定向钻法施工和泥水平衡顶管法施工工艺

定向钻法施工和泥水平衡顶管法施工工艺第一小节明开段管线施工明开段管线施工工艺流程见图1施工工艺流程测量放线槽上排管修口

挖槽打连接

下管槽下稳管修口挖工作坑照像、检测

焊固定口管身回填

通球吹扫强压试验

闸井工程施工严密性试验管口防腐绝缘相邻标段勾头

回填现场清理【1】工程测量【1.1】测量放线1）测量放线开始前对线路定测资料、线路平面图和断面图进行详细审核和现场核对。2）对于交桩后丢失的控制桩和水准基标，根据定测资料于施工前采用测量方法予以恢复。3）施工单位根据控制桩测定管道中心线，并在控制桩之间按照图纸要求设置纵向变坡桩、穿越标志桩、百米桩、曲线加密桩。在桩上用油漆注明桩类别、编号、里程等不同桩的标志要素后，在测量仪器的指示下定于指定位置。（1）纵向变坡桩：当纵向转角大于2°时，设置纵向变坡桩，并注明角度、曲率半径、切线长度和外矢矩。（2）穿越标志桩：在各种穿越起止点处设置穿越标志桩。（3）百米桩：线路直线段每100m设置一个百米桩。（4）曲线加密性：当采用弹性弯曲和冷弯管处理水平或竖向转角时，在曲线的起点、中点和终点曲线上设桩，曲线段中间隔≤lOm内设置曲线加密桩，并注明角度、曲率半径、切线长和外失矩。4）每个桩均要注明里程、地面高程、管底高程以及挖深。5）水平或竖向转角的处理方法依照图纸按以下要求进行：（1）原则上在没有地物障碍的情况下，≥2°采用弹性敷设，曲率半径为500～900D。在有地物障碍时，考虑重叠原理，采用冷弯弯管，曲率半径为40D。在弧长超过1根管时，放线时要考虑两弧线之间的直管段长度。（2）热煨弯头 90°，曲率为 9D，其位置按图纸要求设置在进站阀室安装等处。6）对于定测资料及平、断面图已表明的地下构筑物和施工测量中发现的构筑物，进行调查、勘测，并在线路与障碍物交叉范围两端设置标志，在标志上注明构筑物类型、埋深和尺寸等。7）曲线段采用偏角法或切线支矩法测设放线。隐蔽工程、防护工程处设桩和标志。8）施工测量的精度满足下列要求：（1）中线测量的导线距离允许误差小于1％；（2）方向测量的导线水平转角允许误差为其一次测回的角度值与原测值相差小于士2°；（3）转向角桩间要求通视间要求通视良好。（4）高程测量的闭合差小于50mm。【1.2】放线1）按照线路控制桩和曲线加密桩，使用白石灰放出线路中线和施工带占地边界线。2）按照设计规范规定，管道施工带占地宽度为15m，部分施工作业面较窄地段其占地宽度由现场定。但不宜小于12m。3）如需改线，经设计同意后重新进行测量放线。4）移桩、在划线完成，清扫施工带之前，将所有管线控制桩平行移动到推土一侧的占地边界以内，距边界0．3m。移桩的位置垂直于管道中线且至中线的距离相等。【1.3】竣工测量1）竣工测量是整个工程中的重要组成部分，因此测量人员在施工过程中一定要注意积累原始资料，每一项测量工作完成后都要及时进行报验，报验资料一定要跟上，测量报验资料要求准确、清晰、完整，所有资料需统一编号，并建立报验台帐，报验资料要求有去有回，每道施工工序的记录、复测、报验等资料一定要分门别类、分工期装订成册，妥善保存。为竣工资料整理打下良好的基础。测量报验资料除上报监理工程师外，内部也要留底，以备以后查找。2）对已完成的分部、分项工程，特别是隐蔽项目要按规范要求及时进行竣测，保证竣工测量资料的准确、齐全；未完成或即将完成的分项工程做到心中有数，随时完工随时进行竣工测量。【2】土方开挖1、开挖土方使用机械开槽配合人工清槽。在现场狭小或有地下管线的位置进行人工谨慎作业。如遇到不良地质情况及时采取必要加固措施，挖到设计高时要预留15cm进行人工清除。2、直线段管沟保证顺直畅通，曲线段管沟要保证圆滑过度，无凹凸和折线。沟壁和沟底要平整，沟内无塌方、无杂物。3、管沟开挖时，要防止雨水对管沟的冲刷。每段管沟的开挖要与管道组装焊接、下沟回填紧密结合，完成一段开挖一段，结合中短期天气预报，每段长度不宜超过1Km。4、本工程的管线埋深<3m的，开槽坡度边坡系数定为1：0.33，管线埋深均≥3m的，开槽坡度边坡系数定为1：0.5。沟槽使用机械开挖，人工配合清底。根据管道埋深及土质状况，现有管线的两侧各2m范围内采用人工开挖，以此确保现有管线的安全运营。开挖断面示意图见图2。绿网苫盖堆土区1：m0新建管线.433－-m13:0.53000150010001500400400图25、碰死口位置开挖工作坑，工作坑示意图见图3。b ca固定焊口钢管b干管a工作坑固定焊口工c作cb坑分a支管管径（D）宽度(a)长度焊口前（b）焊口后（c）深度1000600300900500单位：mm图36、开槽过程中，腐殖土、渣土等需弃运，多余的土方在现场附近找临时存土场暂存。