管道沉管开挖方案Word格式文档下载.docx
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5.1施工程序4
5.2施工方法及措施4
6.机具设备8
7.劳动组织及安全8
7.1劳动组织8
7.2安全技术措施8
8.质量保证措施9
1、工程概况
成都城市燃气有限责任公司四环路（金沙湖-江安河段）高压燃气管道工程。
施工起点位于芙蓉大道南侧，管道临时桩B001,坐标X=25704.752，Y=6345.43，途经穿越温邛高速公路、光华大道等后到达江安河北面，终点位于彭祖山庄附近临时桩号B027，坐标X=19137.495。
四环路（金沙湖-江安河段）高压管道。
管道平面长约7240米。
本段高压管道选用D1016X19.5，L415MB,3PE加强级防腐。
成型方式为直缝双面埋弧焊接钢管SWHL,设计压力为4.0MPa,工作压力为2.2MPa~3.9MPa。
工程区域位于成都平原区，该段地貌单元属第四系上更新系统晚期冲洪积层与第四系全新统冲积堆积地层。
具二元结构，上部为粘性土、粉土、砂土，下部为卵石，部分地段卵石土充填物含泥质。
本段工程处于成都市四环路外则光华大道南侧至江安河北侧段处，我方依据设计规范及业主下达的施工计划目标要求来制定施工方案、施工计划。
根据现场现有施工条件，自来水管道与燃气管道设计间距为10米，另外作业面上存在着由于水管道施工造成的大量浮土的堆积，如果开挖D1016燃气管线管沟，施工通道则只有4-5米左右。
无法满足施工机械焊接、吊装管道的安全作业面；
开挖管沟的大量堆土也无处堆放。
并且自来水公司先期安装的2.2米*16mm管道还未交工，管沟也未完成回填，也禁止在自来水管道上回填与过压。
如开挖管沟，则使其我方管道施工机械无法通行，也没有施工人员的安全作业面。
所以，根据现场实际情况，我们施工时采用管道先在地面组对、焊接完成后，再采用重力沉管下沟方式进行施工作。
沉管下沟施工方法的优点在于施工比较容易组织，能提高工效，减少临时占地保证作业人员设备的安全，操作简便，不降低管道施工各种质量要求。
2、编制依据
1、设计施工图：
成都城市燃气设计研究院有限公司设计的施工图
2、施工标准、
《城镇燃气输配工程施工及验收规范》CJJ33-2005
《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》GB50236-2011
《工业金属管道工程施工规范》GB50235-2010
《油气长输管道工程施工及验收规范》GB50369-2006
3.适用范围
本方案适用于覆土层大于2.0m沟上组对焊接地段的管道下沟、回填。
4.工艺原理
机械开挖重力沉管的原理是：
依靠管体自重产生纵向弯曲，随着管沟开挖长度的增加，管道逐步降入沟底。
“人”字型机械开挖重力沉管的关键是：
管道在下降过程中应力是否满足要求、会不会出现断裂。
我们绘制了管道在下降过程中不同阶段的模拟图，并在此基础上分析计算。
（根据《石油工程建设》第35卷第6期相关公式）
4.1.沉管法管道受力分析
成都绕城天然气高压管线管线项目中，直径为1016mm（40in）、壁厚19.5mm的L415M（X60）钢管，外防腐采用3PE。
成都华润燃气工程有限公司承担了7.5km施工任务，为此着重对DN1016mm管道沉降下沟时管道的弹性弯曲位移、沿线各支撑点承受的载荷分布以及支撑对3PE防腐层的影响等进行了计算分析，结合实际情况给出了的具体的施工方案，为直径1016mm管道的沉降管施工提供依据。
1）、直径1016mm管道的沉降下沟计算分析
管道钢级为API-51。
L415M（X60），管径D=1016mm，厚度δ=19.5mm；
屈服强度δs=415MPa.弹性模量E=2.1×
105MPa，下沟时管道内部压力P=0.104MPa，3PE用量按41.67kg／m计，钢管单位长度重量q=4.89kN/m。
Q自=单位长度管道自重加防腐层重，5.3kg/cm。
2）、管道曲率半径R的计算
根据图纸要求，弹性敷设分为平面弹性敷设不得小于1000DN的曲率半径。
竖向弹性敷设，垂直面上弹性敷设管道的曲率半径尚应大于管道在自重作用下产生的挠度曲线的曲率半径。
R=E×
D/{2×
[0.54×
σs-P×
D/（4×
δ）]}=101600cm，曲率半径取R=1016m
管道弹性敷设挠度示意图1
圆弧半径按照曲率半径考虑，R=1016m。
管道弹性弯曲长度与高度见图1
3）、弯曲应力δp的计算
在下沟过程中，弯曲应力σp。
应低于许用应力[δ]。
屈服极限
δs=415MPa，按D1016×
19.5壁厚规格，取安全系数n=1.2，
[δ]=δs/1.2=345.83MP，
σp=E×
D/2R=2.1×
105MPa×
1.016m／（2×
1016m）=151.84MPa<
[δ]。
4）、最小开挖长度
