国道顶管穿越施工方案.docx
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国道顶管穿越施工方案
国道顶管穿越施工方案
编制：
审批：
批准：
2016年5月7日
1.编制依据
1.1程设计图纸
1.2《油气田集输管道施工规范》GB50819-2013
1.3《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》GB50236-2011
1.4《石油天然气钢制管道无损检测》SY/T4109-2013
1.5《油气输送管道穿越工程施工规范》GB50424-2007
1.6《石油天然气工业管线输送系统用钢管》GB/T9711-2011
1.7《石油天然气建设工程施工质量验收规范通则》SY4207-2007
1.8《石油天然气建设工程施工质量验收规范管道穿跨越工程》SY4207-2007
1.9《石油工程建设施工安全规程》SY6444-2010
1.10《石油工业作业场所劳动防护用具配备要求》SY/T6524-1010
1.11《石油天然气建设工程施工质量验收规范油气田集输管道工程》SY4204-2007
1.12《涂装前钢材表面处理规范》SY/T0407-2012
1.13《钢质管道聚乙烯胶粘带防腐层技术标准》SY/T0414-2007
2.工程概况
2.1工程名称、概述
2.1．1工程名称
2.1.2工程概述
蕴藏着丰富的天然气资源.线路的施工范围主要包括井场与集气站之间的采气管线、注醇管线和集气站之间的集气管线。
其中集气站至集气站集气管线14.5km，管径为L360MS-Φ273*6.4、L360MS-Φ273*7.1。
气站采气管线62.76km，其中L245NS-Φ60×4.5管材5.35km、L245NS-Φ76×5.0管材33.535km、L245NS-Φ89×5.0管材24.868km。
注醇管线L245NS-Φ27×5.0长度2.2km、柔性复合高压输送管RFC-30×6.5-32Mpa长度61.553km。
集气管线设计压力为6.3Mpa，采气管线设计压力为25Mpa，注醇管线设计压力为32Mpa，，设计埋深为1.3m（管顶）。
其中集气站去往集气站的集气管线在穿越国道一次，穿越位置在国道桩号978km+100米处，国道为交通要道，为了不影响交通本次穿越采用顶管施工方法。
国道路面宽约9m，地区等级为一级。
线路由南向北方向穿越，预计穿越公路长14m。
采用顶进钢套管方式穿越，套管顶距离路面高度最小处为2.5m。
2.2区域地质、地形地貌
2.2．1环境、交通情况
拟建管道大部分无路可至，偶与土路或碎石路交叉，交通不便。
2.2.2地形地貌
管线敷设与黄土地区，黄土底层具有湿陷性，容易被雨水冲刷和侵蚀，从而威胁到管道的安全运营，不良地质作用主要表现在黄土斜坡、黄土崾峴。
1黄土斜坡:
坡度较大，为30°~40°，面蚀较强烈，有毛沟发育，部分地段坡面较为破碎，植被主要以杂草为主，盖度20%~30%.建议在坡面上设置排水设施，管道中心线以一定坡度向侧面倾斜，以利于排水放渗，管沟底部及回填土层必须夯实，压实系数不小于0.92，同时地表应设20cm厚的自管沟向两侧各延伸1.5m的防水层，建议采用2:
8灰土，并应恢复地表植被。
2黄土崾峴：
崾峴一般为梁、峁之间的链接部位，一般比较窄并且两侧沟头破碎，且较为发育。
建议靠近管线的冲沟边做好护坡设计，两端做截、排水工程，将地表水引到远处，再排入沟中，并应恢复地表植被，崾峴上的落水洞、小冲沟等建议施工时填平夯。
3.施工计划
3.1成立公路顶管穿越领导小组，负责顶管穿越的组织工作
组长：
副组长:
成员：