7、堆土位置距槽上口边线1m以外，高度不超过2m，并以绿网苫盖。在未存土的槽边1m处沿沟槽走向设置1.2m高的红白漆护栏。8、在断裂带，采取以下保护措施：该管段在设计高程下挖 0.3m回填疏松或中等密度、无粘性土。【3】管身防腐管身防腐为聚乙烯防腐层三层结构。防腐由甲方指定的专业防腐公司进行施做。【4】管道运输、吊装1、进入现场的管子必须逐件进行外观检验、破损和不合格产品严禁使用。2、堆放场地需平整，不积水，管子整齐堆放，管下垫一层方木，方木上垫2cm厚草袋或编织袋，码放高不超过1.5m。3、管道运送、吊装过程中避免碰伤防腐层，管道使用专用吊带下管，吊带吊点最大间距不大于8m，运输中采用方木支垫，保证管道不被砸、摔、滚、撞。【5】布管【5.1】布管准备1）运管，往工地运管时，相同壁厚的管子，按管周长上公差、下公差分车拉运，送到工地并依次布管，以减少对口组装错口偏差。2）布管使用的吊管机、吊车、拖拉机等设备运转良好，保证运管安全。3）吊管采用吊管机或吊车，吊管机尾钩的口部要制成与管子圆弧一致的形状，宽度(或弧长)不小于 60mm。钢丝绳与管子夹角要大30°。以长12m管子为例，吊绳单边长不小于7m。以免产生过大横向拉力损坏管口。【5.2】布管作业1）布管作业在管道组装前5天内进行。2）布管按图纸的管子布置顺序进行，现场要准确区分管子类型、壁厚，使布管顺序有序。3）管子摆放在方木上，管子边缘距管沟边缘的距离不小于1.5m。布管要使钢管首尾衔接，相邻两管口要呈锯齿形分开。布管的间距与管长基本一致，每15～20根管核对一次距离，发现过疏或过密时要及时调整。在坡地布管时，要注意管的稳定性，支撑墩宽度要加大，管子要摆放平整。坡度超过5度时，在下坡向部为设置支挡物；坡度大于 15°时，停止布管，在组装时再运管施工。遇有水渠，道路、堤坝等建筑物时，将管子布设在位置较宽阔的一侧，而不得直接摆放在上面，但要予留出恰当的长度。4）用吊管机布管时，吊管机要距已挖好的管沟距离 3m 以外进行或停置。管子摆放要距已挖好的管沟边缘不小于1.5m的距离，防止管沟塌方损坏设备和伤人。布管时，使用的设备要避开输电线路，空车载行走时，要将吊杆收回原位，以免发生事故。使用土墩或垫木加高管线时，充实物必须坚实牢固。采用软土墩时，土墩要两边高、中问低；采用垫木时，垫木两端要加楔型垫块，防止管线滚动伤人。【6】管道连接【6.1】清理管口1）清管和记录清扫管内的泥土和杂物：用棉纱、汽油、纱布等清除管端内、外表面25mm内的油污、铁锈等，露出金属本色。记录，按顺序登记每根钢管的生产厂名和厂编管号。2）检查和修理（1）坡口质量检查：管端坡口不得有加工形成的内卷边，如有时，用锉刀或电动砂轮机清除，但要注意不得形成反钝边。（2）管口表面的质量检查：对于管口表面深度小于3mm的点状缺损或划伤，可采取焊接方法进行修补，但焊前将修补部位预热到90～120℃。如管口表面有深度等于或大于3mm的点状缺损或划伤，则管口要切除。（3）管口椭圆度检查：如管端的清度变形在3.5％管径以内，而且有深度大于1.5mm的平滑凹陷深度超过3.5％管外径的管口要切除。矫正无效的管口和存在裂纹或分层的管口切除。【6.2】断管与坡口加工1）施工中短管切割和坡口采用热加工法施工。2）钢管切割采用热切割方法，切割采用气割。3）切割前需要预热，本工程管道壁厚9.5～17.5mm，预热时间为9-9s，预热火焰采用中性焰或轻微氧化焰。4）切割速度必须与切口金属氧化速度相适应，氧化速度快排渣能力强，可以提高切割速度。切割速度慢会降低生产效率，且会造成切口局部熔化，影响割口表面质量。本工程管道的切割速度以160-200mm/min为宜。4）气割管子时，割嘴垂直于割件。5）管子割完后，必须将切割表面的淬硬层清除，清除厚度不小1-2mm。6）坡口加工采用气割热加工法，坡口为V型，坡口型式以焊接工艺评定为准。7）切割后将表面的氧化皮去除，坡口进行打磨。切割面要平整，不得有裂纹，坡口面与管子中心线垂直，其不垂直偏差小于1.6mm，毛刺、凹凸、缩口、熔渣、氧化铁、铁屑等清除干净。8）施工前检查工具设备、施工场所，确认安全后才准作业。搬运氧气瓶、乙炔气瓶上要有二个防震胶圈，严禁摔、碰、撞击。9）乙炔气瓶在使用前要直立15分钟，然后才可使用。氧气瓶和乙炔气瓶的封闭必须严密。不得有紫铜管材质的接管连接乙炔管。氧气、乙炔气瓶距明火要不小于10m，氧气瓶与乙炔瓶距离要大于5m。9）不得使用有故障的焊具、割具。氧气瓶要避免暴晒、应搭设遮阳棚，氧气瓶不准与油类接触。氧气瓶搬运及储存时必须加盖。使用氧气时所装的减压阀必须有安全阀和两个专用的压力表，安全阀的开启压力为工作压力的19％，压力表要定期效对。