某污水泵站过河管道牵引工程施工方案.doc

第一章 工程概况
1.1 工程概况：
某污水泵站过河出水管道全长780m,自某泵站自森园路预留检查井.管材压力段采用球墨铸铁管,过新通扬河采用PE双壁缠绕管，管径DN600,采用牵引法进行施工,重力段采用玻璃钢夹砂管,局部过河采用钢管。
本方案主要阐述牵引法HDPE施工方法.
1.2牵引法施工工艺的选择
采取非开挖施工方案即水平钻机钻孔牵引管道的施工方法。该工程涉及面广，如何确保工程质量，确保施工安全是本工程重点控制的一方面。
水平导向钻进法，它的主要特点是，可根据预先设计好的铺管线路驱动装有契形钻头的钻杆从地面钻入，地面仪器接收由地下钻头内传送器发出的信息，控制钻头按照预定的方向绕过地下障碍物直达目的地，然后卸下钻头换装适当尺寸和特殊类型的回程扩大器，使之能够在拉回钻杆的同时将钻孔扩大至所需直径，并将需要铺装的管线同时返程牵回钻孔入口处。在整个工作中，特别的混合机组提供的钻孔混合液不断地从钻头的钻口嘴喷出，用以润滑钻头，钻杆和加固钻道，以提高整个工程的工作效率。
1.3 水文、地质情况
1地形地貌
拟建工程位于城北某区，新通扬运河南北两岸，起点某污水提升泵站，向南直穿新通扬运河，至森园路见勘探点平面图。受河道影响地表起伏较大，地面标高最大值3.64m，最小值-5.40m，地表相对高差9.06m。
场地地貌单元为里下河沉积平原。各孔口高程均引测站前路临近江洲北路入口处散点高程引测，该点散点标高为3.05米（1985国家高程基准系）。（该点由甲方提供的地形图读得）
2场地水文地质情况
拟建区属北亚热带湿润季风气候。气候的特点是：季风显著，四季分明，雨量集中，雨热同季，冬冷夏热，春温多变，秋高气爽；光能充足，热量富裕。年平均温度14.7'C，极端最高气温41.0℃（1988年），极端最低温度-23.4℃（1969年）。年降水量1000.4毫米，降水主要集中在6-9月，占全年降雨量的59.2%。年降水量193 1年达1974.Omm，1991年1796.Omm，而1978年仅395.6mm。雨量分布历年月平均以7月最高，达206.Omm，12月最少，为27.lmm。全年1月和3～6月降水的相对变率小，雨量比较稳定，其余各月相对变率较大，降水不稳定，容易发生旱涝灾害。泰州市水利局提供的下河历史最高洪水位3.35m，最低水位0.6lm，一般水位在1.80～2.50m。

拟建场地在勘察深度范围内地下水类型主要为浅部孔隙潜水，浅部孔隙潜水主要赋存于①～②层土中。地下水补给主要为大气降水和地表径流，排泄方式主要为自然蒸发和地表径流。地下水位呈季节性周期变化。
近3～5年内最高地下水水位埋深约0.20m，最低水位埋深约2.Om，地下水位变化幅度约为2.Om，呈冬季向夏季渐变高的趋势。
3土层结构及其分布等
本次勘探深度内，按物理力学性质可分为5层土，从上至下分述如下：
①层表土：灰色以软塑～流塑状粉质粘土质为主。路道和建筑物处夹大量碎砖瓦砾等建筑垃圾。下部以耕土为主，夹大量植物根茎等有机质。场区普遍分布，厚度：0.40～2.20m,平均1.08m;层底标高：-6.36～2.79m，平均0.0lm;层底埋深：0.80—7.50m，平均2.24m。该土层物理力学性质不均匀，压缩性高，工程性质差，不宜作为基础持力层。
②层粉质粘土：灰色～灰黑色，软～流塑，富含植物根茎等有机质。中等干强度，低韧性。受河道影响河道部位局部缺失，厚度：0.00～3.20m，平均1.92m；层底标高：-2.59～0.14m，平均-0.60m;层底埋深：2.20～5.40m，平均3.24m。属高压缩性低强度土。
③层粘土：青灰色～灰褐色，可塑～硬塑，夹褐色铁锰质氧化物结核。光滑，中等偏高干强度，中等偏高韧性。场区普遍分布，厚度：4.70～7.00m，平均6.33m;层底标高：-7.81～-6.15m，平均-7.03m;层底埋深：8.70～10.80m，平均9.69m。该土层为中等压缩性，中等强度．工程性质较好。
④层粉质粘土：灰褐色～灰色，可塑～软塑。无摇震反应，稍光滑，中偏高干强度，中等韧性。场区普遍分布，未钻穿，最大揭示厚度14.40m。该土层为中等压缩性，中等强度，工程性质良好。
④一l层粉土：灰黄色～深灰色，中密，摇震反应迅速，干强度低韧性。局部颗粒较粗呈粉砂状。该层呈透镜状分布于④层粉质粘土中，局部未钻穿。该土层为中等压缩性，强度中等，工程性质一般。