3.2公路穿越施工机具配置
3.2.1施工准备、机具表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
威力千斤顶
600T
台
2
2
空气压缩机
W-1.8/5
台
1
3
吊车
25T
台
1
4
发电机
STC-4105ZD
台
1
5
液压单斗挖掘机
PC200-6
台
1
6
指挥车
台
2
7
双排客货车
辆
1
8
工程车
辆
1
9
潜水泵
台
1
10
尼龙吊带
5T
条
2
11
角向磨光机
¢125
台
2
12
钢卷尺
5m
把
2
13
钢直尺
1000mm
把
2
14
钢直角尺
500mm
把
2
15
直尺
1m
把
2
16
经纬仪
TDJ2E
个
1
17
水准仪
DZS3-1
个
1
18
风速仪
AR816+
个
1
19
焊机检验尺
HJC45型
个
2
20
超声波测厚仪
TT110
个
2
21
点火花检漏仪
DJ-6
个
2
22
压力表
0-16Mpa
个
1
23
指针式温湿度表
WS-A1
个
1
3.2.2技术措施用料表
序号
名称
规格单位
数量
备注
1
混凝土钢套管
RCPⅠⅠⅠ800*2000
16m
2
绝缘橡胶板
δ=5mm
4平方米
3
聚乙烯支撑块
¢76
8组
4
封头
20-¢76*9
2个
3.2.3人员配备（不包括主线路焊接）
序
号
工
种
人
数
备
注
序
号
工
种
人
数
备
注
1
机组长
1
8
电工
2
2
技术员
1
9
司机
2
3
质检员
1
10
混凝土工
2
4
安全员
1
11
普工
6
5
测量工
1
6
起重工
2
7
机械工
2
合计人数
21
3.2.4施工进度计划
施工根据焊接机组的施工要求及通过权办理情况合理安排施工路段。
序号
时间内容
天数（天）
备注
1
准备工作
2
2
测量防线、场地平整
1
3
作业坑开挖、安装顶管机
4
4
顶进作业
7
5
测量、顶管机拆除
1
6
穿越管段组焊、检测、补口补伤、单独试压、安装支撑
7
7
管道穿越、装套管段部附件
4
8
回填及地貌恢复
3
合计
29
注：
上述时间不包含主体管线焊接及试压试压时间（与顶管作业同步进行）
4.施工方案
4.1方案描述
本穿越处为国道，禁止开挖，根据现场地形需采用顶管穿越。
管线顶管穿越公路时，为减少顶管对路基路面的影响，要求套管顶距路面的埋深大于等于2.5m，带套管穿越时，套管长度伸出坡脚外宜大于2m。
顶管穿越管道的用管满足设计规范的有关要求，采用RCPⅠⅠⅠ800*2000混凝土钢套管。
穿越施工由线路焊接机组为主，其它相关专业机组或作业队配合完成。
穿越施工应根据线路施工计划和焊接机组的施工要求及道路通过权办理情况合理安排。
4.2施工程序
4.2施工准备
4.3.1施工前应先熟悉图纸，勘察现场，掌握道路的设计要求及现场地形、穿越土层地质情况、掌握穿越的结构、设计深度要求、进行技术交底。
4.3.2开工前应及时与公路行政部门等相关单位联系，取的穿越施工的合法手续；搞清所施工道路的地下管道、线缆等情况。
4.3.3施工材料准备齐全，穿越套管检验合格并经监理工程师认可。
穿越主管线材料使用正确，质量符合设计要求。
4.3.4对施工机具进行检修和保养，使其状态良好。
4.3.5现场确定超占地使用范围，并与当地政府连续获得土地使用许可，平整场地、修筑施工便道，并在施工地点划好临时作业区。
4.3.6对操作工人进行技术交底，使其掌握施工技术要求、质量要求及安全要求。
4.3.7安装安全警示和安全防护设施。
4.4测量放线
4.4.1据设计给定的控制桩位，放出穿越中心线，并应设置穿越中心桩、施工带边线桩，做出明显标志。
