顶管箱涵穿越公路铁路施工方案Word格式.docx
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4）《油气长输管道工程施工及验收规范》GB50369-2006
5）《油气输送管道穿越工程施工及验收规范》（GB50424-2007）
6）《油气管道线路标识通用图集》CDP-M-OGP-PL-008-2010-1
7）《关于处理石油管道和天然气管道与公路相互关系的若干规定》（试行）（78）交公路字698号，（78）油化管道字452号
8）（22）《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》（JC/T640-2010）
9）《西气东输三线管道工程热煨弯管双层熔结环氧粉末外防腐层技术规范》（Q/SYGJX0205-2012）
10）《西气东输三线管道工程钢质管道三层结构聚乙烯防腐层技术规范》（Q/SYGJX0206-2012）
11）《西气东输三线管道工程内壁减阻涂层技术规范》（Q/SYGJX0207-2012）
12）《西气东输三线管道工程冷弯管技术规范》（Q/SYGJX0208-2012）
13）《西气东输三线管道工程线路工程施工技术规范》（Q/SYGJX0209-2012）
14）《西气东输三线管道工程线路焊接技术规范》（Q/SYGJX0210-2012）
15）《西气东输三线管道工程无损检测技术规范》（Q/SYGJX0212-2012）
16）《西气东输三线管道工程管道防腐补口补伤技术规范》（Q/SYGJX0213-2012）
17）《西气东输三线管道工程穿越工程技术规范》（Q/SYGJX0214-2012）
18）《西气东输三线管道工程清管试压技术规范》（Q/SYGJX0217-2012）
19）《西气东输三线管道工程水工保护技术规范》（Q/SYGJX0218-2012）
20）《西气东输三线管道工程安全与环境监理技术规范》（Q/SYGJX0219-2012）
21）《西气东输三线管道工程竣工验收技术规范》（Q/SYGJX0224-2012）
22）《西气东输三线管道工程用基于应变设计的X80钢管焊接技术规范》（Q/SYGJX0211-2012）
23）《西气东输工程三线管道工程强震区和活动断层埋地管道基于应变设计导则》（Q/SYGJX0236-2012）
二、工程概况
西气东输三线西段工程起新疆霍尔果斯，止于宁夏中卫。
管道总体走向自西北向东南，途经新疆、甘肃、宁夏3个省、自治区，从新疆霍尔果斯-宁夏中卫段与西气东输二线并行。
线路长2456km，设计输量300×
108m3/a，管径1219mm，设计压力12MPa。
具体走向见“西气东输三线西段管道工程线路走向示意图”（图1-1）。
图1-1西气东输三线西段管道工程线路走向示意图
三、主要工序及施工措施
1作业概述
第二标段线路穿越高速公路、国道、省道、其他车流量较大的公路及施工无法断流的水渠采取顶管方式穿越。
本标段共穿越铁路1次，其中独石化铁路穿越穿越西二线施工时已预留穿越位置，本工程直接进行管道穿越施工，我单位只负责管道穿越施工，管道穿越施工方式与顶管穿越公路方式类似。
具体工程量详见表1-1。
表1-1第二标段标段顶管穿越统计表
公路、铁路名称
穿越位置
单位
穿越长度（m）
穿越方式
用管（mm）
公路穿越
AD040+6-AD040+54
m
48
顶管
Ф1219×
18.4
G312国道穿越
AD059G+000-AD060+000
155
Φ1219×
22.0
S223省道穿越
AG013+000-AG014+000
乌奎高速
AG026+000-AG027+000
40
沥青路穿越
AG031+16-AG031+64
AG040+000-AG040+048
AG046+14-AG046+58
44
26.4
AG051G+000-AG052G+000
115.9
注：
公路穿越可依据当地路政部门的规划要求进行调整
