顶管穿越管道施工技术方案.docx
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顶管穿越管道施工技术方案
XX天然气管网XX支线工程
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一、工程概况
1.工程名称、建设规模、建设地点、工程特点、开竣工时间
1.1工程名称
XX天然气管网XX支线。
1.2建设规模
XX天然气管网XX支线起自XX天然气管网干线XX分输站，止于XX支线末站与沧淄线相接处，线路实长为98.28km。
整个工程全部位于XX市境内，管道设计压力6.3MPa，设计管径D508mm，材质L415（X60）螺旋缝/直缝埋弧焊钢管，设计输量为24×108m3/a。
本工程全线共设置站场3座，分别为XX分输站（扩建）、博山分输站和XX支线末站。
其中首站利用干线XX分输站预留工艺装置区位置进行扩建，新建博山分输站和XX支线末站；设线路截断阀室4座，其中监视阀室3座（2#阀室为分输阀室），监控阀室（4#阀室）1座。
本工程管道外防腐采用防腐层和阴极保护的联合保护方式。
站外管道防腐层采用三层PE，补口采用热收缩带。
阴极保护采用强制电流法，全线设2座阴极保护站，分别与博山分输站和XX支线末站合建。
本穿越输气管道起、终点里程分别是m、m。
管道水平长度，管道实长，其中省道穿越段长度m，顶钢筋混凝土套管长度为m。
2.本标段自然条件、社会依托
2.1线路走向描述
本穿越在XX省XX市区境内，路面宽约m，管道设计压力为6.3MPa，管径D508mm，地区等级为级。
线路由向穿越，穿越处公路里程为m，管道与道的夹角为°，采用顶进钢筋混凝土套管方式穿越，套管顶距离路面高度最小处为m。
2.2自然条件状况
2.2.1沿线地形地貌
本工程沿线地形地貌以低山、丘陵为主，局部地段有部分平原地段。
线路由向穿越道，路面宽约m，路面高程约m，两侧自然地面高程m，穿越处公路两侧为农田及林地，地势稍有起伏。
2.2.2沿线气候条件
XX市属于北温带季风区，冬冷夏热，四季分明。
春季风多雨少，早春冷暖无常，常有倒春寒出现，晚春回暖迅速；夏季炎热多雨，温高湿度大；秋季天高气爽，晚秋多干旱；冬季干冷，寒风频吹。
全年平均日照时数2542.6-2832.6小时。
区内年平均气温12.3℃，极端最高气温42.5℃，极端最低气温-24℃；1月份为全年最冷月，平均气温－3.3℃；7月份为最热月，平均气温为26.0℃。
春季升温迅速，秋季降温幅度大。
据当地气象部门观测资料，区内多年平均降水量为655.8-680.4mm。
1975年最大降水量达1412mm，1963年最少达252mm，一年内以6-9月的平均月降水量最多，占全年降水量的75.2%。
多年平均终霜期在1月12日，年均无霜期202天，全国冻土分布图将其划为冻土区，最大冻深570mm。
沿线地面附着物
本工程沿线地面附着物以为主，局部地段有作物。
二、编制依据
1．设计依据
1.1《XX天然气管网XX支线初步设计》（0版，2010年10月20日）；
1.2《关于XX天然气管网XX支线初步设计的批复》（中国石油天然气股份XX，2010年12月15日）；
1.5《关于天然气管网工程XX-XX段穿越XX市境内省公路设计方案意见》
1.6《关于XX天然气管网XX支线工程穿越XX市国省道公路的函》（XX市公路局，2010年9月14日）；
2.设计遵循的法律、法规和规X、标准
2.1遵循法律、法规
《中华人民XX国石油天然气管道保护法》（中华人民XX国主席令（第三十号）2010年10月1日起施行）；
《中华人民XX国土地管理法》（中华人民XX国主席令（第二十八号公布2004年8月28日起施行）；
《中华人民XX国环境保护法》（中华人民XX国主席令第二十二号公布1989年12月26日起施行）；
《中华人民XX国水土保持法》（中华人民XX国主席令第三十九号公布2011年3月1日起施行）；