4.4.2放线时应同时放出发送坑与接收坑的位置和尺寸。
4.4.3做好放线测量记录，并报工程监理确认。
4.5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+F2
其中F-总推力F1-迎面阻力F2-顶进阻力
F1=
*P*∏/4（D---管外径0.8mP---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3m
γ---土的湿重量，取2.1t/m3
F1=3.14*0.82*0.55*0.21*3？
4=1.74t
F2=∏D*F*L
式中F-管外表面综合摩擦阻力取2.1T/m2
D---管外径0.8m
L---顶距9m
F2=3.14*0.8*2.1*9=47.5T
F=F1+F2=1.74+47.5=49.24T
钢筋混凝土套管，套管规格采用RCPⅠⅠⅠ800*2000，根据总推力计算，柳湾集气站去往青阳岔集气管线工程顶管机选用1台100T顶管机均可满足要求。
4.6公路顶管穿越方案
4.6.1场地平整及作业坑开挖
1根据现场地形清除施工作业带内影响施工机具通行或施工作业的石块、杂草、树木、构筑物等，沟、坎要予平整，有积水的地势低洼地段要排水填平。
2利用机械和人工相结合的办法开挖出施工作业坑（发送坑和接收坑），如果作业坑处探明地下有管线、光、电缆等构筑物时，则必须使用人工开挖。
3作业坑的开挖不得影响路基的稳定。
4顶管作业坑应有足够的长度和宽度，其深度应根据穿越管段埋设深度确定。
根据现场情况，在水泥路一侧开挖工作井，平面尺寸为4m*6m，挖至深度为3m，在水泥路的另一侧开挖接收井，平面尺寸为3m*4m。
也可根据实际情况适当放大尺寸，操作坑宜置于地势较低的一侧。
5作业坑开挖完成后为了施工安全，需在作业坑内修建一个C15的钢筋砼护壁，护壁厚度为20cm，误差小于±4°。
为了保证顶管器和套管保持水平，坑底必须超平夯实，并在作业坑底部浇灌20cm厚的水泥砼地面，地面平整度不超过±5，地面上在铺垫枕木在用水平尺找平。
6作业坑开挖要视地质情况适当放坡，对于地质情况复杂、易塌方地段，开挖作业坑应采取挖梯台、做支护等措施防止塌方。
当开挖梯台时，中间设0.4-1m宽梯台。
做支护采用工字钢加木板桩支护。
即先挖土至1.4m深，用30#工字钢做第一道盘撑，然后继续挖土插板下移打第二道盘撑，直至挖至规定深度，插到底板以下400mm，工作井前部木板待开顶后向上抽出。
7作业坑内设置安全通道，通道坡比不应小于1:
1，应能够满足施工人员直立通行。
8作业坑的套管入土面应与穿越轴线垂直，以保证穿越点定位准确。
4.6.2顶管机安装
1安装顶管机前，需进行设备安装调试，以确保设备运转正常，并且作业坑底应平整夯实，基面应做适当处理（铺碎石后垫枕木或铺整体钢平台）
2基面上铺设枕木和轨道，轨道作为套管前进的轨道。
导轨铺设在平整夯实后的基面上。
基面上铺3m长，140mm*140mm方木，间距40cm，并用粗砂填缝。
方木上铺导轨，导轨采用30kg/m钢轨，长度不小于6m，要求光滑直顺。
导轨采用道钉固定在枕木上，深入工作坑壁40cm，以保证套管顺序连接。
轨道安装后用经纬仪测量中心线及轨道高程，其误差应满足设计和规范要求。
3后背墙尺寸如下：
宽度：
4m，采用断面为14cm*14cm方木密排，高度为3-4m，尽量贴紧墙壁，后背平面要求垂直于管道中心线，如有孔隙用砂石填充严密。
方木前如设2cm厚钢板，再埋设3根立铁，间距1.2m，立铁前端码放横铁。
立铁与横铁均采用24号工字钢对焊而成。
横铁要求码平整，顶镐后座与横铁结合处严密，以便均匀地将顶力传到后背上。