2作业流程
图2-1顶管穿越流程图
3顶管施工措施
3.1施工原理
在穿越位置两侧放出管道中心线，选择地势较低的一侧作为顶管操作坑，另一侧为接收坑，确定顶管穿越的进、出口位置，在操作坑内放入第一节穿越套管和顶管设备。
由人工先在套管前端掏土，待套管前端形成略大于套管外径的圆型空间后，再顶进套管。
待套管顶进后再继续人工掏土，如此循序渐进，直至穿过公路为止。
套管穿越完毕后，将安装好绝缘支撑的主管道用配套滑车送入套管内。
施工中的清土、排渣采用轨道小滑车配合施工。
顶管示意见图3.1-1。
图3.1-1顶管施工示意图
3.2施工准备
3.2.1组织施工人员熟悉施工图，进行技术交底，探讨施工质量保证措施。
3.2.2开工前预先与公路或水渠主管部门联系，按照管理部门的要求办理穿越施工手续，按其要求设置相应的警示标志。
3.2.3应向公路、水渠等有关部门了解清楚穿越地段内地下是否有通讯线路、管道等设施，对于此类设施应请主管部门的有关人员现场指定位置，人工开挖，使之暴露，保护方案应得到主管部门认可。
3.3顶管机的选用
顶管机选用必须根据顶力选择，顶力计算方法如下：
推力的理论计算：
F=F1十F2
其中F—总推力Fl一迎面阻力F2—顶进阻力
F1＝D2*P*π/4
（D—管外径1.44mP—控制土压力）
P＝Ko*γ*Ho
式中Ko—静止土压力系数，一般取0.55
Ho—地面至掘进机中心的厚度，取最大值6m
γ—土的湿重量，取1.9t/m3
本工程顶管穿越最长72m,根据总推力计算,选用2台500t顶管机可满足要求。
3.4修施工便道
根据现场情况，在穿越点工作坑侧修一条施工便道，以便于车辆、材料进入，施工便道与管线便道平顺相接。
3.5场地平整、测量放线
3.5.1根据现场情况，若操作坑开挖深度能够一次开挖的，在工作坑一侧平整出一块宽30m，长30m的施工场地。
3.5.2测量放线
3.5.2.1根据设计给定的控制桩位，用经纬仪放出穿越中心轴线，并定穿越中心桩，施工带边线桩，撒上白灰线，同时用水准仪将高程引测到穿越控制点上，以便控制操作坑挖深。
3.5.2.2放线同时放出操作坑与接管坑的位置和开挖边线。
3.5.2.3保护好公路两侧中心线上的标志木桩，以便按该桩测量、审核操作坑开挖深度和穿越准确度。
3.6作业坑开挖
3.6.1根据设计要求，在穿越道路两端各开挖一个工作坑，一个作为作业顶进工作坑，另一个作为接收首节管的工作坑。
3.6.2操作坑宽度为5米，工作坑的长度与管节长度、千斤顶长度及后背墙的尺寸有关，其长度根据现场和所使用的千斤顶的尺寸而定，本次穿越套管长以2m计算，操作坑长度为5m。
3.6.3工作坑的深度由设计管底高程及基础厚度而定，即管底高程减去轨道及基础厚度，就是坑底标高。
3.6.4在挖作业坑时，后背墙的原土层不得破坏，后背墙具体要求如下：
a）要考虑有充分的强度，在顶进中能承受液压千斤顶的最大反作用力而不破坏。
b）要有足够的刚度，当受到千斤顶的反作用力时，应使压缩变形小，当反作用力取消时，应能基本恢复原位，以充分发挥千斤顶的有效冲程。
c）后背墙表面要平直，并且垂直于顶进管道的轴线，以充分避免产生偏心受压。
d）根据土质情况，必要时后背墙要采取相应的支撑措施，例如加道木，加止推平台，选材要均匀坚固，以承受较大的后座力，避免造成后背墙受力不均，发生倾斜现象。
3.6.5在地形复杂、易塌方地段，应修筑混凝土操作坑，操作坑后背采用30cm钢筋混凝土，并在后背中夹设槽钢、道木以加强后背强度，坑底标高比套管底标高低0.5m，并在作业坑的坑底铺素砼垫层200mm。
在公路两侧路基70cm以内严禁开挖作业坑。
在另外两侧修筑砖墙。
3.6.6地下水位高，坑内内出现渗水现象的，操作坑开挖前采取封闭形布置的轻型井点降水法或深井降水法将地下水位降至坑底0.5m以下。
坑底四周挖排水沟，并在适当位置挖集水坑，用潜水泵提升排放施工中渗出的积水。
坑上口四周边沿设挡水坝，以防地表水流入坑内，坝的高度为0.5m，顶宽0.5m，坡比1/0.5；