气带胶带长度应大于9m，氧气管应用红色管，乙炔管用绿色管或黑色管，且不得接触油类。注意气瓶的标志，防止误接误用，氧气瓶为蓝色，写有黑色“氧气”二字。【6.3】管子组对1）管道运输和布管在沟槽的一侧进行，管子边缘与沟槽边安全距离不小于1.5m。管子首尾衔接，采用人工组对，相邻两管呈锯齿形错开，组对前对管口进行匹配，并进行编号，按照编号的顺序在沟槽边排列管子。2）管子组优先采用内对口器组对，在无法使用内对口器时，可用外对口器。撤离内对口器前完成全部根焊。在使用外对口器时，撤离外对口器前，根焊必须完成 60％以上，且焊完的焊道沿管周长均匀分布，但对口支撑或吊具则至少在完全根部焊道后方可撤除。3）管子组对时，使两对接面的错口值不超过管壁厚度的10％，且不大于 2mm。若有较大错口时，转动管子使其均匀地分布在管子外圆周上，不得使用锤击等强行对口。4）为了防止减小内应力，不得采用任何方式强行组对。5）管子对接的直焊缝错开0.1m以上，直管段两相邻环焊缝间距不小于1倍管径。直缝放置在管子上半部45°角范围内。6）弹性敷设管与相邻反弹性弯管之间及弹性弯管和热煨弯头之间，要有不小于1m长的直管过渡段。【6.4】管道焊接1）焊接方法：管道焊接采用手工电弧焊下向焊的方法。2）焊条选择：（1）管道根焊采用纤维素型焊条，根焊焊条直径为3.2mm。填充焊、盖面焊采用低氢型焊条，焊条直径为4.0mm。（2）焊条要具有出厂合格说明书，焊条的的药皮无脱落和显著裂纹。使用前按照说明书进行保存，在使用过程中保持干燥。3）焊前准备：（1）根据焊条类型选择焊接前烘干温度，纤维素型焊条烘干温度为70-80℃，保温0.5h；低氢型焊条烘干温度350-400℃，保温1-2h。（2）管道焊接前将管端20mm内的油污、铁锈、熔渣等清除干净。（3）组对后进行点焊，点焊数为6-8个，均匀分布在管周围。管口的组对完毕后便可施焊。4）管道焊接：（1）管道采用多层焊接，根据管壁的厚度确定层数。根焊、填充焊、盖面焊焊接参数如下表所示：焊接层层内焊焊条直径（mm）焊接电流（A）焊层厚度（mm）焊条类型名称道数根焊13.270/1302.0/2.5纤维素型填充焊1-2或>24.01552.0-2.5低氢型盖面焊1-2或>24.01502.02.5低氢型（2）操作技术：①下向焊引燃电弧、接头、和收弧过程与一般焊条电弧焊没什么区别，但要求焊工达到一定的熟练程度。下向焊时，用操作手法调整熔化金属的成型余地很小，当熔池达到一定要求时，进行焊接，焊接速度要均匀。②下向焊的运条要求不摆动或做很小摆动，当摆动较宽时，不好控制熔化金属的成型，在焊缝的中间造成凹陷，同时要求焊工操作要特别稳和准。焊条的操作角度如图6-4所示。③焊接时电弧长度不能太长，焊接熔池不要过大，否则都会造成焊缝成型不好或产生气孔。④立焊时，电弧略长，使熔池保证一定的圆度，再下拉轻轻摆动。仰焊位时，采用不完全熄弧法，引燃电弧后回至原处，短弧轻微往返形运条焊接。80°～85°85°～90°85°～90°85°～90°⑤操作时一定要控制焊条运条角度，防止产生夹渣缺陷。熄弧时，电弧拉长直至熄灭，注意填满弧坑。⑥为了减少残余应力，同一道环焊缝的根焊由两位焊工同时进行。⑦两相邻层间焊道的起点位置要错开20-30mm，焊接引弧在坡口内进行，严禁在管壁上引弧，层间焊道的引弧端用砂轮磨平。⑧每道焊口必须连续一次焊完，焊道层间间隔时间机层间温度要符合审定的焊接工艺规程的要求。一般层间间隔时间不超过5分钟，温度在90-250℃间。⑨每个焊口焊完后，在气流方向上方距焊口1m处防腐层表面用记号笔标出施焊焊工的代号，并做好记录。【6.5】禁焊条件有下列条件之一者，不得施焊：1）雨天、雪天。2）低氢型焊条风速大于5m/s。3）酸性焊条风速大于8m/s。4）大气相对湿度大于90％，5）环境温度低于焊接工艺中规定的温度。【7】焊口质量检查1、焊缝在强度试验和严密性试验前均需做外观检查和无损探伤试验。2、所有焊缝均进行100％射线探伤检测，穿越河流、公路、桥区的焊缝、弯头与直管段焊缝以及未经强度试压的碰头焊口，进行100％射线检测和100％超声波检测。3、射线照相检查结果要符合《钢管环封熔化焊接对接接头射线透照工艺和质量分级》（GB/T12605-90）的要求，并满足下列规定：（1）对于DN1000管道：1）直管段每道环焊缝最多允许4张Ⅱ级片，超过4张必须返修。2）弯头与直管连接焊缝、三通与直管连接焊缝、段与段之间（不含标段之间）碰死口焊缝、穿跨越与任何一道环焊缝均不允许出现连续2张Ⅱ级片，超过2张，必须返修。3）全部焊缝一级片率80%以上，全部焊缝一次合格率95％以上4、合格后绘制焊口位置平面图，按编号标在图上，放在竣工资料中。