《中华人民XX国公路管理条例》（中华人民XX国国务院令第543号公布2009年1月1日起施行）；
《电力设施保护条例》（中华人民XX国国务院令第239号公布1998年1月7日起施行）；
《电力设施保护条例实施细则》（中华人民XX国国家经济贸易委员会、中华人民XX国公安部令第8号1999年3月18日起施行）；
《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》（交通部（78）交公路字第698号，石油部（78）油管道字452号）；
《XX省石油天然气管道保护办法》（省政府令第214号）
2.2遵循标准、规X
《输气管道工程设计规X》（GB50251-2003）；
《油气长输管道工程施工及验收规X》（GB50369-2006）；
《油气输送管道穿越工程设计规X》（GB50423-2007）；
《油气输送管道穿越工程施工规X》（GB50424-2007）；
《天然气管道工程钢管通用技术条件》（CDP-S-NGP-PL-006-2011-2）；《钢制管道焊接及验收》（SY/T4103-2006）；
《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》（JC/T640-1996）
《油气输送管道线路工程抗震技术规X》（GB50470-2008）；
《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）；
《油气管道线路标识通用图集》（CDP-M-OGP-PL-008-2010-1）；
《油气储运项目设计规定》（CDP-G-OGP-PL-001-2010-1）；
《油气管道穿越工程施工图设计文件编制规定》（CDP-F-OGP-CR-011-2010）
《建筑抗震设计规X》（GB50011-2010）
三、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：
郭春荣
副组长：
王XX王燕玲
成员：
X凤伟、徐建国、X龙桃、马小平、林国卉、李玲丽及第一顶管机组长
3.2公路穿越施工机具配置
3.2.1施工设备、机具表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1.
建筑卷扬机
JK.2.0
台
1
2.
YDT3000千斤顶
TYPEY112M-4
台
1
3.
空气压缩机
W-1.8/5
台
1
4.
光学经纬仪
DJ6
台
1
5.
小型起重机
C1-直手动
台
1
6.
发电机
STC-4105ZD
台
1
7.
油泵
YBZ-10-50
台
1
8.
水准仪
M32
台
1
3.2.2技术措施用料表
序号
名称
规格单位
数量
备注
1
混凝土套管
DRC1200*2000G
29节
1.
无缝钢管
D114
58m
2.
硅芯管
58m
3.
绝缘橡胶板
δ=5mm
21.8㎡
4.
聚乙烯支撑块
32组
5.
配套橡胶密封圈
29节
6.
石油沥青
396+1.4（L/2-1）
432.5kg
7.
麻丝
kg
211.6
8.
水泥
kg
57
9.
中砂
立方米
0.21
10.
红砖
块
135
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
司机
2
2
技术
1
9
混凝土工
2
3
QHSE
1
10
普工
6
4
测量
1
5
起重
2
6
机械
2
7
电工
2
合计人数
20
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（办理手续）
2
2.
测量放线、场地平整
1
3.
作业坑开挖、安装顶管机
1
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
2
7.
管道穿越、装套管段部附件
1
8.