在操作坑内安装轨道、安装顶管设备。
3.7顶管设备安装就位
3.7.1设备下坑前，要对已挖好的坑基进行测量找平，符合技术要求。
3.7.2作业坑处理完毕，用16t汽车吊安装后靠背挡板，支撑托架及推进轨道等，测量校正导轨面，保证套管中心线与设计中心相吻合，保证施工精确度。
3.7.3安装护圈
1—遮板2—尾板3—套管壁4—环梁5—筋板
护圈装于首节管端部，护圈由外壳内环和肋板三部分组成，护圈外壳套于顶进管外部,遮板端部呈20°
～30°
角，尾板宽度15～20厘米。
想见图3.7-1。
图3.7-1套管护圈示意图
3.7.4安装管节
混凝土管节下坑前应先进行外观检查包括管端面的平直度，管壁表面的光洁度及端面上有无纵向裂缝，检查合格的管节用吊车吊到顶管工作导轨上，准备连接顶进。
详见顶管穿越示意简图。
3.7.5千斤顶着力点被顶管端面上的部位是离管底1/3管径处。
故千斤顶下面需要搭台，千斤顶可一只或多只，但要按管中线对称布置。
管道顶进时所用顶铁包括环形顶铁，方顶铁和横铁。
环形顶铁安放在管端面处，它的内、外径尺寸要与管端面尺寸相适应，厚度300～500毫米。
它的作用是使方顶铁传来的顶力较均匀地分布到被顶管端面上，以免管端面顶坏。
方顶铁是在顶管过程中调节间距的垫铁，因此方顶铁的长度要根据千斤顶的冲程、管节长度而确定。
方顶铁的两顶端面严格要求平整与平行，若达不到这一要求时不可使用。
因为顶端间不平行，在作业时容易发生顶铁外弹。
顶管横铁安在千斤顶与方顶铁之间，将多只千斤顶的顶推力传递到两侧的方顶铁上。
横铁断面尺寸300×
300毫米，长度按被顶管口径及千斤顶数量确定，套管规格为DN1800mm混凝土套管。
详见图3.7-2
1.边坡2.套管3.环向顶铁4.纵向顶铁5.横向顶铁6.千斤顶7.集水坑8.方木9.基础
图3.7-2顶进装置示意图
3.8顶管作业
3.8.1顶进也就是把管节沿导轨推顶到已挖好的洞内的作业，顶进操作要坚持“先挖后顶，随挖随顶”的施工原则。
千斤顶顶进一个冲程后，千斤顶复位，在横铁和环形顶铁间装进合适的顶铁，然后继续顶进。
顶铁安装应平直，顶进时严防偏心，以免使顶铁崩出伤人。
顶进时注意油压变化，发现不正常时立即停止顶进，并检查原因。
千斤顶活塞伸展长度应在规定范围内，以免损坏千斤顶结构。
在整个顶进操作中应坚持连续作业。
在石方段进行顶管作业时，可采用松动爆破或人工凿进的方法施工。
水渠顶管穿越时，应注意以下几点：
a）施工尽量选择在枯水时进行；
b）施工时应保证套管顶至渠底的埋深，埋深不应小于2.5m；
c）准确勘察穿越处地质条件，判断地层透水情况，避免水流渗入套管，造成渠底漏水。
d）严格控制管顶超挖范围和超挖量，宜采用短进尺、少超挖的方式施工，并制定安全保护措施。
顶管完毕后，应对套管外围空间进行灌浆处理。
3.8.2管道接口
1—木楔2—套管3—钢涨圈4—麻辫
管节稳定后，在管内侧两管节对口的地方按设计要求用垫油毡或麻辫—石棉水泥填充密封，在管内用钢涨圈将两节管接口支撑牢固，使接口处于刚性连接，避免在顶进中受力产生错口，保证顶进过程中高程和方向的准确性。
钢涨圈是用6～10mm钢圈焊成的圆环，宽260～300mm，环外径比钢筋混凝土管内径小30～40mm。
详见图3.8-1。
图3.8-1套管钢胀圈示意图
3.8.3碎土外运
可采用双轮小推车运，从工作面开凿下的碎土要及时通过管内用小推车水平运输至工作坑内，然后垂直提升至地面。
3.8.4设备吊拆
当套管顶进至对面接管坑时，套管穿越完毕，吊拆设备，清除管内碎土，进行误差测量。
进行主管穿越施工。
3.9质量控制与误差校正
3.9.1质量控制
3.9.1.1顶管的质量要求
a）上下偏差：
钻进长度在30m以内的套管，偏差不应大于100mm；
钻进长度在30～42m以内的套管，偏差不应大于150mm；
钻进长度在42m以上的套管，偏差不应大于200mm。
b）水平偏差不应大于套管长度的2%。
