谈燃气管道穿越高速公路施工方案

谈燃气管道穿越高速公路施工方案

Summary：中压燃气管道穿越高速公路、西气东输管线的施工方案，施工流程、施工期间对已建西气东输管道的保护方案，以及改进措施。Keys：定向钻穿越、管线保护一、项目概况按照设计施工图纸此区间段位于苏州市高新区浒墅关镇青灯村青花路与101乡道东侧，过沪宁高速段为定向钻穿越施工。但此区间段内西侧有一条西气东输管道、管径为DN1016、施工方式为直埋敷设，在西气东输管道产权单位人员现场监护下，人工开挖探明西气东输管底埋深为2.9米。而该处新建天然气管道施工方式为穿越，定向穿越交叉点管顶埋深为6.5米，在西气东输下部穿越，新建天然气管顶垂直距离西气东输管底净距3.6米，可以满足设计规范要求。本项目天然气管道采用定向钻施工方式穿越G2京沪高速，新建dn250mm*23mmPE100管（SDR11系列），外套D426mm*8.0mm螺旋焊缝钢管。穿越点位于G2京沪高速K1127+423处，距离北侧箱通最小净距为20m。新建燃气管道与G2京沪高速交叉角度为68°、新建天然气管道至原地面最大埋深为15m。理论孔径426mm，扩孔直径为600mm。管道埋深15m，于⑤2砂质粉土层穿越。施工时，PE管与钢套管于绿化带内进行穿套，定向钻扩孔后，将PE管与钢套管采用同步回拖的方式施工。回拖机具组合为φ500桶式扩孔器+200T回拖分动器+卸扣+天然气管道。该穿越段釆取内外管同步回拖，总重约32吨，回拖力最大12~14吨。管道全部回拖后，对钢管与扩孔内壁之间进行注浆填筑。二、工程方案穿越段由西向东施工，根据设计，管道在沪宁高速原地面以下埋深为15m，设计穿越长度264m，设计入土角10°，设计出土角8°，设计导向孔曲线横向偏差±1米，导向孔曲线上下偏差+1～－2米；出土点横向偏差±1米，纵向偏差±2米。主要工程量序号主要项目单位数量备

注一测量放线m275二施工便道及施工场地整理m23600三导向孔钻进m275四扩孔级3Φ350、φ450、φ600、五管道回拖（φ426×8mm）m264六泥浆处理、地貌恢复项21、测量放线（1）测量放线由参加接桩的测量工程师主持；测量仪器经法定计量部门校验合格且在有效期内使用。（2）依据设计平面图、断面图、设计控制桩、水准标桩进行测量放线，采用全站仪进行测量，测量放线中对测量控制桩全过程保护。（3）首先依据设计图纸复核两端控制桩的准确性，然后根据设计图纸提供的两端控制桩放出管道穿越中心线及钻机位置中心线，并在中心线上每隔20m设加密桩。（4）穿越中心线放线定桩后，放出主管道中心线，穿越管道应与穿越中心线成直摆放，主管道布管中心线距穿越中心线2.5m，放线时还应放出两端连接段的中心线。2、场地平整、便道修筑征用25m×20m钻机场地，用挖掘机垫平压实后，保证钻机、泥浆罐等设备的进场就位，场地内包括泥浆池的尺寸为10m×3m×2m；征用20m×15m出土点场地占地主要安放帐篷、拆卸钻杆及钻杆倒运、布置，泥浆池的尺寸为3m×2m×2m。3、设备进场、就位设备进场安装顺序：钻机安装