4由于一次顶进长度较小，故选用圆形钢护铁，确保管体安全，保护管子端面，并能后分散顶力，使端面传力均匀，顶铁条用U形顶铁。
4.6.3顶管作业
1顶管采用人工掏土与机械顶管相配合的方式进行。
2顶管前，检查顶铁安装是否平直，以防顶进时产生偏斜。
第一根套管顶管前，应在坑壁用经纬仪检测套管入土位置，以保证第一根套管入土点和安装角度准确。
第一根套管顶进中心线偏差不应超过管长的3%.初始顶进中，每顶进一米至少应检测一次。
3如果套管发生偏移纠偏时，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，宜为20mm-100mm之间。
4顶管时，应采用测量仪器控制中心线和高程，以施工放线时布置的参照物为基准进行导向监控。
5顶管时应严格控制油泵的压力（顶管器额定油压为48MPa），避免油泵压力过快上升。
顶进作业开始之后，应连续进行，不宜中途停止，同时应尽量衔接工序，减少停顿时间，避免推进阻力增大。
6当套管顶进对面接管坑，套管穿越完毕，吊拆设备，清除管内余土，进行误差测量。
7套管穿越施工完毕后，用测量仪器对套管的出、入土点标高、顶进轴线偏差进行测量，做好记录并报工程监理验收。
4.7顶管质量控制与误差校正
4.7.1质量的检测
套管在顶管时，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。
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，都要进行精心测量检测，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。
对每节套管吊装下坑对接时，要及时进行相关的测量检测，管线位置发生顶偏移时，要及时采取校正措施。
4.7.2质量的控制
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。
4.7.3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，具体做法如下：
1顶木校正法：
当偏差大于20mm或者用挖土法校正无效时，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。
2千斤顶校正法：
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。
3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锲形钢板，使顶铁和管间形成一角度，顶进时可使顶管得到纠正。
4.8管道的穿越
4.8.1在场地较开阔的一侧穿越管线，保证将穿越管段整体下沟，利用自制吊管设备将管道送入套管内，在另一侧按图所示，用人工拽管的方法将管道拽入套管内。
4.8.2为减小穿越阻力，在管端安装带滚轮的托板辅助发送。
托板用20mm的钢板卷制，托板与穿越主管之间用20mm的橡胶护层隔离，用以保护主管道防腐层。
4.8.3管道穿越完成后，按照设计要求对套管就行封堵，套管封堵前，应将管内积水排净，然后在进行密封。
4.9地貌恢复及标志桩埋设
4.9.1穿越施工结束后，进行作业坑回填，回填时应将发送坑和接收坑内穿越段下部回填夯实。
管周围300mm内应回填细土保护，作业坑应回填并夯实。
4.9.2拆除施工临时设施，设施，按设计要求埋设标志桩及水工保护。
5.施工焊接
5.1主管焊接要严格按照有关施工规范进行。
焊接时在焊口两侧各100mm处设置防护措施，防止飞溅灼伤防腐层。
5.2及时向现场监理报验，接受现场监理的监督检查，发现问题及时解决。