c）顶管中心线允许偏差不得超过顶进长度的1.5%，顶进位移纠偏时，每次纠偏角度不宜过大，可根据管径、顶进长度和土质情况确定，一般在5′～20′之间为宜。
3.9.1.2顶管质量的检测
管节在顶进时，必须对顶进管段中线的方位及高程严格控制，以保证顶管的质量。
顶管时的中线容易产生方位和高程上的偏差。
其原因有以下几个方面：
a）由于两侧千斤顶的顶力不对称，或后背发生倾斜，造成中线左右偏离。
b）由于顶力作用点和管中线不一致，造成中线左右偏差。
在前方挖土时，管底超挖而使高程起伏的不均现象。
c）顶管的端面或后背上下部位的土壤承载力相差较大。
d）导轨安装有较大误差。
e）顶铁制造质量差，受力后变形。
根据设计要求，工作坑的方位、高程、标定管道中心线、设定临时水准点等，都要进行精心测量，开始顶进的首节测量非常重要，首节管顶进好坏、方位是否正确直接关系到顶进的质量。
对每节管吊装下坑组对时，要及时进行相关的测量，并在正常顶进1～3米时就应测量一次，管线位置发生顶偏移时，要及时采取校正措施。
3.9.1.3顶管质量的控制
a）顶管高程的控制，可在顶坑中悬空固定水准仪，在顶管首端设立十字架。
每次测量时，若十字架在管首端的相对位置不变，水准仪的高程亦固定不变，只要量出十字架交点偏离的垂直距离，就可读出顶管的高程偏差。
若水准仪从坑外引进绝对高程，那么顶进管段的各点高程也可推测出来。
顶管时的方位偏差，可在坑上面引出中线，在中线方位的两点向坑内吊设两根垂球线，若管首端通过中心点的垂球线和上两垂球线在一条直线上，则顶管方位是准确的，否则存在偏差。
b）对管内工作面已挖成形，要由专检人员进行质量检验符合要求后，方准进行顶进作业。
3.9.2顶管偏差校正
在顶管过程中校正偏差是保证顶管质量的有力措施，偏差是逐渐积累起来的，也只有逐渐校正过来，偏差过大校正就很困难，因而在顶管过程中应勤校测，发现偏差及时校正。
校正的方法分坑内和管端面纠偏这两类方法，具体作法如下：
a）挖土校正法：
在管子偏向设计中心的一侧适当超挖，而在相对的一侧不超挖或留坎，使管子在继续顶进中，逐渐回到设计位置，校正中不得猛纠硬调，以防产生相反结果。
当管前土方被切削形成一定的土洞孔隙时，利用顶力设备。
当偏差为10-20毫米时，可采用此法校正。
b）顶木校正法：
当偏差大于20毫米或者用挖土法校正无效时，可用圆木或方木一端顶在管子偏离设计中心的一侧管壁上，另一端装在垫有钢板或木板的管前土壤上，支架稳固后开动千斤顶，利用顶进时顶木斜支管子所产生的分力，使管子得到校正。
c）千斤顶校正法：
这种矫正法基本上同顶木校正法，即用小千斤顶接一短顶木，利用小千斤顶的顶力使管位得到校正。
d）加垫块校正法：
即在顶管末端与顶铁间的适当位置垫上一块相应厚度的楔形钢板，使顶铁和管间形成一角度，顶进时可使被顶管得到纠正。
4主管的穿越
4.1提前在穿越公路的一侧组装主管段，主管道长度应大于套管长度4-6米以上。
组焊完毕后进行无损探伤检验，试压、补口补伤及火花检漏应符合设计及施工规范要求。
4.2在套管穿越合格后，根据穿越主管道的长度，用挖掘机挖出管沟，与操作坑相连接。
管沟沟底标高应低于设计标高300mm，以便于主管穿越及连头。
4.3套管内管道安装
4.3.1预制管段经电火花检测外防腐层合格后，按照设计要求的规格、尺寸安装绝缘支撑块。
4.3.2穿越长度较小时，直接用卷扬机等牵引设备和吊管机配合进行穿越，穿越管段较长时，在接收坑的一侧设牵引设备进行牵引就位。
为避免穿管过程中牵引时管线翻转，在管段端部牵引处设置万向节。
穿越时用牵引机械通过钢丝绳牵引万向节带动干线管段穿套管，后端用吊管机调整管段中心辅助放送。
详见图4.3-1
图4.3-1主管穿越示意图
4.3.3为减小穿越阻力，在管端安装带滚轮的滑车辅助发送。
拖车用10mm的钢板卷制，拖车与穿越主管之间用8mm的橡胶护层隔离，用以保护主管道防腐层。
详见下图4.3-2。
图4.3-2滑车示意图
