“小马拉大车”——非开挖小型钻机“多孔管拉管工艺”

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。“小马拉大车”非开挖小型钻机“多孔管拉管工艺”小型钻机多孔管拉管工艺改进中国质量2011年第二次全国QC小组成果发表材料料“小马拉大车”非开挖小型钻机“多孔管拉管工艺”改进广州电力建筑安装工程有限公司“我要创新”QC小组 “小马拉大车”-非开挖小型钻机“多孔管拉管工艺”改进一、小组情况小组名称“我要创新”QC小组小组注册号广建筑2010-01课题名称“小马拉大车”非开挖小型钻机“多孔管拉管工艺”改进课题注册时间2010.02培训时间92学时小组类型创新型活动时间2010.012011.03出勤率100%

2、姓名性别年龄学历职务组内分工杜钜洲男43大专公司行政总监组长、总负责叶祖彦男40大专工程部主任副组长、实施负责陈海洋男42大专施工班班长实施专责王书坤男27本科技术组组长技术负责张亚成男28本科技术质量员技术监督员杨勇男27本科助理工程师技术顾问潘小路男25本科助理工程师技术分析员董重男26本科技术员技术指导员黄伟男26本科施工员实验员任景丽女25本科工程组综合管理专责资料整理课题背景2010年4月，在越秀1标工程（应元路）应用水平定向钻进技术进行12孔管铺设，终孔直径750mm，轨迹长度65m，在拉管过程中，由于钻机拉力不足在轨迹造斜段回扩头停留时间过长，导致孔内局部阻力过大，造成回扩头连接

3、杆折断，发生恶性事故。在分析事故深层次原因时，小组认为：这起事故是在执行规程无问题、现场环境无问题、安全工器具无问题的情况下发生的。导致事故的直接原因是现有设备无法满足所采用的施工工艺。以下为事故地点施工设计图纸（图中东西走向红色轨迹为事故段）二、设定课题我公司主要负责广州市区的电力非开挖水平定向钻进铺管业务，但由于市区施工的特点常规的开挖路面施工技术越来越不适应城市发展的需要。根据城市施工特点施工场地小、对噪音的限制要求等使小型钻机施工得到施工单位的好评及认可。但由于小型钻机本身的设计特点，使其拉力无法达到单导向孔多孔管长距离铺管施工要求。小型钻机对于多孔管长距离的施工，通常采用多导向孔施工

4、技术，将管道多孔多次回拖，以达到减小回拖拉力的目的。但在同一地段进行多次非开挖水平定向钻进穿越施工有以下三方面弊端：一是对地下空间的资源浪费，进行多次穿越造成地下空间的浪费，降低再次施工的可能性；二是目前城市地下管线分布复杂，多次穿越将增大施工风险；三是多次穿越花费时间过长，经济效益欠佳。导向钻进示意图那么，能不能采用一定的技术方法弥补这一缺陷，既能使用符合城市施工特点的小拉力钻机，又能同时尽最大可能的节约地下空间，减少穿越次数，降低施工风险，提高经济效益？多孔管施工，单导向孔拉管，能降低风险，提高经济效益越秀1标（应元路）接头杆折断事故告诉我们，司钻人员在进行回拖拉管的过程中，在孔径达到回拖

5、12孔管的情况下，回拖力过小造成回拖速度慢，致使回扩头在轨迹造斜段停留时间过长，出现了孔内不稳定孔壁垮塌，孔径变小，导致摩擦力增大。经过分析此工程孔壁垮塌一个重要原因就是，铺管孔数较多，小型钻机拉力过小，导致造斜段拉管过程时间长，司钻人员本身无违规操作。需解决问题：一是增大钻机拉力；二是从拉管工艺下手，分多次拉管分散钻机拉力。解决其一便可解决此问题，增大钻机拉力则必须引进大型钻机，在城区内场地限制几无可能。小组确定课题：“小马拉大车”非开挖小型钻机“多孔管拉管工艺”改进。测量放样施工准备人材设备进场机井开挖设备就位调试 机井开挖钻机调试钻机就位泥浆配备穿越轴线控制穿越深度控制管道安装调试穿越导