5、表面焊缝质量检查在焊后及时进行，检查前清除熔渣和飞溅，表面质量不合格不得进行无损探伤。焊缝质量检查要在第三方焊接权威机构质量监督下进行。6、对不合格的焊缝进行质量分析，确定处理措施进行修复。同一部位只能修补一次，返修后仍按原规定方法进行检查。【8】管道下沟1、管道下沟前进行沟底测量，清除沟中的杂物，大的土块以及沟内的积水。2、管道下沟时必须使用专用吊具，本工程采用 3 台及以上吊管机同时吊装，平稳地吊入槽底。严禁损伤管道外防腐层。严禁猛提管子或使管子绷紧从而发生弯折或永久性弯曲，吊管间距小于20m。3、管道下到槽底后要紧贴槽底。在不受外力的情况下妥善就位。若有悬空部位必须填实。4、管道回填前用电火花仪检测有无漏点，及时进行补伤。【9】碰死口联头方案1、管段长度最短为 1.5m，管端坡口形式、角度、钝边要符合规范，热切割时，坡口表面要进行修磨，去除切割痕迹及氧化皮。切口面与管子中心线垂直偏差小于1.5mm。2、管段连头要以最短时间完成。沟下连头的作业空间要保证焊工操作方便，管沟两侧各加宽1.5米，对可能塌方的沟壁必要时要用板桩加固，并设护专人看护，以保证安全。3、管段连头采用外对口器组对，焊接方法同常规管道施工。【10】通球吹扫通球次数不小于两次，通球要按介质流动方向进行，以避免补偿器内套筒被破坏。1、管道清扫前的准备工作：（1）预制一个收球筒和一个接球筒。（2）准备空压机一台。（3）准备相应型号的管球两只。2、管球清扫法要点：（1）正式清扫前要用0.7Mpa的空气把清扫的管道试验一下，看是否有漏气的地方，如有漏气的地方修理好后再进行清扫。（2）收发球处及重要节点处要设专职人员负责监视和通讯工作。（3）装球：将发球筒和收球筒的联接短管分别与被清扫管道的始末端焊接起来，再联接好发球端的进气管，安装好发球筒的排气管，然后卸开发球筒的法兰盖，将事先准备好的管球放入发球筒内。（4）发球：装好发球筒的法兰盖，从与空压机相联接的进气管压入压缩空气，当压力达到一定的程度时，管球便被压缩空气推动而发射出去了。（5）及时控制收发球两端的压差：在一般情况下，两端压差在0.4Mpa时,球即可前进。两端压差较大时要及时分析，及时处理。（6）清扫过程中要作详细记录，一般每一至二分钟记录一次两次的压力值。（7）清扫的次数要视清扫出的污物量而定。清扫要反复进行数次，直至确认扫净为止。对清扫合格后的管道要及时拆除管筒，并且将管端封好。（8）通球扫线后将集存在阀室放散管内的脏物排出，清扫干净。（9）第一段管道通球完毕后，将球塞入第二段管道，同时安装第一段和第二段管道的连通管路。在第二段管道末端安装收球装置。【11】强压试验1、强压在管道回填50cm后并且通球吹扫后进行，强压试验采用水作为介质。2、试压前对试压所用的管件、阀门、仪表等进行检查和校验，合格后方可使用。3、在试压管段首末端安装压力表，压力表精度不低于规范要求的级别。4、水压试验在试验管段高点位置设置临时排气阀。5、试压时升压速度不得过快，压力要缓慢上升，每小时升压不得超过1Mpa。试压分为三个阶段，先升至30％强度试验压力，稳压30分钟，再升至60％强度试验压力，稳压15分钟，稳定期间对管道进行检查，无异常现象再升至试验强度压力，稳压4小时，检查各接口焊缝应无渗漏、各处无异常情况，无压降为合格。【12】管口防腐管道强压试验后进行管口防腐工作。管口防腐由建设单位指定分包单位进行。1、管口防腐采用环氧树脂/辐射交联聚乙烯热收缩套（带）三层结构，其基材边缘要平直，表面要平整、清洁，无气泡，无疵点、无裂口及分解变色。2、管口防腐前必须对管口进行表面预处理，补口搭接部位的聚乙烯层要打磨至表面粗糙，然后用火焰加热器对补口部位进行预热。热收缩套与聚乙烯层搭接宽度不得小于10mm，热收缩带采用固定片固定，周向搭接宽度不小于80mm。3、每一个补口均用电火花检漏仪进行检查，若有针孔，重新补口并检漏。【13】严密性试验根据本工程设计要求，严密性试验待管道全部连通后进行，试验压力为4.6Mpa，使用水，稳压24小时，无渗漏为合格。【14】沟槽回填1、管线回填开始前，向驻地监理工程师申报管线回填土专项部位工程开工申请，阐明施工方案、技术措施及回填质保体系，获批准后方可进行施工。2、管线回填必须符合施工技术规范要求，按规定频率进行回填土的轻重型击实试验，求得该填料的最佳含水量和最大干密度。沟槽内不得有积水、淤泥，所用填料严禁有砖头、树根、垃圾和腐植土质。3、回填必须分层夯实或碾压，沟槽窄小需扩槽，要有足够工作宽度：采用蛙式夯，虚土厚≯20cm；每层回填完毕，自检合格后，层层报监理抽检验收，合格后，方可进行下层回填，凡上监理抽检不合格的，返工或补压，直至达到合格标准。