5.3特殊工种必须持证上岗，严禁无证操作。
5.4防腐补口每一道口，每一道工序要严格执行规范，要求详细的施工数据。
施工录，在穿越前搞好防腐检漏工作，缺陷全部消除。
5.5认真贯彻三检制度，实行班组自检，互检专业检查。
相结合的检查制度，并做好各项检查记录。
专人负责严格按照施压方案去做，要做好试压时安全保护工作。
5.6液压顶管机油管接头要经常检查防止工作时松动。
5.7套管顶进中心线偏差不应大于套管长度的5%。
5.8穿越处管线采用加强级防腐管。
组装焊接完毕后管道焊口需进行100%。
射线探伤检验100%超声波探伤检测。
6.顶管作业HSE措施
6.1公路穿越前，必须通过当地公路部门允许，手续办理齐全后方可施工。
6.2施工现场临时用电按规范JGJ46-2004安装线路，架空线不低于3.4m，沿地面敷设的电线要用双层橡胶电缆，用电设备要有可靠的接地线，防止发生触电事故，过路时要加防护套管。
6.3对施工所有的设备包括吊车、挖掘机、电焊机，都要做到经常安全检查，并对所用的电动、气动工具进行安全检查。
6.4根据当地公路交通部门要求，在穿越区附近，应有标志桩（前方施工，车辆慢行）或信号警告接近车辆减速行驶，穿越点两侧派专人在那里负责指挥交通，工地要有专职HSE监督员进行巡视。
6.5在公路没有恢复正常通车前，夜间要设置并开启警示灯，以便警告行人，车辆注意安全。
6.6穿越施工时，要有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。
6.7在施工前技术质量及安全人员必须对施工人员进行技术交底工作。
7.施工中健康、安全、环境管理措施及风险识别
7.1安全管理措施
7.1.1专职安全员职责
负责HSE作业指导书、HSE现场检查表的编制，根据现场的实际情况制定详细的
安全措施，开工前对每个左右机组进行安全教育及安全交底工作，组织施工机组进行应急培训及应急措施的演练工作。
定期对施工机组进行HSE大检查，发现安全隐患，及时监督改正。
全面掌握及保证施工的安全性。
7.1.2机组安全员职责
全面负责机组的安全工作。
每天开工前都要进行安全讲话并做好记录。
施工中时刻监督机组的安全工作，发现安全隐患及时改正。
提醒施工人员必须穿戴劳保用品。
检查管垛的支撑是否牢固；检查线路是否绝缘良好；检查吊管机的吊钩及吊绳是否完好等施工现场问题。
7.1.3施工安全措施：
严格执行公司的规定。
1、临时构筑物、设施和装置施工安全作业措施。
1）必须严密组织，统一协调，做好隔离避让和配合，做好总平面布置工作。
2）施工时搭设的脚手架应牢固可靠，并有护栏，架子不准随意拆改。
3）移动重物时应防止脆撬、断绳、溜滚、倾倒伤人和挤人。
4）夜间施工应有足够照明并设置警示。
5）吊装时回转半径内禁止有人。
6）各类吊架安装必须牢固可靠，防止受力变形、脱落造成事故。
2、材料及设备装卸、搬运和储存安全作业措施
1）材料及设备装卸应用吊车。
2）材料及设备装车后应捆扎牢固，高度和宽度除必须符合标准要求及交通部门规定外，尚应整齐，重心适中。
3）重载车辆，行车应中速行驶，避免急刹，车行车中应随时注意货物的重心偏移，捆绑是否松散，并及时加以捆绑。
4）防腐管道堆放高度不超过3层。
采用砂袋对管垛进行支撑。
5）吊装材料时，必须由上而下依序吊装，严禁抽吊。
6）码垛拆垛等操作时严禁直接用手扶或操作。
3、临时电气设施施工安全作业措施
1）绝缘导线禁止在地面、钢结构框架、脚手架等上拖拉。
2）在搬运和安装电机、配电柜等时应有专人指挥，防止倾倒和振动。
保证仪表、通讯之器件不受损坏。
3）敷设电缆时，应戴好手套及必要的劳动保护，以免刺手和皮肤中毒。
