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  • 2022-04-22 11:23:57 发布

某某国际机场二期扩建项目污水处理工程有计算过程

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'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) 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) 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  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) 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,管道总长约4.4Km,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,PN1.0;拖拉管采用DN500的PE100-1.0Mpa(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 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) 识配制以下泥浆配比表: 2-1.1#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    Φ=500mm 壁厚    δ=24mm 管线长度   L=70m 入土角    a r=9° 出土角    a c=7° 则:回拖力Fmax=F摩+F自 =32145+8440 =40585N =4T 其中:1.管道在洞内自重产生的摩擦阻力 F自=f*P0*L=0.35×344.5×70 =8440N 其中:P0=1000ρgπ(D2  -d2  )÷4     =1000×0.98×10-  6  ×9.8×3.14×(5002  -4522  )÷4 =344.5N/m  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)     2.管道在洞中的粘滞综合摩擦阻力  =3.14×0.5×19.5×15×70 =32145N 公式说明: Ψ为固相含量系数(10~40)( Ψ取15) τ为泥浆的切应力(19.5pa) f为管道和孔壁之问的摩擦系数(0.2~0.6)(f取0.35) P0为每米管道的重量(N/m) ρ为管密度 ρ=0.98×103kg/m3 g为重力加速度 g=9.8N/kg 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-2×δ=500-2×24=452mm 2-2、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    Φ=500mm 壁厚    δ=24mm管线长度   L=93m 入土角    a r=9° 出土角    a c=7° 则:回拖力Fmax=F摩+F自 =42707+11213 =53920N =5.3T 其中:1.管道在洞内自重产生的摩擦阻力 F自=f*P0*L =0.35×344.5×93 =11213N 其中:P0=1000ρgπ(D2  -d2  )÷4     =1000×0.98×10-  6  ×9.8×3.14×(5002  -4522  )÷4 =344.5N/m 2.管道在洞中的粘滞综合摩擦阻力  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) =3.14×0.5×19.5×15×93 =42707N 公式说明: Ψ为固相含量系数(10~40)( Ψ取15) τ为泥浆的切应力(19.5pa) f为管道和孔壁之问的摩擦系数(0.2~0.6)(f取0.35) P0为每米管道的重量(N/m) ρ为管密度 ρ=0.98×103kg/m3g为重力加速度 g=9.8N/kg 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×δ=500-2×24=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    Φ=500mm 壁厚    δ=24mm 管线长度   L=123m 入土角    a r=9° 出土角    a c=7° 则:回拖力Fmax=F摩+F自 =56484+14830 =71314N =7.1T 其中:1.管道在洞内自重产生的摩擦阻力 F自=f*P0*L =0.35×344.5×123 =14830N 其中:P0=1000ρgπ(D2  -d2  )÷4     =1000×0.98×10-  6  ×9.8×3.14×(5002  -4522  )÷4 =344.5N/m2.管道在洞中的粘滞综合摩擦阻力 F摩=π〃D〃τ〃Ψ〃 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) L =3.14×0.5×19.5×15×123 =56484N 公式说明: Ψ为固相含量系数(10~40)( Ψ取15) τ为泥浆的切应力(19.5pa) f为管道和孔壁之问的摩擦系数(0.2~0.6)(f取0.35) P0为每米管道的重量(N/m) ρ为管密度 ρ=0.98×103kg/m3 g为重力加速度 g=9.8N/kg 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×δ=500-2×24=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,本工程所需最大回拖力7.1T 小于ZT-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 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) )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φ700-φ800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  4.1钻机及配套设备就位:将钻机就位管线穿越中心线位臵上,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臵测取,且每个位臵至少测四次,进行对比,并做好记录。 4.2泥浆配制 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: 4.2.1水源就近取用河水,用水泵输送至水罐内,在水罐中沉淀、过滤后配浆。 4.2.2 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) 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。 4.2.3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。 4.2.4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臵并增加泥浆罐数量,在此工程中使用1个配浆罐和2个泥浆搅拌罐。 4.2.5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。 4.2.6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。 4.3钻机试钻 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。  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) 4.4钻导向孔 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。  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) 4.5预扩孔 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,φ300、φ400、φ500、φ600、φ700,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。4.6管线回拖 在回拖时连续作业,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,为保证回拖的顺利,将采取以下措施: 4.6.1连管回拖前,保证预制管线(至少出土点附近的50米管线)和穿越轴线的一致,减少管线进入孔洞时的侧向摩擦力,确保管道完好。 4.6.2将熔接好的管材放到发送沟,保证管道尽可能与地面脱离,管道在沟中呈漂浮状态,以减小回拖时的摩擦力。  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) 4.6.3回拖时增加高润滑泥浆,使泥浆象薄膜一样附着于管道表层,起到保护作用。 4.6.4在扩孔回拖时,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。 4.6.5回拖时注意加强两边联系,时刻注意表盘的读数。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、回拖具有可追溯性,保证扩孔回拖的顺利。 4.7地貌恢复 及时进行钻机场地的地貌恢复、剩余泥浆的处理和设备转场。4.8作为定向钻穿越专业化的施工队伍,管道穿越项目部在施工中,将采取以下特别措施,以保证100%的穿越成功。 4.8.1保证导向孔“平滑圆缓”  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) 首先,要确保在导向孔作业中信号的安全传输,为此,第一步用专用检测工具检查信号线的质量;  其次,严格按照施工规范操作,确保每根钻杆曲率半径符合设计规定的范围,并在此基础上,确保每根钻杆倾角和方位角的变化值在规定的误差范围之内。 4.8.2扩孔作业 在保证扩孔后形成的孔洞符合要求下,合理确定每次扩孔的级差,并根据地质及每次扩孔泥浆的携带情况,制定合适的泥浆配比,确保孔洞形成良好、泥浆在出入土点侧返浆通畅。 4.8.3预制管线的充分准备 连管回拖前,保证预制管线(至少出土点附近的50米管线)和穿越轴线的一致性。同时,采取漂浮或其他措施降低管线回拖时管线的摩擦力。 4.8.4保证钻具的完好 经过多年的探索及理论分析,特别是经过以前施工经验总结,保证钻具的完好,也是穿越成功的关键。为此,对每一根用于施工的钻杆、扩孔器系列等,在施工前都将经过严格的无损检测和丝扣的维护保养。 4.8.5建立高效的泥浆体系,确保在复杂地质条件下孔洞形成的良好  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) 孔洞塌方是穿越施工中最危险的隐患之一,为此,在现场针对塌方采用“二高”——高粘度、高密度配制泥浆,可起到支撑、悬浮和护壁和减少岩屑床的形成作用。同时,我们加大高分子泥浆添加剂的剂量。利用其大分子量聚合物纤维素的链式网状结构来起到“支撑和拉住”等护壁作用,回拖时,在必要的情况下,加入固体润滑剂等低浮力高润滑的泥浆体系,提高流动性,从而降低回拖阻力,保证穿越成功完成。'