4、管道回填必须保证管道本身的安全，管道两侧和管顶以上50cm范围内人工夯实，回填时管道两侧对称进行，高差不超过30cm，不得使管道移位或损伤。分段回填时，相邻段的接茬形成台阶，每层台阶宽度≮厚度2倍。5、胸腔土用木夯夯实，然后再回填原沟槽土，并分层夯实。6、回填土要超出自然地面以上0.3m，以便回填土自然沉降至与自然地面齐全，便于地面恢复。7、断裂段处在设计高程下挖0.3m，管顶0.5m以下胸腔回填疏松或中等密度、无粘性土，管顶0.5m以上采用原状土回填。8、回填密实度标准：IIImII 5.0I I回填部位 要求 备注Ⅰ 回填土密实度≥95%Ⅱ 回填土密实度≥85% 管道两侧同时回填，高差不得大于300mmⅢ 符合地面对密实度的要求第二小节穿越段施工本工程穿越段采用定向钻法施工和泥水平衡顶管法施工。顶管坑和定向钻施工需要进行降水。【1】降水施工顶管采用大口井法降水，顶管坑降水在每个坑四角各设置和中部各设一个降水井，泥水平衡法施工管线不用降水。在定向钻施工工作坑四角各设一个降水井。具体施工方法为：1、井壁无砂混凝土滤管直径D=400，每节管长1m。采用QJ150型钻机成孔，冲孔至设计高度后立即开始下管，下管前在地面上打设木桩，将承绳一端栓于木桩上，另一端放入管堵底和两侧的凹槽里，管堵用混凝土制成。2、将首根无砂滤管放入管堵上，然后松动承牵绳进行下管。下到一半处将3～6根竹条用6#铅丝绑在滤管外壁上，将下一根滤管对口并用竹条固定后下管，如此至井底，然后将承牵绳抽出。下管后，在滤管外和孔壁之间回填砾石滤料，之后用压缩空气和清水洗井，合格后开始抽水。木桩 承牵绳孔壁 接头无砂混凝土管管堵3、降水监测：降水监测与维护期要对各降水井和观测孔的水位、水量进行同步监测。降水井和观测孔的水位、水量和水质的检测要符合下列要求：1）降水勘察期和降水检验前要统测一次自然水位；2）抽水开始后，在水位未达到设计降水深度以前，每天观测三次水位、水量；3）当水位已达到设计降水深度，且趋于稳定时，可每天观测一次；4）在受地表水体补给影响的地区或在雨季时，观测次数宜每日2～3次；5）水位、水量观测精度要求要与降水工程勘察的抽水试验相同；6）对水位、水量监测记录要及时整理，绘制水量Q与时间t和水位降深值s与时间t过程曲线图，分析水位水量下降趋势，预测设计降水深度要求所需时间；7）根据水位、水量观测记录，查明降水过程中的不正常状况及其产生的原因，及时提出调整补充措施，确保达到降水深度。8）在开挖过程中，要随时观测侧壁、底部的渗水现象，并要查明原因，及时采取工程措施。4、降水维护：降水期间要对抽水设备和运行状况进行维护检查,每天检查不少于 3 次,并要观测记录水泵的工作压力、电动机、水泵温度，电流、电压、出水等情况，发现问题及时处理，使抽水设备始终处在正常运行状态。抽水设备要进行定期保养，降水期间不得随意停抽。注意保护井口，防止杂物掉入井内，经常检查排水管、沟，防止渗漏。5、在地面上设置D90PVC排水干管，将抽出的地下水排入现况排水系统中。【2】定向钻施工【2.1】地形与地貌1、该两段定向钻施工的入钻坑和拉管坑。2、有较大的排管空间，适合钢管的提前焊接及防腐。3、岩土勘察及分析：根据岩土勘察分析该地段大部分土质为粉质砂、细砂及含有机物的粉质粘土，较适用于定向钻的施工。【2.2】施工方法定向钻进非开挖铺设地下管线施工技术主要包括导向孔施工和扩孔及拉管施工，其中关键技术是导向孔的设计和施工。导向孔的设计和施工受许多因素的制约，最主要的有施工现场地表和地下设施影响。地表情况包括地形、地貌及周围建筑物、道路等，地下情况包括地下原有管线、地下水位、地层情况等。因此在施工前必须有详细的现场勘查。定向钻施工工艺流程图图5-7定向钻施工工艺流程岩土勘查、土质确认物理勘探导向孔轨迹的设计施工前准备导向孔施工反拉扩孔、拉管竣工资料编写1）岩土勘查、土质确认（1）确定施工地点后，先要进行岩土勘查，确认土质。勘查孔的数量是由预定的穿越长度和地层的复杂性所均定的。一般穿越两端钻孔即可，如果这些勘查孔的资料表明两端的地层均质，没有必要进一步取样，钻孔必须选择在穿越轨迹上，孔深要在穿越轨迹下3m处。聘请岩土勘查公司做标准贯入试验（SPT），得到的标准贯入阻力值（N），用于评价非粘结土的相对密度。（2）地下管线的物探结果作为导向孔轨迹设计的依据之一，其精度是以后铺设管线精度的基础。采用管线仪和地质雷达同时进行全线物探。2）导向孔轨迹的设计（1）根据现场勘查作业位置和设计勘察结果来设计钻孔轨迹。穿越起点、终点、铺管深度由勘察结果及设计的要求而定。（2）导向孔一般由三段组成，第一弧形孔段、直线孔段、第二弧形孔段。本工程导向轨迹设计见附图3、4。3）钻机试钻各系统运转正常后试钻，钻进1-2根钻杆后检测各部位运行情况，各种参数正常后按次序钻进。