泥浆系统安装

泥浆泵安装

钻杆摆放就位。其他设备安装就位。（1）钻机就位：根据设计交底与施工图纸放出钻机场地控制线和设备摆放位置，确保钻机中心线与设计穿越轴线成一条直线。（2）钻机安装：入点场地使用挖机进行推平、压实，铺设沉降板，保证有足够的承载力。（3）测量控向参数：将探头放到远离干扰的钻进轴线上或其延长线上，接通电源后按操作规程测定方位角，要求细心并尽可能多测取参数比较，以确定最佳参数，一般要在管线中心的三个不同位置测取，且每个位置至少测四次，并做好记录。4、泥浆配置根据地质情况和管径大小确定泥浆粘度，根据穿越段地层情况，在钻导向孔阶段，泥浆粘度控制在35～40S；在扩孔和回拖阶段泥浆粘度控制在50～55S。实际使用过程中，泥浆的配比随地层不同而随之变化，选用不同的添加剂。定向钻穿越施工中，钻孔、扩孔的进行一直伴随着泥浆的注入和回流，泥浆在钻孔、扩孔过程中起着重要作用。泥浆对于孔道形成很重要，在扩孔后，需要泥浆护壁，使孔壁有一定的自支撑能力，不至于塌孔。如泥浆的配比和用量不适合，会造成穿越段地层塌陷，从而导致路面的沉降及上部结构的变形破坏。根据以上可能发生的情况，施工中采取以下措施：（1）选派经验丰富的泥浆工程师24小时监控现场泥浆的配比和排量。（2）选用进口泥浆料和泥浆添加剂。（3）泥浆的配制应结合施工现场的土质情况，即以易流动、减摩能力又能对孔壁进行保护作用。密切关注管道钻进线位地表情况，地表出现冒浆情况时要及时调整泥浆的配比。（4）施工中按管道钻进方向沿地表附近设置沉降观测点，实时观测路面高程情况，一旦发现异常沉降应立即采取补救措施。（5）施工时，集中施工力量，在最短的施工周期中完成。（6）管道回拖施工结束后，立即对施工过程中管壁外围可能产生的空洞进行压力灌浆处理。压力灌浆采用水泥砂浆，为了尽早发挥水泥砂浆的作用，施工时宜掺入适量的早强剂和膨胀剂。5、钻机试钻各动力、泥浆泵调试正常，钻杆清理编号后试钻，钻进1～2根钻杆后检查各部位运转情况，各钻进参数显示正常后依次钻进。6、钻导向孔按设计穿越曲线绘制控向曲线，确定控向方案，并使用人工磁场钻导向孔。钻杆钻进时每根钻杆最大折角不超过0.5°，连续4根钻杆累加折角不超过2°。导向孔的偏差应符合：设计导向孔曲线横向偏差±0.5米，导向孔曲线上下偏差±0.5米；出土点横向偏差±0.5米，纵向偏差±0.5米。在导向孔穿越过程中，为保证钻头在穿越地层中顺利的钻进，避免土层松软造成的粘卡、卡钻现象，在进行泥浆配制时加入适量的泥浆润滑剂，这样可以保证导向孔孔壁的完整性，减小钻进阻力，防止粘卡现象的发生。7、预扩孔和洗孔导向孔完成，钻头出土后及时拆卸，同时装上φ450板式扩孔器准备预扩孔，计划扩孔次序为：第一级采用φ350板式扩孔器进行扩孔；第二级采用φ450板式扩孔器进行扩孔；第三级采用φ600板式扩孔器进行扩孔；扩孔过程中，根据上一级扩孔情况制定下一级扩孔方案，选择扩孔器型号及扩孔级别，如上一级扩孔的扭力不正常，将采用同一级的桶式扩孔器进行清孔。扩孔器在不同地层根据扭力、拉力情况，调整泥浆排量，粘土层控制在8～12L/s，粉土、粉砂层控制在8～10L/s，同时要根据扩孔的级别大小调整排量，扩孔级别越大，排量越高，清孔时适当提高排量，以便最大程度的带出钻屑。根据施工实际扭矩和推拉力情况，确定洗孔次数。保证洗完孔后，扭矩和推拉力都正常，方准备回拖。8、管道回拖：回拖前用外接电源检测主管道管段的绝缘性能和逐个检查补口保护套的防护并仔细检查钻具连接的可靠性，确定合格后方可回拖。回拖的钻具组合为：Φ500桶式扩孔器+200T回拖分动器+卸扣+穿越天然气管线。回拖中准备好补口、补伤材料和器具及检漏仪，安排专人巡视管线。在回拖时，注意加强两岸联系，时刻注意表盘的读数，把扭矩控制在合理的范围内。扭矩过大，钻杆卸扣困难，欲速则不达。因此把扭矩控制在适宜的范围内，保证扩孔回拖顺利。9、设备撤场施工作业完成后，系统拆除连接，设备撤场。安装钻机、泥浆系统、工机具等顺序依次撤离施工场地。10、泥浆处理、恢复地貌设备撤场后，安排泥浆罐车将多余泥浆抽吸、外运至指定地点倾倒。使用人工配合挖机的方式清除场地上的杂物，回填开挖的沟、渠等，分层压实，将已剥离的表层耕植土恢复到表层，填土方高出地表300mm。三、西气东输管道施工保护措施为了保证定向钻施工过程元西气东输管道的绝对安全，施工前在距西气东输管道两侧各5米的位置，在新建管道的正上方，平行于管道嵌入钢板桩：宽4米，深度为6.4米，即比西气东输管道深2.0米。在拖拉管施工过程中，派专人对钢板保护桩进行监测，一旦发现钢板桩有扰动现象，应立即停止施工，并分析原因调整施工方案，确保西气东输管道安全。四、施工难点及改进

本项目由于受场地限制，入土点外侧10米有处工厂围墙，导致穿越管道无法整体焊接，须分成两段焊接，施工时采用二接一的施工方法，拖拉施工时待第一根管道拖拉到第二根管道接口处时,先进行主管PE100dn250热熔对接，再进行钢套管现场焊接，然后再进行管道拖拉施工。由于施工现场限制，管道排列方向与穿越方向不在同意直线上，拖拉时管道受力较大，拖拉时产生的应力较大，为了方便拖拉，现场准备多台吊车协助搬运管道。二接一时，外层套管对接焊口为固定焊口，现场对口难度大，焊接质量不容易保证，且焊接时可能会对内层PE管造成影响，虽然氩弧焊不产生焊渣，但为了防止钢管焊接长生的高温影响PE管，施焊前在焊口处PE管上缠绕防护套。五、结论穿越高速、西气东输管线等重要交通设施、重要管线时关键在于路由选择，合适的路由会降低施工难度、加块进度，且有利于周围设备、设施的保护，同时必须考虑施工机械的位置以及管道的排列位置，特别时管道的排列位置至关重要，尽量与穿越路线在同一直线上，以便于管道拖拉过程中减