4.3.4确定套管内无积水后，按要求对套管端口及内部进行处理。
4.3.5管道下沟穿越前，宜先将绝缘支撑固定好后一起吊装下沟。
管道就位后立即对管道进行封堵。
4.4顶管长度小于40m的管道穿越：
对于穿越长度在40m以下的穿越段，因为管道较短，可将沟上预制完毕的管段（视设计要求进行单独试压）用两台吊管机吊入沟内，按设计图纸要求安装好套管与主管之间的滑动支撑缓慢地穿入套管中，要注意在穿越时可在进入端管头下放置滑动小车一个，以减少穿越摩擦力。
4.5顶管长度大于40m的管道穿越：
由于管道穿越较长，柔韧性较大，因此需要采取一头发送，一端牵引的穿越措施。
先在主管道端部焊上拖管头，在接收坑的一端打上地锚，安装卷扬机和倒链，同时在主管道每节防腐管上安装一个拖车，端部安装两个拖车，以减少牵引阻力。
4.5.1按照设计要求在穿越管段上安装支撑块，同时在管道端部于套管接触的位置使用胶皮隔离，以保护防腐层。
4.5.2先用多台吊管机将主管放入沟底，使管头对准套管中心后，用钢丝绳牵引拖管头带动主管道穿越套管，后端用吊车和吊管机调整管子中心，辅助发放。
4.5.3主管线缓缓拖入套管内预定位置后，切下拖管头，用摇表检测主管的绝缘电阻，如达不到设计要求，应将干线拖出进行补伤后，再穿入套管内。
4.6整个穿越合格后，按照设计要求封堵管口，有要求安装排气管的，按照设计安装排气管。
5回填、恢复地貌
5.1在穿越主管工程完毕后，应进行回填，靠近公路侧的回填土应夯实，恢复边沟、排水沟等道路设施。
路旁有电缆线或管道的应按图纸的要求进行相应防护后回填，并恢复至原地貌。
5.2将穿越施工中留下的废钢铁、防腐材料、污水、油迹及其它废弃物等全部清除。
6质量保证措施
6.1套管拉运过程中要使用吊带等软索具固定牢固，套管间要垫放毛毡等隔离，吊装要轻吊轻放，以免碰伤。
6.2管道预制与顶管作业不宜间隔时间过长。
若穿越由于特殊原因暂时不能进行，要派专人巡视，对出现损伤的要及时采取补救措施。
6.3管道穿越过程中要缓慢进行，特别是带套管穿越时，要水平匀速缓慢进行，以免管道与套管相撞，互相损伤。
6.4带套管的穿越必须制作拖车，且高度大于支撑块的高度，严禁直接拖拉穿越，对支撑块造成损伤。
6.5套管两侧封堵时，要按设计要求包裹胶皮，以免碰伤防腐层。
6.6穿越与回填前，对管道进行电火花检漏，对防腐层出现损伤的及时进行补伤。
6.7大开挖不加套管的穿越，回填前管道要用细土砂袋包裹，防止回填时砾石对防腐层造成损伤。
7HSE措施
7.1穿越前应办理好有关穿越的手续,并委托管理部门做勘察,摸清基础的位置、深度,然后再进行顶管穿越。
7.2现场设备较多，并且穿越时需连续昼夜作业，机械手精神会高度紧张，因此，要求施工人员相互关照，协同作业，时刻注意安全。
7.3注意现场的安全用电，必须由专业电工进行电工作业，要时刻注意线路是否漏电。
7.4试压要有专人负责，严格按试压方案去做，要做好试压时安全防护工作。
7.5穿越施工要由专业起重工指挥吊装，要采用通俗、易懂的专业手势、旗语等，要平衡操作，严格遵守安全管理条例。
7.6现场连续作业时要特别注意以下几点：
7.6.1在施工现场配备足够的照明设备，并安排专职电工负责照明设备的安装和维护，不允许出现漏电现象。
7.6.2在连续施工时一定有安全员24小时进行巡查，对可能出现的危险做到早发现、早排除，以确安全施工。
7.6.3做好夜间的防寒、防冻措施，确保人员和设备的安全。
7.6.4为了确保施工人员用电安全，施工时要求做到以下几点。
7.6.5设立专门的电工，负责各种用电的安全，电工要定时对所有线路进行检，一旦发现存在用电隐患时要及时阻止，并对存在隐患线路和设备进行更换或检修。
7.6.6夜间施工时，专职安全员必须在施工现场，并配合电工一起维护用电的安全。
7.6.7医务人员对职工进行触电急救现场救助演示，所有职工要掌握急救方法。
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