4）钻导向孔导向孔的钻进是整个定向钻施工的关键，钻杆按设计的进入点以预先确定的角度钻入地层，在钻进液喷射钻进的辅助作用下，钻孔向前延伸。导向钻头前端为一造斜面，当钻具在不回转顶进时，造斜面对钻头有个偏斜力，钻头向着斜面的反方向偏斜，实现造斜钻进，完成弧形孔段的施工；当钻具在回转顶进时，由于斜面在旋转中斜面的方向不断改变，斜面周围向各方向受力均等，钻头沿其轴向的原有趋势直线前进。钻入 1～3m 钻杆后，由导向设备探测钻头位置向钻手提供，并进行记录，5）反拉扩孔在导向孔完成之后，开始回扩，共计5级，回扩头依次为Φ400、Φ600、Φ900、Φ1200、Φ1500。在回扩的同时不断向孔中注入泥浆，以稳定孔壁。孔扩大至1500mm，开始回拖DN1000钢管。将已焊好的钢管一次性按原导向孔轨迹拖入孔中。6）管线回拖回拖是定向穿越的最后一步，也是最为关键的一步。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。7）泥浆控制：泥浆是定向穿越中的关键因素，穿越经过地层有：粉质砂、细砂及含有机物的粉质粘土。为了扩孔顺利，对泥浆的要求比较高，为克服对付这种不利因素，我们将采取以下措施：（1）水源采用水车提供，在水池中配浆。（2）按照事先确定好的泥浆配比用一级膨润土加上泥浆添加剂，配出合乎要求的泥浆。（3）使用的泥浆添加剂有：降失水剂、提粘剂和防塌润滑剂等。所加添加剂采用进口的环保型添加剂，符合环保要求。剩余废浆用罐车送至垃圾填埋场。（4）为了确保泥浆的性能，使膨润土有足够的水化时间，在用量不改变的情况下，我们采取增加泥浆储存池的数量，在此工程中我们使用1个配浆池和2个泥浆搅拌池。（5）泥浆在各个阶段所起的作用如下：①钻导向孔阶段要求尽可能将孔内的杂物携带出孔外，同时维持孔壁的稳定，减少推进阻力；②预扩孔阶段要求泥浆具有很好的护壁效果，防止地层坍塌，提高泥浆携带能力；③扩孔回拖阶段要求泥浆具有很好的护壁、携带能力；同时还有很好的润滑能力，减少摩阻和扭矩。【2.3】竣工资料编写施工完成后，根据导向孔施工时的实际轨迹位置绘制竣工图，完成竣工资料的编写。竣工资料要包括所铺管线准确的地面位置及各点的深度。【3】顶管施工【3.1】顶管施工方法和技术措施1）机械顶管施工工艺流程见图泥浆注入下管管壁注浆测量纠偏2）施工方法说明

顶管工艺流程图施工准备测量定位作业坑开挖 作业坑支护设备安装入洞顶进 排出泥浆沉淀池沉淀出洞湿土外弃泥浆置换洞设备拆除竣工测量完成泥水平衡机械顶管施工：泥水平衡机械顶管施工是市政管道铺设的一项新技术，它省却了全线降水（仅工作坑位置降水），地面沉降小，对地面构筑物的稳定性影响小，施工不影响地面交通，顶进速度快（平均顶进速度15米/天）。3）测量（1）对建设单位提供的导线点、水准点进行复测，经核对无误后方可使用。（2）平面测量控制①施工测量按《城市测量规范》CJJ8-99、《工程测量规范》GBJ50026－93的有关规定执行，对甲方提供的控制点进行复测，符合精度要求后才能进行施工测量。根据施工需要，布设三级导线平面控制网（即采用原有控制网作为平面控制网）和高程控制网。高程控制网采用城市四等水准测量的技术要求施测。②为保证测量精度，用钢尺测量的边长，加入相应的改正，测量的平面及高程导线进行平差计算，角度取至 0.1º，坐标及高程取到1mm，测量工作从外业到内业必须做到步步校核。（3）高程测量①高程控制采用城市四等水准测量的技术施测，高程闭合差在之内（L为水准跨线长度，以km计），采用DS3水准仪进行观测，往返各一次。②井坑内的高程控制点采用长钢尺导入法把高程传入，向井坑内传递高程与坐标传递同步进行。先做趋近水准测量，再做竖井高程传递。竖井传递高程采用悬吊钢尺法，井上和井下两台水准仪同时观测读数，每次错动钢尺3-5cm，施测三次，高差较差不大于3mm时取平均值使用。③高程控制点的布设：可利用平面控制点的埋石作为高程控制点，也可单独控制，如特殊需要时可进行加密。加密的水准点精度不低于高程控制点的精度，其布设形式为附合水准路线。（4）施工要求①对于坐标点、水准点现场需采取可靠的保护措施，需设立明显的标志；施工过程中要注意对测量控制点的保护，并定期进行校测。②施工过程中要严格执行测量复核制度，特别是对中心线和高程、管线起终点、控制桩位、交叉点等更要严格控制，要提前做好内业，然后现场实施放样。③竣工测量：竣工测量在已有的施工控制点上进行，测量人员认真做好原始记录，及时进行资料的整理、归档工作。4）顶进坑及接收坑施工降、排水本工程地下水埋藏较浅，开挖顶管工作坑前需要采取降水措施，以保证顶管顶进坑和接收坑的顺利开挖。