 具体可根据实际情况调整 。2.6.4.4 钻机试钻开钻前做好钻机的安装和调试等一切准备工作，确定系统运转正常。word 版本.钻杆和钻头吹扫完毕并连接后，严格按照设计图纸和施工验收规范进行试钻，当钻进 20m 左右时 （即钻头入土约两根钻杆）检查各部位运行情况，如各种参数正常可正常钻进。2.6.4.5 钻导向孔导向孔施工是水平定向钻穿越中的关键环节，控向精度直接关系着施工成败。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，互相配合完成符合设计要求的导向孔曲线，并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 。使用钻具组合如下：

24、 12牙轮钻头 +8.6 无磁钻铤 + 4.5 钻杆导向孔钻进控向对穿越精度及工程成功至关重要，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 。为防止钻孔时导向孔与设计穿越曲线的偏移，控向采用目前国际最先进的P2 控向软件和地面布设人工磁场的方法进行精准控向。 当地面线圈电缆接通交流电后产生交变磁场，P2 软件即通过四次采集交流线圈数据并分析这些频率，并对导向探头和线圈之间进行矢量计算，筛选和取平均值后 ，最后得出导向探头精确位置。同时 ，在施工中严格按

25、照施工规范，确保每根钻杆的操作，符合设计所规定的曲率半径范围。word 版本.2.6.4.6 扩孔当钻头沿着出土点准确出土后，卸下导向孔钻具组合，连接扩孔器 ，喷射泥浆检查合格后，开始扩孔作业 。扩孔作业本次穿越采用7 级扩孔 ，扩孔过程中各项施工参数应控制在合理范围内，保证施工安全和质量，具体工艺流程如下：（1）扩孔工艺 ：第一级扩孔 ：采用 14岩石牙轮扩孔器；第二级扩孔 ：采用 18岩石牙扩孔器；第三级扩孔 ：采用 22岩石牙扩孔器；第四级扩孔 ：采用 26岩石牙扩孔器；第五级扩孔 ：采用 30岩石牙扩孔器；第六级扩孔 ：采用 34岩石牙扩孔器；第七级扩孔 ：采用 38岩石牙扩孔器；清孔

26、采用 34桶扩孔器 。在每级扩孔施工中，要认真观察扩孔情况。如果发生扩孔不顺畅等，要进行洗孔 ，洗孔采用桶式扩孔器进行。word 版本.根据地质情况及上一级扩孔情况，合理确定下一级的扩孔尺寸和扩孔器水嘴的数量和直径，保证泥浆的压力和流速，从而提高携带能力，减少岩屑床的生成。（2 ）泥浆排量 ：扩孔过程中泥浆排量保持在合理范围内，既能保证充分携带钻屑，又能避免因泥浆排量过大造成塌孔；（3 ）泥浆压力 ：扩孔施工中泥浆压力保持在合理范围内，如果遇到泥浆压力异常升高，则扩孔器回退 ，洗孔后再继续进行钻进；（ 4 ）扩孔扭矩 ：扩孔施工中 ，扩孔扭矩不宜过大 ，若出现扩孔扭矩过大情况 ，应根据现场情况

27、采取相应措施 。（ 5 ）洗孔作业 ：每级扩孔施工中 ，认真观察扭矩变化 ，根据实际情况确定是否增加洗孔次数。（ 6 ）扩孔器优化使用 ：根据地质情况及上一级扩孔情况 ，合理确定下一级的扩孔尺寸和扩孔器水嘴的数量和直径 ，保证泥浆的压力和流速 ，从而提高携带能力 ，减少岩屑床的生成 。2.6.4.7 管线回拖管道回拖是水平定向钻穿越施工中的最后环节，也是关键关节之一，回拖采用的钻具组合为：4-1/2 钻杆 +34 桶式扩孔器 +600T 万向节 + 711 穿越管线 。管道回拖word 版本.在回拖时进行连续作业，避免因停工造成阻力增大。管线回拖前要仔细检查各连接部位的牢固 。 对新制作的回拖

28、头、万向节 、U 型环等进行检测及验算。为保证回拖的顺利和防腐层不受破坏，将采取以下措施：措施一 ：管线回拖时采用滚轮架和发送水道相结合的方式进行。架设滚轮架的时候，计算好管线进入孔洞的这一段的坡度，确保管线圆滑平缓进入孔洞。发送水道上口宽1.6m, 下口宽度1.2m ，深度不小于1.2m ，管道发送沟内应注水，管沟内最小注水深度应确保管道能够漂浮在发送沟内 。措施二 ：在回拖作业时 ，增加高润滑泥浆，使高润滑泥浆象薄膜一样附着于防腐层表面，减小回拖阻力 ，保护防腐层 。措施三 ：回拖前后 ，准备好补口 、补伤材料和器具及电火花检漏仪，回拖过程中控制好回拖速度 ，对管头 、管中 、管尾，特别是漂管地段、管道弹性敷设处，对管道防腐层进行严格检查，安排专人进行巡线。措施四 ：在管道入洞之前，通过挖机 、吊车等设备进行输送，使管道附加外力全部得以平衡，保证管线顺滑进洞。措施五 ：在条件允许情况下，管道回拖时候对过路路段进行封路，