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(场外污水管道及泵房改造)
拖拉管施工专项方案
编制人:
审核人:
批准人:
浙江宇达建设有限公司
二O一O年八月
拖拉管施工专项方案
一、工程概括
工程名称:杭州萧山国际机场二期扩建项目污水处理工程(场外污水管道及泵房改造)
建设单位:杭州萧山国际机场有限公司
设计单位:杭州天元建筑设计研究院监理单位:浙江江南工程管理股份有限公司施工单位:浙江宇达建设有限公司
本工程范围为杭州市萧山国际机场到坎山北泵站DN500压力污水管,,管道沿线有拖拉管3处、倒虹管3座、排泥井7座、排水检查井5座、排泥阀门井1座,流量计井1座。一般管段采用DN500的钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管,管道规格为DN500,;拖拉管采用DN500的PE100-(SDR17)管
2、本泵房位于杭州市萧山国际机场,泵房为原机场污水处理厂的格栅集水井,进水管为原来机场DN800的重力污水进水管,出水管为DN500的污水压力管,管道沿道路向南最终进入坎山北泵站。泵房改造电气部分包括:照明、动力以及室外电气。
2、地质概况
根据附近工程的地质情况拖拉管段主要为粉沙土。
二、施工方案
1、泥浆配比
根据穿越地层地质为粉砂土,结合以往施工经验及相关知识配置以下泥
浆配比表:
地层
状况
选用产品
推荐用量
(/100gal)
马氏漏斗粘度
—般土
(粘土)
Hydraul-EZ(易钻)/
Insta-visPlus(万用王)
12〜
18kg/〜
35〜40
粉土
Hydraul-EZ(易卡占)/Insta-visPlus(万用王)
12〜
18kg/3〜
40〜55
粉砂土
Hydraul-EZ(易卡占)/Insta-visPlus(万用王)/CMC/速浮
12〜
18kg/〜
4L/〜
55〜70
2-#拖拉管回拖力理论估算根据穿越的长度、入土角、出土角、曲率半径、以及管材的管径、壁厚,利用经验公式计算分析最长处穿越如下:
已知:管线直径①=500mm
壁厚(5=24mm
管线长度L=70m
入土角ar=9°
出土角ac=7°
则:回拖力Fmax=F摩+F自
=32145+8440
=40585N
=4T
其中:
F自=f*PO*L
=
=8440N
)-4
其中:P0=1000pgn(D2-d2)-4=-(5002-4522
=
F摩=nD・T•屮•L
=
=32145N
公式说明:
屮为固相含量系数(10〜40)(屮取15)
t为泥浆的切应力()
f为管道和孔壁之问的摩擦系数(〜)()
P0为每米管道的重量(N/m)
p为管密度p=
g为重力加速度g=
D为PE管外径D=500mm
L为管道长度(m)L=70m
d为PE管内径d=D-2x6=500-2x24=452mm2-2、2#拖拉管回拖力理论估算
根据穿越的长度、入土角、出土角、曲率半径、以及管材的管径、壁
厚,利用经验公式计算分析最长处穿越如下:
已知:管线直径①=500mm
壁厚8=24mm
管线长度L=93m
入土角ar=9°
出土角ac=7°
则:回拖力Fmax=F摩+F自=42707+11213=53920N
=:
F自=f*PO*L
=
=11213N
其中:P0=1000pgn(D2-d2)-4
)-4
=-(5002-4522
=
F摩=兀Dt•屮・L
=
=42707N
公式说明:
屮为固相含量系数(10〜40)(屮取15)
t为泥浆的切应力()
f为管道和孔壁之问的摩擦系数(〜)()
P0为每米管道的重量(N/m)
p为管密度p=
g为重力加速度g=
D为PE管外径D=500mm
L为管道长度(m)L=232m
d为PE管内径d=D-2“=500-2x24=452mm
2-3、3#拖拉管回拖力理论估算根据穿越的长度、入土角、出土角、曲率半径、以及管材的管径、壁厚,利用经验公式计算分析最长处穿越如下:
已知:管线直径①=500mm
壁厚(5=24mm
管线长度L=123m
入土角ar=9°
出土角ac=7°
则:回拖力Fmax=F摩+F自
=56484+14830
=71314N
=
其中:
F自=f*P0*L
=
=14830N
其中:P0=1000pgn(D2-d2片4
=-(5002-4522)-4