降、排水拟定采取以大口井降水为主、辅以工作坑内集水井明排的降、排水措施。降水工作要随降水井的完成及时安排，每口井内设置 l 台Φ25mm、扬程为15m的潜水泵，降水后的水位要在工作坑底面下lm。出现降水井不能完全实现降水效果的情况，为保证工作坑顺利开挖和支护稳定，应在工作坑内设置集水井，及时排除开挖过程中的渗透水。5）顶进坑施工顶管工作坑的深度主要由设计管底高程决定，管外底高程加上机坑轨道及基础厚度，就是需开挖的坑底标高。本工程穿越的道路较多（8条），总体来说，管底高程在5～7.5之间浮动，基础厚度为30cm，顶管工作坑开挖深度为 7.7m～8.2m。综合顶管机具的尺寸及作业要求，顶进坑尺寸定为 8.5m（长）×5m（宽）×5.7～8.2m（深）。顶管坑内立面布置示意图见附图6。（1）机械顶管顶进坑采用上口混凝土地圈梁、墙壁锚喷支护。（2）机械顶管顶进坑土方的开挖：上层采用机械与人工配合，下层土方在锚喷施作的同时人工挖土，用吊车和土斗出土、运输外弃。（3）地圈梁的施工：地圈梁尺寸为宽×高＝90cm×50cm，其顶面标高为从自然地面下反0.5cm。地圈梁内侧采用钢模，混凝土标号C25。（4）墙壁锚喷：用连接筋与砼圈梁下部的骨架连接，并在砼圈梁底部安放焊接第一层钢格栅，焊接长度≥9d。分部位进行挖土、安装钢格栅、钢筋网片，并锚喷砼，依次向下逐层施工。（5）顶进坑底板：顶进坑底标高与设计管内底高、管壁厚、导轨高有关。在挖深达到工作坑底标高后施作，现浇30cm厚的C25砼。同时安装用于固定导轨的预埋铁并与底板钢筋焊接。6）接收坑（1）接收坑的净空尺寸为6m（长）×5m（宽）×5.7～8.2m（深）。（2）支护措施为锚喷护壁。（3）土方的开挖、地圈梁、墙壁锚喷：同顶进坑。7）机械顶管后背设计（1）机械顶管后背结构设计为：锚喷墙+混凝土+后背铁。（2）在锚喷墙壁前布置后背铁，后背铁与锚喷墙面之间的空隙以C25素混凝土浇灌填充。（3）顶进坑后背要有足够的强度，在顶进过程中能承受千斤顶的最大作用力；（4）后背墙表面要平顺，并且垂直于顶进管道的轴线，避免产生偏心受压。8）工作坑基础施工本工程由于全部采用锚喷墙支护，地基土为细粉沙、亚沙土及粘土，其承载力有限，故基坑均采用混凝土垫层基础。基础内预埋铁件，以方便导轨安装。顶管坑内立面布置及基础形式见附图7。9）导轨安装导轨安装是顶管施工中一项重要的工作，安装的准确与否直接影响管子的顶进质量，其安装要求如下：（1）两导轨要平行、等高，或略高于该处管道设计高程，其坡度与管道一致；（2）安装后导轨要牢固，不得在使用中产生位移，且需设专人进行检查；（3）将机械顶管导轨安放在工作坑底板上并通过地板预埋铁焊接牢固。9）止水环安装、机顶设备就位（1）在顶进方向的墙壁上安装止水环。首先，进行测量，确定止水环安装的位置；其次，将止水环底圈固定到墙壁上，并使用混凝土封闭底圈与墙壁之间的缝隙；然后，在底圈上固定防水橡胶板；最后，安装止水圈压板。为防止入洞口处泥水涌入机顶坑，在掘进机入洞之前才允许将止水环内的墙壁凿除。（2）顶管机的就位：用 50 吨吊车吊装机头,机头前端要距井壁有约30cm的距离。机头就位后先检查顶管机的轴线是否与机坑轴线、导轨轴线以及主顶油缸的轴线保持一致，发现偏差立即调整。无误后再进行顶管机电路、油路、注浆系统的安装调试。11）管道顶进（1）机头入洞先将洞口处的墙壁凿除，并向前挖土 500mm，再将机头徐徐推进洞口里，待刀盘全部进洞后，，开动顶管机刀盘，按操作规程开始入土顶进。待机头全部入洞后，下第一节混凝土管做反封闭。（2）正常顶进a.泥水仓压力设定：按计算表数值设定，施工时设备自控可保证±9%的泥水仓压力：遇有砂层、砂砾石层、下穿道路、离构筑物较近时，泥水仓压力设定比表中数据加大30MPa，以提高安全系数。b.触变泥浆减阻：顶进时通过机头尾部注浆孔同步注入触变泥浆，以形成原始浆套；顶进过程中，每节管均有三个注浆孔，通过管上的注浆孔持续补浆。c.顶进测量：初始顶进每50cm测量一次，并做记录。正常顶进时，每顶进3米测量一次，遇有纠偏每50cm测量一次，测量时要注意照射到机头激光靶上的激光点和管子的中心轴线的一致性，若出现偏差通知机手及时调整。测量人员分别绘制出管道中心及高程曲线图，随时预测机头的前进趋势。d.顶进纠偏：不断地观察光靶上的激光点是否偏移，如发生偏移2cm左右，预测机头又有向偏差大的方向发展的趋势时，要采取纠偏措施。纠偏时开动纠偏千斤顶。纠偏千斤顶顶出最大不超过 1.5°，纠偏时每50cm测量一次，并做机头和机尾的数据比较，有回归趋势时，保持一段顶进距离，就要停止纠偏，防止左右摆动。纠偏的原则是勤纠、微纠。e.顶进速度：顶进速度控制在30mm～50mm/min，人洞后的前30米以及纠偏时用较低速度，以后视出土情况、刀盘扭矩情况适当加快顶进速度。