第二章 施工部署
2.1 工艺流程
牵引施工的工艺流程为：施工准备→打导向孔→扩孔、成孔→牵引管道→验收→清场
1、准备工作
前期调查：进场后调查施工范围内地下管线情况，摸查清楚后才能进行施工。
方位定位：根据施工图纸，进行测量放样。并根据施工范围的地质情况、埋深、管径确定管材和一次牵引的管道长度，并设计好钻杆轨迹。
2、打导向孔

首先将探测棒插入导向头内，导向头后端与钢管连接，然后用顶管机给钢管施加压力，推进导向头，将导向头打入地下；导向仪可随时接收导向头的方位与深度，顶管机可根据此信息及时旋转导向头，使导向头随时改变深度和方向，在地下形成一条直径为100mm的圆孔通道，孔道中心线即为所需敷设管道的中心线。
3、扩孔、成孔
在孔洞形成后，将导向头卸下，装上一钻头，钻头孔径比孔洞大1.5倍，然后将钻头往回拖拉至初始位置，卸下该钻头，换上更大的钻头，来回数次，直到符合回拖管道要求。为了防止塌孔，在注射的水中加入外加剂，该外加剂有固化洞壁。润滑钻杆等作用。
4、牵引管道
钻孔完成后，将管材按连接成需要长度，将管材两端封闭，一端与钻头相连，将其一次性拖入已形成的孔洞中，即完成整个埋管工序。
5、验收
根据设计及验收规范进行闭水试验等验收工作。
2.2 管材的选择
本工程将选择(PE)双壁缠绕管，该管材符合以下要求
1、抗外压能力强，能承受较大拉力的管材。
2、具有较好的柔韧性，能较好的适应沉降，从而提高管道的抗震能力。
3、单位重量轻。在牵引过程中减少与孔壁的摩擦力，提高施工效率和节约成本。
4、管材环刚度满足施工要求。
第三章 主要施工技术措施
3.1 施工准备工作
1、地下管线测量：
a．图纸校核：到规划局查阅工程施工地点的管线布置情况，并在现场进行校核，在现场找出图纸标示的管线。
b．现场探测：利用地下管线探测仪器对地下管线的分布、位置、走向、管径进行调查探测。
c．联系管线单位：主动联系各管线单位到现场确认和交底。
d．管线调查清楚以后，按照供水管顶进的路线描绘地下管线和地下障碍物的布置图。
2、钻杆轨迹设计
根据地下管线布置图设计钻杆的钻进轨迹。轨迹包括两个部分，造斜段和铺设段。因为该段管为压力流截污管，必须按设计流水标高埋设，埋深的按照设计提供的流水标高确定。
造斜段：
1．造斜段距离L：
L＝[h(2R1-h)]0.5
式中：h—埋深，R1—造斜段曲率半径，根据设计取值1200D,代入数据计得L＝140米

图纸设计牵引管道从桩号0+082.8至0+397.6，满足不了管道弯曲半径的要求。同时根据现场实际情况，建议从0+004.5至0+470.4改为牵引管道，环刚度(公称压力)12.5MPa/m2。