6、向孔回扩到所需孔径一次性回拖穿越结束泥 浆 配 备 循环再用泥 浆 处 理废浆余 泥 清 运原施工工艺流程(注：原工艺中，如遇多孔径施工，则采用多个导向孔分多次拉管)三、设定目标目 标：“多孔管拉管工艺”改进，运用单导向孔拉管。目标值：多管道（6-12孔）铺设时，采用小型钻机（15T）单导向孔施工。目标可行性分析1、小组认为将单导向孔多孔管分两次，或者更多次进行回拖拉管（“填管法”），分散每次拉管的拉力，就能杜绝由于钻机拉力不足造成的事故发生。2、公司现有设备，其本身性能优越，现有工器具加工技术成熟，工艺较好，因此我们确定的目标值也是可以实现的。四、提出方案并确定最佳方案（一）方案设想方案方案

7、内容可实施性方案一第一次拉管时同时带钻杆较难，钻杆易与管材打结，拉力大方案二第一次拉管结束后将钻杆原洞送回可实施小组对方案（“填管法”）的具体设想进行讨论，认为方案一在回拖管材的同时带钻杆，增大了钻机的拉力，易于与管材打结不适应小型钻机的施工，小组取得一致意见后，决定采取第二种方案，并提出此方案在技术上的要求并制定对策计划。方案对策目标措施方案二在送回的钻杆前加装装置1、钻杆能顺利沿着原有设计轨迹“送回”出钻口2、避免钻杆与管材缠绕1、在“送回”钻杆前方加“圆形”装置（以下称菠萝头）以减小阻力2、钻杆从已回拖管材的下方送回所谓“填管法”：先进行常规的水平定向钻施工，回扩到所需的孔径后，先进行部

8、分管材的回拖，回拖完成后，将钻机钻杆送回出钻口，回拖余下的管材。以下为方案二示意图：送“菠萝头”回拖带管铺管结束公司现有CASE6032钻机（15T）（二）方案的具体分析根据小组成员的集体讨论认为，采用“填管法”的关键控制点在于：1、导向轨迹选择：轨迹的选择在非开外水平定向钻进施工中具有关键作用，轨迹是否圆滑关系到能否顺利送回“菠萝头”而不致发生穿孔现象；2、孔径的选择：由于不是一次性拉管，孔径要适当增大；3、“菠萝头”形态的选择：应考虑摩擦力因素；4、钻杆送回方式的选择。（三）制定对策表通过以上分析，小组成员根据“5W1H”原则制定了相应的对策表。序号要素对策目标措施完成地点完成时间负责人1

9、导向轨迹选择依据钻杆允许最小弯曲直径制定使轨迹设计尽量圆滑避免穿孔根据计算和平时施工可知钻杆的最大变化斜度为8%，为尽量圆滑，选择5%办公室10.4.64.10王书坤2“填管法”终孔直径确定依据所拉管孔径确定大于一次性拉管终孔直径最后一次回扩时增加一次回扩以增大直径培训基地10.6.136.15叶祖彦3“菠萝头”制作依据公司现有最小回扩头直径避免穿孔，减小阻力选择200mm为菠萝头直径，表面做光滑处理培训基地仓库10.5.66.15陈海洋4钻杆原孔送回方式根据重力作用和孔内状态孔内充满泥浆，已回拖管材悬浮于孔壁之上避免与管材缠绕从已拉管管材下方通过培训基地10.6.156.18潘小路制表人：

10、董 重 五、对策实施实施1：导向轨迹设计，根据钻杆的弯曲程度计算设计出施工常见深度所需造斜段的最短距离，如下表所示。施工常见深度所需造斜段的最短距离实施2：终孔直径处理，在公司培训基地，进行终孔直径实验，进行650的回扩头终孔，采用逐级回扩380420550650（两次），实测终孔直径达680，达到预期目标。实施3：“菠萝头”制作，现有钻头直径为90 mm，最小回扩头直径为350mm，所以采用“填管法”施工用的“菠萝头”直径不宜大于350mm，但过小容易增大阻力造成串孔。根据以往经验，“菠萝头”直径采用200mm左右为宜，且表面无需镶嵌切削刀，如下图所示。 公司现有钻具图片 制作的“菠萝头”实