=
F摩=nD・T•屮•L
=
=56484N
公式说明:
屮为固相含量系数(10〜40)(屮取15)
t为泥浆的切应力()
f为管道和孔壁之问的摩擦系数(〜)()
P0为每米管道的重量(N/m)
p为管密度p=
g为重力加速度g=
D为PE管外径D=500mm
L为管道长度(m)L=232m
d为PE管内径d=D-2x6=500-2x24=452mm
以上计算公式中,因整个过程管材受力较复杂且不断变化,会受诸如:管材、壁厚、土质、土层间隙、土层含水量及渗透性、泥浆原料、泥浆浓度、导向孔曲率半径等等因素影响而出现不同的情况。在实际应用中,应初步估算,适时修正,才能顺利完成施工。
从估算可知,-35非开挖钻机的回拖力35T,故可采用ZT-35水平定向钻机施工。但必须在保证曲率半径的前提下,施工现场采取有效措施减少拖管阻力。
3、技术控制点
(1)出入土角度大小适当,不宜过大,以防止多级扩孔后,管位发生上抬现象;(2)同时开挖发送沟,提高管子进孔的顺畅性,降低管子在孔道头上的侧磨阻力;(3)采用钢制锥形拖拉头,提高抗拉强度,减小拉管阻力;(4)合理正确调配泥浆,泥浆粘度调制65s,PH=9,并根据不同地层拉力、扭矩情况,及时调整泥浆配比,有效提高泥浆粘度和流动性;(5)针对粉砂土地层扩孔必须采用逐级扩孔,以利于稳孔,扩孔大小宜在申700■申800孔径;(6)管材回拖前向管内注水,通过增加自重,抵消浮力,最大限度减小浮力差和侧磨阻力。
4、施工过程
钻机及配套设备就位:将钻机就位管线穿越中心线位置上,钻机就位完成后,进行系统连接、试运转,保证设备正常工作。
测量控向参数:按操作规程标定控向参数,为保证数据准确,在管线中心线的不同位置测取,且每个位置至少测四次,进行对比,并做好记录。
泥浆是定向穿越中的关键因素,按本次穿越泥浆工艺要求及地质情况编写配制方案,确定正确的混合次序,按不同的地质层配制出符合要求的泥浆。由于穿越地段地质情况比较复杂,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:
,用水泵输送至水罐内,在水罐中沉淀、过滤后配浆。
按照确定好的配比用一级膨润土加泥浆添加剂,配出合乎要求的泥浆。
泥浆添加剂有:降失水剂、提粘剂和防塌润滑剂等。添加剂符合环保要求。
为了使膨润土有足够的水化时间,在用量不改变的情况下,我们使用快速水化装置并增加泥浆罐数量,在此工程中使用1个配浆罐和2个泥浆搅拌罐。
泥浆在各个阶段所起的作用如下:钻导向孔阶段要求尽可能将孔内的泥沙携带出孔外,同时维持孔壁的稳定,减少推进阻力;
预扩孔阶段要求泥浆有很好的护壁效果,防止地层坍塌,提高泥浆携带能力;
扩孔回拖阶段要求泥浆具有很好的护壁、携砂能力;同时还有很好的润滑能力,减少摩阻和扭矩。
粉砂土层成孔性差,采取的措施是:在泥浆中加入正电胶,形成“液体套管”,在提高粘度的同时加入定量的改性淀粉来控制失水,以便在孔道四周形成泥皮,稳定孔道。
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、钻杆和钻头清扫完毕,严格按照设计图纸和施工验收规范进行试钻,钻进1-2根钻杆后检查各部位运行情况,各种参数正常后按次序钻进。
进行管线导向孔钻进期间,建立穿越曲线数据库,采集在控向过程中由控向系统的计算机自动生成的有关数据。如每个测量点的前后点及正位值。
为了保证采集数据的正确性,减少人为的数据录入错误。我们将采取自编的小程序,使控向系统计算机生成的控向数据经过一、两步的转换后,
自动生成Excel文件,以保证控向数据的可打印性和传输性,减少人为录入数据的错误。
导向孔的钻进是整个定向钻施工的关键,本次穿越工程用ZT-35型水平定向钻机实施。钻导向孔的钻具组合是:
造斜钻头+S-73钻杆
控向对穿越精度及工程成功至关重要,并直接关联到管线穿越。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。
本次穿越采用逐级扩孔预扩孔:
导向孔完成,钻头出土后及时拆卸,装上检查合格的扩孔器进行预扩孔,申300、申400、申500、申600、申700,最后用清孔器清孔,清孔以慢稳为主,切忌速度过快,同时,做好每一遍扩孔的记录,以便于下一级扩孔借鉴,使扩孔具有可追溯性,清孔完成后,需紧接拉管工序,中间不允许长时间停留。