2．钻杆入射角a：
a＝tg-1{[h(2R1-h)]0.5/h}
式中各字母意义同上式，计得a＝4.8o。
钻孔前控制：地表测量主要根据施工图纸，利用全站仪，确定两井之间的具体位置（包括坐标与距离），定出钻孔中心线和地表走向，测量中心线地面的海拔高度或相对高度，并根据要求的铺管深度，初步确定导向孔的造斜角度和入口位置。一旦选择确定了施工位置，就应该对钻孔轨迹作测量并绘出详细的图纸。钻孔轨迹和基准线的最后精度取决于测量资料的精度。根据设计确定的埋置深度，选择入土和出土角。
3.2 工作坑施工方案
每段牵引需要挖掘2个工作坑，包括入口工作坑、出口工作坑。
入口工作坑是为了检测钻杆的钻进角度和旋转扭动等工作状态而设的工作坑。在钻机前面6～10米处挖掘。尺寸为1.5×6米，挖深由地面渐变到深4.5米。
挖泥过程注意不要损坏其他的地下管线。
出口工作坑是回拖时提供排水管入洞工作坑，出口工作坑尺寸和施工方法与入口工作坑相同。
3.3 钻进技术方案
导向钻机的主要部件为：轮式钻机、操作系统、动力站、液压系统、钻头、钻杆等，对照安装使用规范进行安装。
钻机运到现场必须先锚固稳定，钻机如果锚固不稳，将会发生功率损失或者功率作用在机器身上，造成机器和人的伤害。钻机是依靠地锚座和后支承与地基固定的，安放钻机前应先平整场地，根据预先设计的的钻机倾斜角度进行调整，依靠钻机动力将锚杆打入土中，使后支承和前底座锚与地层固结稳定。
导向钻进原理：钻机的钻头的一侧为斜面的鸭舌形状，钻头通入高压水射流切割土体，若钻头旋转和加压钻进同时进行，由于四周受力方向均一，钻头呈直线钻进；若只加压钻进而钻头不旋转，由于受到斜面的反作用力，钻头则朝斜面法线反方向钻进，实现造斜钻进。
钻杆轨迹的第一段是造斜段，控制钻杆的的入射角度和钻头斜面的方向，缓慢给进而不旋转钻头，就能使钻头按设计的造斜段钻进。钻头到达造斜段完成处，接下来的是排水管流水段的钻进。旋转钻头，并提供给进力，钻头就能沿水平直线钻进，由于在钻头位置安装了最先进的探测仪器，在钻
进过程中通过地面精密接收仪器，通过接收仪器数据调整钻头角度，使得钻进按照流水线标高路线前进。到达出口工作坑，完成钻孔工序。
（一）钻进操作：
1.检查钻机的测量仪器的电源是否充足，不足的更换电池，特别是探头电池更不可马虎。
2.按照测量仪器使用规范操纵仪器。
3.探头装进探头盒内，打开接收机和同步显示器，转动探头盒检查仪器是否正常。
4.把探头盒与钻头接好并连接在钻杆上，开机输送钻进液，检查钻头喷嘴是否畅通。
5.启动机器进行造斜和水平导向钻进。
钻进操作需要注意的事项：
1.钻杆的上、下接头对正，边缓慢给进动力边慢转上扣，，不得拧得过紧。
2.不允许使用弯曲和有伤的钻杆。
3.钻进速度不宜过快，应根据地层条件合理调定给进力。
4.造斜顶进时，每次顶进进尺控制在0.5m左右为好，曲线要缓。
5.钻杆内不得进脏物，以免堵塞钻头喷嘴。
6.当机油压力报警指示灯亮时，说明油压不正常，要进行检查。
7.当机油堵塞报警指示灯亮时，要更换机油滤心。
8.改变水泵排量时，先摘开离合器，不得带速换档。
9.当水泵较长时间不工作的情况下，应将其变速箱挂空挡，后合上离合器，以保持离合器操纵系统中的分离轴承。
10.按规范开动钻机后，不允许马上用全负荷钻进，必须先进行试运转，确定各部分运转正常后，方可开始钻进。
（二）钻头位置监测
钻机随机配有一手提式地表导航仪，用以确定钻头在地底的位置，监测钻头是否偏离设计轨迹。在造斜段，钻头每钻进10cm就测一次钻头的位置，在平铺段每隔20cm就监测一次。如果发现偏离轨道，就通过调整钻头斜面的方向，进行纠偏。但纠偏不能太急，因为钻杆毕竟具有一定的刚度。应该在几根钻杆内完成纠偏，不能在一根钻杆内完成纠偏，同时也要注意不要纠偏过度。
（三）回拉扩孔
钻头到达出口工作坑，钻进工作完成，但是孔径还没有达到铺设要求。本工程拟多次扩径，第一次扩孔为200mm，第二次扩孔为400mm，如此类推，扩孔到800mm。具体操作为：卸下钻头，在钻杆尾端连接孔径200mm的回扩头，回扩头后面再连接钻杆，开动钻机旋转、回拉扩头进行扩径。回拉过程中必须不断加接钻杆，始终保持钻杆不能没入孔洞。扩头回拉到达接驳坑，在接驳坑卸下200mm的回扩头，再在出口工作坑的钻杆尾端接上400mm的回扩头， 如此扩孔到800mm。
（四）注浆和泥浆的处理
在钻杆回拉扩径的过程中，必须通过钻杆注入膨润土浆，以减少摩擦，降低回转扭矩和回拉阻力，同时膨润土浆还有固壁防止孔洞塌土、冷却钻头的作用。更重要的是通过旋转回扩头切削下来的泥土，会溶融在膨润土浆里，形成泥浆，流到出口工作坑的集浆坑里。集浆坑里放设泥浆泵，把泥浆抽到泥浆池。
3.4 回拉敷设管道
扩孔成功到800mm后，可以进行回拖管道工序。在回拖前要进行管线连接的工序，用热熔法将双壁缠绕管连接成与成孔长度相当的管道。准备好后，将管道与扩孔器相连，回拉将管道牵引进孔洞内。
3.5 水压试验
管道牵引结束后，进行管道严密性试验。