回填及地貌恢复
2
合计
17
注：
上述时间不包含主体管线焊接及试压时间（与顶管作业同步进行）。
四、施工方案
1方案描述
本穿越为省道，禁止开挖，需采用顶管穿越。
管线顶管穿越公路时，为减少顶管穿越对路基、路面的影响，要求套管顶距路面的埋深≥1.5m，套管应伸出公路边沟外2m。
顶管穿越管道的用管满足设计规X的有关要求，采用的套管为钢筋混凝土套管，XX支线均采用规格为DRC1200×2000GⅢAJC/T640的混凝土套管。
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。
2施工程序
3施工准备
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。
必要时修筑一条从公路通往作业带的便道，便于设备、材料运输。
3.2开工前应及时与公路行政管理部门等相关单位联系，取得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。
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。
3.4对施工机具进行检修和保养，使其状态良好。
3.5现场确定超占地使用X围，并与当地政府联系获得土地使用许可,平整场地、修筑施工便道，并在施工地点划好临时作业区。
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。
3.7安装安全警示和安全防护设施。
4测量放线
4.1根据交桩记录、测量成果表、给定的控制桩、水准桩进行测量放线，设置1个固定水准点，水准点必须设在相对稳定坚固的构筑物上，以免影响测量精度。
放线时首先移桩、拴桩、护桩，对测量控制桩进行全过程保护。
4.2确定入土点和出土点的位置，核实穿越长度，放出管道中心线、施工作业带边线、操作坑及接收坑开挖边线和超占地边界线，撒上白灰，做出明显标志。
4.3根据现场情况确定作业坑位置及主管预制场地。
发送坑宜选在地面高程较低的一侧，应有足够的长度和宽度。
4.4做好放线测量记录，并报工程监理确认。
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1.2mP—控制土压力）
P＝Ko*γ*Ho
式中Ko—静止土压力系数，一般取0.44
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58m，XX支线管线选用钢筋混凝土套管直径均为DN1200，根据总推力计算,XX支线管线顶管机选用2台400t顶管机均可满足要求。
6公路顶管穿越方案
6.1场地平整及作业坑开挖
6.1.1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。
如需修筑从公路到施工作业带的便道，连接处要平缓，减少对公路路肩基础的损坏。
（包括作业坑和主管施工预制场地清理）。
6.1.2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。
6.1.3作业坑的开挖不得影响路基的稳定。
6.1.4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，在公路一侧开挖工作井，平面尺寸为4m×6m，挖至设计深度，在公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。
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即为操作坑坑底标高。
6.1.4作业坑背部处理成垂直状，误差小于±4°，根据土质情况，后背墙采取相应的支撑措施，用枕木排靠紧后背坑壁，当作业坑背部承力土壤性能较差时或长距离顶管穿越时，采用适当的加固措施，如增加混凝土靠背墙等。
作业坑侧壁坡比依地质状况而定，坑底抄平夯实，平整度不超过40mm，坑底基面铺垫枕木。
6.1.6地下水位高的地段开挖作业坑时，可采取井点降水或深井降水的方法降水。
6.1.7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，开挖作业坑应采取开挖梯台、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。
6.1.8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。
6.1.9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。
6.2顶管机安装
6.2.1安装顶管机前,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）。
6.2.2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X要求。
6.2.3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，如有空隙用砂石填充严密。
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。
6.2.4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，并能够分散顶力，使端面传力均匀，顶铁条用U形顶铁。
6.3顶管作业
6.3.1顶管采用人工掏土与机械顶管相配合的方式进行。
6.3.2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300mm应检查一次；正常顶进后，每顶进一米至少应检查一次。
6.3.3套管进入土层后，应采用人工方法自上而下开挖取土。
在管道下134°位置不应超挖，管顶部超挖量不应大于14mm。
根据土质情况，工作面向前挖0.1m～0.2m时，顶进一次，挖出的土要及时外运。
顶进时，宜在套管外壁涂润滑剂。
6.3.4顶进时，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4′-20′之间。
6.3.4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。
6.3.6顶管时应严格控制油泵的压力，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，减少停顶时间，避免推进阻力增大。
6.3.7套管内采用双轮小推车运土，从工作面挖下来的土，要及时通过管内用小推车水平运输至工作坑内，然后从操作坑提升至地面外运，地下水位高的地段进行顶管时，应采取降水措施。
6.3.8当套管顶进至对面接管坑时，套管穿越完毕，吊拆设备，清除管内余土，进行误差测量。