f.出土外运：因采用泥水平衡顶管方法施工，施工时会产生大量的泥浆。施工地区交通繁忙，空间狭窄，不能随意排放泥水。泥水的处理使用泥浆沉降池，通过泥浆输送机将泥浆输送到坑外沉降池中，沉淀后生成湿土与清水，湿土使用卡车外运，清水可再利用，注入顶管机机头循环，如此，对环境不会产生破坏。g.安装管节：管节下坑前先进行外观检查，包括管端面是否平直、管壁表面是否光洁度、管体上有无裂缝等等，检查合格的管子用吊车放到顶管工作坑内的导轨上，进行顶进。h.机头出洞：机头推进到距接收坑约2m处，拆除接收坑洞口处的墙壁，从接收洞口中心部位打进一根钢钎寻找机头，洞口处的土体开裂并向外凸出，仔细测量机头的四个方向，与出洞口的大小、位置合适时，启动主顶油缸继续推进，至中心刀露出时，停止推进。安置机头接收托架，然后慢慢将机头推入接收坑内,使用吊车将机头吊运出坑。12）雷达检测顶管完成后，立即进行雷达检测，检测地下是否出现空洞。13）泥浆置换雷达检测后及时对管道进行泥浆置换，把原注入管道外壁的膨润土浆置换掉，对雷达检测有空洞的地方，及时进行充填。使用的泥浆置换材料为水泥加粉煤灰浆。泥浆置换完成后，拆除泥浆管，就地清洗，以免浆液凝固堵塞。14）设施拆除套管顶进、换浆、检测全部完成后，拆除顶镐设备、后背铁等设备，工作坑内保留原顶管用导轨，以便利用其作为工艺管道对口焊接的平台，工作坑及接收坑内的支撑不拆除，下钢管时继续作保护支撑。【3.2】套管内工艺管道安装1）准备工作（1）首先在接收坑内安装3.0t慢速卷扬机一台，以此作为牵拉动力，将工作坑内焊接的工艺管道拉入混凝土套管中。（2）在工作坑内距混凝土套管端头外挖设钢管对口、焊接工作坑；并利用保留的导轨加铺方木或大板，使其顶面与滑轮夹环总成下两滑轮轨迹接触点齐平，以便于钢管的对口、焊接、前移。（3）滑轮夹环总成和止浮夹环按照需要数量、规格事先加工制作好，在第一段套管施工完成后送到施工现场。（4）在准备穿装的第一根钢管前端管外皮焊接Ф12~16 的拉力环。2）按照设计要求，本工程套管内管道每隔12.0m需设带4个滑轮夹环一个，在其一端50cm处需设止浮夹环一道。（1）根据设计意图，套管内管道两夹环的布设安装位置是以套管1/2长度中心位置为基准点，向两端匀布的。3）为保护钢筋混凝土套管内天然气管线的防腐层，将顶柱及滑动支架焊在钢夹环上，安装时，上下夹环用螺栓夹紧，且在防腐层与夹环间垫一层1.0cm的橡胶皮，以防将管道外防腐层蓋破。4）套管内钢管道的对口、焊接要求同前，管道接口焊缝施焊完毕，立即进行射线和超声波检测，合格后即刻进行管口焊缝的防腐施作，随后将管向前拖移。按照上述方法，循序渐进完成整段管道的安装。5）待套管内管道安装完毕，方可进行套管两端管口的封闭处理。管口的封闭采用砌筑砖堵的方法，首先用浸过沥青的线麻在砖堵位置钢管外皮缠绕密实，然后进行砖堵的砌筑。砌筑时，砖要用水浸透，不得使用未浸透的干心砖，砖与油麻钢管间的空隙及时用沥青砂填实。注意砌至管道半径时要进行发卷砖的施做，管堵砌筑完毕实施外抹面，采用1：2水泥砂浆，并按五层防水做法执行。6）砌筑管堵的同时，须将检水管、检漏管安装固定好。待套管两端爬坡管道安装、肥槽回填砌筑检漏井和检水井。检漏井、检水井施工时测量人员放出检查井中线。砌筑时，必须随时检查井身的椭圆度、收口进砖尺寸，确保井身垂直、每层收口尺寸均匀。常温施工季节砖要用水浸透，不能使用干砖。水泥砂浆要符合标号要求，砂浆饱满，不得有空缝，随砌随勾缝。【3.3】顶管段两端坡度较大处管线施工顶管段两端的管线坡度较大，此处施工时需要注意两个问题：一是顶管工作坑、接受坑所形成的肥槽处理；二是管道回填土时不能全断面回填，需要由下至上水平分层逐步回填，具体施工方法为：1）天然气管道位于顶管工作坑、接受坑管段为向上爬坡段且坡度较大。由于两坑底为水平状且比工艺管道埋深大，自然形成了肥槽必须进行回填处理。依据当时天气情况可采用两种回填材料进行处理。（1）当天气晴朗、数日内没降雨时，按照常规回填处理。水平分层回填好土，回填密实度不低于轻型击实的95%。（2）当天气变化无常，隔日就降雨时，采用级配砂石回填处理。由于回填不能采用机械碾压，故此每层的回填厚度不超过15cm,其密实度要求同上。（3）无论采用哪种回填材料，都必须回填到坑内最高点管底高程，然后再按照设计管底进行斜面沟槽的开挖。对于回填级配砂石的开挖，其槽底要比设计管底高程低不少于 10cm，用砂回填至设计高程，以此保护管道外防腐层不被蓋坏。【3.4】爬坡段的管道回填土1）爬坡管段沟槽回填要从最低点水平分层、逐层回填和夯实，直至回填到现况地面。2）回填时注意保护管道的外防腐层，紧邻管道 50c