第四章 施工计划
一、施工进度计划
本次工程根据实际情况拟25天完成。
二、主要机械设备需用计划
在本工程施工中，我单位将分批安排技术先进、性能优越并且满足施工进度要求的机械设备进场施工。
主要机械设备需用计划
序号
机械名称
型号
数量
单位
1
水平工程钻机

1
台
2
泥浆系统

1
台
3
排污泵
3PNL
2
台
4
定向探测仪

1
台
5
电热熔机
20T/50T
1
台
第七章 文明施工措施
一、施工围闭
在进场开挖前使用市政标准围蔽进行，防止施工污水流出马路污染周边环境。并做到以下几点：
（一）在工地的首尾端或与其他道路的交汇处安放施工告示牌和交通导向牌。
（二）在施工范围进行全封闭施工，夜间设警示闪灯。
（三）在施工范围内安排专职巡查员，负责疏导交通和维护文明施工设施。
（四）开工前对现场施工人员进行文明施工生产教育。开挖前,张贴安民告示,广泛宣传,争取广大市民对施工的谅解和支持。派人定期清扫，确保工地周围环境卫生。及时清扫运土车撒落在非施工区内的淤泥。

二．机具材料管理
（一）材料进场后进行分类并指定地方堆放，保证施工现场道路畅通，场地整洁，并按照ISO9002文件有关要求进行标识。
（二）施工机具统一在确定场所内摆放。
（三）所有施工机具都必须保持整洁机容，每天进行例行保养。
三、环保措施
（一）控制噪声，减少施工机械、施工作业、施工运输车辆特别是夜间施工所造成的对附近居民的影响，进行夜间施工时，采取必要的减噪措施，同时报经主管部门批准。
（二）加强环境保护，控制空气污染，对施工作业机械、运输车辆作业时所产生粉尘进行控制，并定期对施工现场周围地面进行淋水，减少灰尘对周围环境的污染，同时做好对城市绿化、地下管线、地下文物的保护。