11、物实施4：钻杆送回方式，在公司培训基地，进行送回方式实验，进行650的回扩头终孔，采用逐级回扩380420550650（两次），进行拉管6条，然后从管材下方送回“菠萝头”再次拉管2条，实验结果：钻杆未与孔内管材打结，达到预期目标。“菠萝头”从下方“送回”示意图注：孔洞内充满泥浆，管材悬浮于孔壁上侧。 六、制定施工工艺流程测量放样施工准备人材设备进场机井开挖设备就位调试 机井开挖钻机调试钻机就位泥浆配备穿越轴线控制穿越深度控制管道安装调试穿越导向孔回扩，第一次回拖送菠萝头，二次回拖穿越结束泥 浆 配 备 循环再用泥 浆 处 理废浆余 泥 清 运七、效果检查（一）现场检验情况广州黄埔供电局委拖的中

12、山大道与大沙西交汇路口电力管道工程（穿越中山大道），进行非开挖施工，铺设8孔160 的HDPE管，穿越长度160m。中山大道路中线处为BRT交通干线，中山大道两边已经做好人工井，自南向北依次穿越电信走廊、电力走廊、煤气管线、供水管线、煤气管线、BRT交通干线、供水管线、排污管、电信管线、供水管线及大沙西路绿化。该处地下02.5米为回填土，3米以下为粘土层，根据现场踏勘情况，施工场地附近150米处有岩石露头，不排除浅层强风化岩存在。场地情况如图所示。工程施工平面图工程施工剖面图出钻入钻岩 石工程施工现场照片出钻井（便于拉管）所承接工程为长距离多管孔施工，采用改进的多孔管单导向孔施工工艺，对导向孔

13、进行多次清孔，运用“填管法”分两次拉管6+2组合进行拉管。根据本工程的敷设管径，采取多级扩孔380420550650（两次），再用600挤扩器回扩一次，接着用600挤扩器一次性拉6条160管，然后用200“菠萝头”沿着钻孔推到出钻井，最后拉2条160管。检验结果：该工程按预期顺利完成。（二）目标值完成情况我们设定的目标：“多孔管（6孔）拉管工艺”改进，小型钻机（15T）单导向孔拉管在实际工程运用中取得成功。八、取得效益单导向孔多管道铺设工艺，取得了较好的社会效益及经济效益，总结其优点如下：1、节约地下空间；2、杜绝了电力非开挖“多孔管拉管”施工事故的发生；3、一个导向孔施工，节省了施工时间；4

14、、发挥了公司现有小型钻机的潜能，节约了设备成本；5、单导向孔施工节约能源，同时减少了泥浆排放。我公司主动承担社会责任为广州地区地下空间的可持续使用，以及节能减排事业，尽了自己微薄之力，得到了上级广东合鸿达投资管理有限公司及社会同行的好评。九、巩固措施现公司已将小组改进的施工工艺纳入建筑公司施工技术工艺标准，并推广到外委施工单位使用，并在解放北路（12孔），人民北路（12孔），珠江新城（16孔）以及芳村大道（16孔）等工程中成功运用，截止到2011年3月8日为止，我公司及外委公司所应用此新的小型钻机“多管孔拉管”工艺成功率达到百分之百！十、总结及今后打算此次小型钻机多管孔拉管工艺改进，得到了公司领导、生产、安全技术部门、公司质量管理部门及人员和相关电力器材厂的大力支持和帮助。通过这次活动也提高了小组成员的综合素质，这也说明了质量管理的理念和方法所具有的无限生命力。以下为小组成员在本次活动前和活动后的自我评价得分情况。项目自我评价（分）活动前活动后