4）敷设电缆时，电缆盘应架设牢固，转动时不要过快。
在电缆转弯处人应站在弯角的外侧。
电缆穿管时，应防手被挤伤。
5）与带电线路连接时，首先应使带电线路断电，并在其开关上悬挂“有人作业，禁止合闸”标示牌。
6）在室内带电线路的某一间隔工作时，应在带电体上设遮栏及悬挂“止步，高压危险”的警示牌。
7）已送电的设备和线路要挂警告牌，凡人能触及的部分应采取防护措施。
8）施工临时用电的所有电气设备，应符合防火、防爆等级要求，夜间工作时，应保证有足够的照明设施，灯具齐全完好。
9）电气设备（如电动机等）必须在专职电工指导下进行操作和运行。
10）各种电气设备应注意防雨、防潮措施，运行中如遇停电，立即拉下开关，并挂上“禁止合闸”的警示牌。
4吊车作业安全措施
起吊前应检查吊车是否完好，吊车的吊装不能超载，吊具强度能够满足吊装重量的要求，尤其注意高原作业效率降低，吊车吊装能力下降，核算吊装能力时应充分加以考虑。
吊车作业要有专人指挥，使用通用信号和手势。
作业场地应坚实，车体应平整，汽车吊支撑腿伸展应适应，支撑坚实有力。
超重臂下严禁有人，作业区上方应明朗开阔，不得在输电线路下作业。
作业时必须起吊平稳，慢速均匀升降，不得在有重载情况下进行调臂、急进、急退或急转弯。
禁止任何人随同物体升降。
六级以上大风大雷雨时停止作业。
吊车行走时须收回、放稳起重臂。
5施工个人安全防护措施
各类施工人员首先应掌握本岗位安全措施，熟悉相关岗位安全作业措施。
自觉接受安全防护知识教育。
穿戴和使用安全防护用品，包括：
安全帽、安全带、安全鞋、工作手套、专用工作服等。
对于违反安全措施可能造成个人安全事故或伤害的施工指令有权提出疑问直至拒绝接受。
6焊割作业安全措施
电焊机一次接线由电工操作，二次接线可以由电焊工来接。
电线机壳应接地或接零。
二次接线焊接电缆的绝缘应良好，焊工出汗或在潮湿地点焊接时，在作业地点应用绝缘垫板与管子进行隔离绝缘。
焊工应穿戴齐全防护用品，如工作服、帽、面罩、手套等，且应保持干燥。
沟下焊接时每个焊接工位必须有防塌方沟箱，且防塌方沟箱在使用前应进行管沟塌方试验验证是否满足保护要求。
焊接作业区5m内不得有易燃、易爆物品。
地面或沟内焊接时，先检查管子垫墩、沟壁是否有松动、塌方的可能性。
氧、乙炔瓶距火不小于10m，氧、乙炔瓶距不小于5m。
气带长度大于10m。
工作时，如放生回火，应立即关闭乙炔阀门，检查排除故障。
不得使用有故障的焊割具，氧气瓶不应与油类接触，避免暴晒。
7防腐补口、补伤作业安全措施
操作人员应穿着劳动保护服装，戴好护目镜。
防腐材料堆放场地和防腐作业场地严禁烟火，堆放防腐材料的场应写警示牌。
喷砂作业时其前部不能站人，喷头不能对人。
作业现场应整洁有序，及时清除残留的易燃物质。
8试压安全措施
试压前，必须对管线、阀门等设备进行检查，其开闭状态符合要求，试压的管道设备不准同时进行其它作业。
试压管道的盲板和法兰要有足够的强度，且其对面不许站人。
试压过程中，应设置警戒区和巡逻人员，非工作人员不得进入。
发现泄漏时，应立即停止升压，且放压，不准带压补焊和紧固螺栓。
试压前和过程中，要加强宣传，使所有人员都知道试压，以便回避。
试压过程中，尤其是看表人员、升压人员、巡逻人员要保持通讯联络，试压要统一指挥，步调一致。
试压过程中实行交接班制度，交接清所有事项，要有班前会议，值班人员应精力充沛，不能疲劳。
7.2环境保护措施
7.2.1施工过程中采取的环保措施
1施工中遵循国家、当地政府及业主等关于环保、水土保持、文物保护等方面的政策和规定，遵守国家有关规章制度。
2根据施工作业
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