第八章 安全施工措施
执行依据<<建筑安装工程安全技术规程>>，<<国营建筑企业安全生产工作条例>>，JGJ59-99<<建筑施工检查评分标准>>，JGJ33-86<<建筑机械使用安全技术规程>>，JGJ46-88<<施工现场临时用电安全技术规范>>，<<市政工程施工工艺与安全技术>>，以及国家行业有关的安全技术标准。
施工前组织图纸会审，熟悉图纸，对整个工程项目的施工作业全过程中可能出现的问题作充分的预估，并就可能出现的各种问题作出相应的防范措施，对可能影响得到的构筑物，地下地上各种管线。
进行详细的工程安全技术交底,每个部位,工序施工前,均进行相应的技术交底,严格按照三级安全技术交底的要求,使各级施工人员清楚掌握各工序的安全技术要求要求,以及施工工艺和技术规范,做到心中有数,确保施工过程中的施工安全。
1、安全用电措施
严格用电管理，现场临时电线路按《施工临时设施用电安全技术规范》要求布设，必须由持证的专职电工上岗操作，不得任意拉接电线和电器设备，采用三相五线制的供电系统，各类电器设备均安装 安全保险装置，严格执行一机一闸一漏电保护开关，对电力线路、电器设备经常检查、维修调整并做好测试、检查、维修记录。
2、管线保护
根据建设单位提供的管线情况和实际情况进行有效的管线保护措施。在管线位置设置明显的警示标志。并在该段开挖时，全过程有管理人员旁站指导。在开挖过程中遇到不明管线马上通知上级处理。

3、建筑结构物及管线保护措施
施工中需要严格确保管坑和工作井周边的道路路面的稳定，以确保附近房屋建筑结构物的稳定。在施工过程中注意观测管坑和工作井及周围地面的沉降，发现异常情况要及时提出、及时处理，以保安全。
（1）、对施工范围内和周边房屋建筑物等要进行施工前鉴定，必要时进行支撑或加固。
（2）、施工过程中对房屋及其支撑进行检测。
（3）、对确实属于危房的房屋，联系有关房产部门进行有关技术上的鉴定，同时进行住户的临时搬迁。
（4）、施工前先摸查周边房屋的层高、结构、地基基础的情况，并有针对性地对以有裂缝进行拍照，采用贴砂纸标识，若砂纸开列，立即停止打拉钢板桩，查明原因消除隐患再继续施工。
3、交通安全
接管时，派专人在施工机械调头及作业人员进入施工现场的路上维持交通、设置围栏，禁止非施工车辆及行人在施工内调头或停置。施工范围设置围栏，严禁行人及非施工车辆进入施工现场。在人流密集的地段张贴导向示意牌。

某污水提升泵站过河牵引管道轨迹计算
导向孔的轨迹一般由三段组成：第一造斜段、直线段、第二造斜段，如图所示。直线长度为管线穿越河道的实际长度，第一造斜段是钻杆进入铺管位置的过渡段，第二造斜段是钻杆出露地表的过渡段。
对典型的导向钻进铺管施工，其导向孔的轨迹由以下几点基本参数决定：1、穿越起点B；2、穿越终点C；3、铺管深度H；4、第一造斜段的曲率半径R1；5、第二造斜段的曲率半径R2。L1=[H(2R1-H)]0.5 L2=[H(2R2-H)]0.5
R1R2根据设计要求取值900m：
L1=[H(2R1-H)]0.5=152m；
L2=[H(2R2-H)]0.5=152m；
管线水平距离:L=152+152+160=464M.。
根据施工要求管道曲率半径，R1R2取值1200D（D为管道直径）：
L1=[H(2R1-H)]0.5=140m；
L2=[H(2R2-H)]0.5=140m；
管线水平距离:L=140+140+160=440M.。
结论：管线同时满足设计及施工要求，水平距离应取464M，图纸设计牵引管道从桩号0+082.8至0+397.6，满足不了管道设计及施工要求。根据现场实际情况，建议从0+004.5至0+470.4改为牵引管道，环刚度12.5MPa/m2。