6.3.9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。
7顶管质量控制与误差校正
7.1质量的检测
套管在顶进时，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。
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。
7.2质量的控制
7.2.1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。
7.2.2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。
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，具体作法如下：
7.3.1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，校正中纠偏角度不宜过大，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10-20mm时，可采用此法校正。
7.3.2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。
7.3.3千斤顶校正法：
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。
7.3.4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。
8管线预制、安装
8.1管线预制在地形宽阔平坦的一侧进行，与顶管同时进行。
主管道长度应大于套管4m以上。
管道预制方法及要求与主管线相同。
焊完毕后进行100％X射线探伤和100％超声波探伤。
8.2按设计和规X要求，对需要单独试压的穿越管道进行强度和严密性试压。
水压试验介质采用洁净水，用水罐车拉运。
8.3试压合格后，按设计要求在主管上安装好绝缘支撑。
8.4若公路两侧管线还未敷设而无法连接时，应将穿越管两端密封。
8.5主管线安装前，根据穿越主管道的长度，挖出管道发送沟，与顶管作业坑相连，管沟开挖符合设计和规X要求。
9管道的穿越
9.1在场地较开阔的一侧挖发送管沟，保证将预制完毕的干线管段下沟，在另一侧按图11.1-1所示，利用吊车或吊管机以及卷扬机等牵引机械进行干线管道的穿越作业。
9.2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（如图11.1-2）。
9.3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，后端用吊管机或吊车调整管段中心辅助放送。
9.4穿越长度较小时，直接用吊车和吊管机配合进行穿越，穿越管段较长时，在接收坑的一侧设卷扬机进行牵引就位。
9.4套管封堵前，管内积水应排净，然后按照设计要求密封。
10地貌恢复及标志桩埋设
10.1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管段下部回填并夯实。
管周围300mm内应回填细土保护，作业坑应回填并夯实。
10.2拆除施工临时设施，恢复边沟等道路原有设施，按设计要求埋设标志桩及水工保护。
五、质量保证措施
1主管焊接要严格按照有关施工规X进行。
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。
3特殊工种必须持证上岗，严禁无证操作。
4防腐补口每一道口，每一道工序要严格执行规X，要求详细的施工数据，施工记录，在穿越前搞好防腐检漏工作，把缺陷全部消除。
5认真贯彻三检制度，实行班组自检、互检与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，严格按照试压方案去做，要做好试压时安全防护工作。
6液压顶管机油管接头要经常检查，防止工作时松动。
7如发现机械设备有故障或有其它因素影响时，应暂停挖土。
顶进要坚持“先挖后顶、随挖随顶”的原则，每次挖土不得超过刃角前端。
每次挖土之后应立即进行施力顶进，停歇时间不易超过12小时。
六、顶管作业HSE措施
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。
2施工现场临时用电按规XJGJ46-2004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。
3对施工的所有设备包括吊车、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。
4根据当地公路交通部门的要求，在穿越区附近，应有标志牌（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。
5在公路没有恢复正常通车前，晚间要设置并开启警示灯，以便警告行人，车辆注意安全。
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。
七、雨季及高温季节施工措施
1成立以项目经理郭春荣为首的施工紧急情况应急领导小组，负责应急救援工作的指挥、协调工作。
在雨季及高温季节到来之前，组织有关人员按照方案要求进行技术交底。
2进入雨季前由项目部HSE部组织一次现场HSE大检查，检查重点：
设备电气部分、临时用电接线等的防雨、防漏设施是否完善；用电设备的绝缘、接地是否良好；临时管材、材料堆放场地防雨、防洪措施是否落实；仓库、营房是否牢固，能否经得起雨淋，是否有水泡和下沉倒塌危险。
3检查顶管作业坑及施工营地周围排水是否通畅，以防止雨水冲坏营地设施。
4检查顶管临时变电场所的防雨设施是否安全可靠等。
5防洪抢险物资是否准备齐全、到位。
6加强对职工安全教育，同时要做好天气预报的通知工作，做到提前预知，提前防X。
7大宗材料、设备尽量避免在雨天长途运输，拉运有防潮要求的设备、材料时，车辆要配备苫布，载重相应降低，车辆减速行驶，以防道路湿滑引起交通事故。
8吊管机、挖掘机、推土机、电焊机、吊车等施工设备作业时，注意检查行走路线及摆放位置，距管沟边缘及陡坡边缘的距离相应加大，防止基础塌方。
9雨季施工期所有用电设备都要有接地保护，操作者由于地面潮湿，要穿绝缘胶鞋，戴绝缘手套操作，防止触电，操作者自身也要采取相应的防雨措施。
10进行沟下焊接时，做好沟壁的支护及沟内排水措施，避免沟内积水或塌方，当天焊接完成的管口用防水管帽封堵，防止沟内积水或杂物进入管内。
11收工后的设备应放置在高处的安全地带，禁止放在低洼处或水流区域内。
12及时调整炎热季节的上下班时间，合理安排作息时间，营地
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