当管道埋深为1.5m，为使管道均匀下沉，沉管段最小开挖长度为多少按式
（1）计算
Lmin≥
4√384EJ△h/q=73.27m
（1）
式中：
Lmin--沉管最小开挖长度，cm；
E--钢材的弹性模量，2.1×
l05Mpa／cm2
J--管道惯性矩，cm4，Φ1016×
19.5管道惯性矩为757656.7cm4;
h--管道沉降量，cm；
250
q--单位长度管道自重加介质重加防腐层重，5.3kg/cm。
根据式中
（1）当管道沉降量为2.5m时，其沉管最小开挖长度为73.27m。
5）、管道弹性弯曲长度与高度的关系
取管道抬起距地面高度为H，忽略次要因素，下沟管道前端按照一段内凹圆弧和一段外凸圆弧考虑；
管沟深度为h，则管道最高点（指管道与地面支撑作用时，管道悬空的最大高度）与管底距离为H+h;
下沟管道后端也按照一段内凹圆弧和一段外凸圆弧考虑；
根据圆的弦长与半径的计算式：
R2=（R一H/2）2+（L/2）2
L=√4RH-H2
H与L关系的计算结果列于表1。
表1H与L关系的计算结果
管道地面高度H/m
1
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
管道弯曲长度L/m
63.7
78.06
90.13
100.76
110.37
119.21
127.43
5.工艺流程及要点
5.1施工程序
5.2施工方法及措施
5.2.1管沟开挖准备工作
编制管沟开挖计划，报业主或监理批准；
根据施工蓝图和相关规范及标准的要求向施工人员做好技术交底，并做好安全教育工作；
会同业主或监理依照设计图纸和管沟开挖通知书，对开挖段的所有控制桩和标志桩、管道中心灰线进行验收和核对，确认无误并在管沟开挖通知书上联合签字；
管沟开挖前，进行移桩，转角桩依转角的角平分线移动，其余中线桩平移至堆土一侧施工作业带边界线内不大于200mm处。
5.2.2防腐层检测
管道下沟前和下沟过程中使用电火花检漏仪按15KV的检漏电压全面检查管体和现场防腐接头，如有破损按相关标准和规范的规定及时修补。
5.2.3管端封堵
为防止管道下沟后管内进水，在下沟管段的两端焊接临时盲板，并用热缩带进行封堵。
5.2.4管沟开挖、管道下沟
1）、开挖浮土清理作业面（九江路至光华大道段）
开挖前根据设计指定的九江路作为零高，将地形地貌的实际标高测出来，并管道布置方向，在开挖三处基底探坑探到原土层，由设计单位确定开挖深度。
（实际地形、地貌以及开挖标高见图）。
根据现场开挖探坑对土质的调查情况，需要清运的土质基本为坚土和次坚土；
开挖难度不大，转运土方量较大。
在施工作业带狭窄地段，适宜使用沉管下沟方式。
开挖标高确立后，首先将高处的覆土清除，并清理出作业带将管道降至在作业带的标高上，将作业通道清理出来后并将清除的覆土转运出去后，才能开始进行降管的开挖工作。
在开挖覆土时，要先进行探坑挖掘对地层的密实度进行检测，来确定沟边所采取的防护措施方案，以确保沟下作业安全施工。
开挖出的土堆放在作业带两边距沟边不得低于0.5米高度不得超过1.5米高，并对挖出的土堆，进行用遮阳网进行覆盖，防止扬尘。
若土堆高度无法满足安全要求，故采用转运二次堆土。
具体详见图：
2）、管沟开挖
管沟开挖时，首先在管段的一端距离管端1m处，用两台单斗挖掘机分别在管道的两侧进行管沟开挖，管沟沟壁按规范要求进行放坡，以防止塌方。
管沟开挖过程中，管段的一端以管子自身重量开始下沉，当管沟连续开挖至满足管道本身挠度要求时，管段的一端沉至沟底；
继续加大管沟的开挖长度，管段与沟底的接触长度也越来越长，直到整个管段全部沉到沟底。
管沟起始开挖时，隔40预留一个支撑点，距环向焊缝距离不小于2m，起挖深度不大于1.0m。
开挖时2台挖掘机依次在指定支撑地点以30m间距开挖布置，在指挥人员的统一指挥下，挖至所规定位置，由管道的自身重力等在地面上产生的地面载荷，一旦基础对管道支撑力不足够时，利用承载力的下降，使管道下沉产生规则均匀性沉降，其沉降的幅度不超过弹性敷设的变形程度。
挖掘机作业时，专人指挥，其挖掘铲距离管道外防腐层的净距不小于200mm。
为确保下沟后管道的防腐层无漏点，在管沟开挖过程中，利用沟下管段的悬空条件，对整个管段进行全面检漏，假如出现了漏点，按相关标准和规范的的规定及时修补。
另外在管道上加自制的防腐层保护器（如PE保护板或橡胶垫等）对防腐层进行保护，并随挖机移动，并设专人进行监护。
开挖行进按管线中心灰线进行，由测量工使用经纬仪、水准仪控制管沟的中心线偏移和沟底标高符合标准、设计图纸的规定。
管沟沟底的宽度根据规范要求确定。
管段沉降至最后一层时，为防止最后一层沟底有碎石等，使管子外防腐层受到外力损伤，沉降时，应尽量降低最后一层的高度，先使其与沟底面接触，再清除各支撑点使管道能够完整落在基土。
如果基底达不到管道敷设的技术要求，经现场业主、监理及设计单位共同确定基底处理方案。
有超挖现象时，用人工或挖机进行回填，并用夯实。
局部遇到软土层，进行换土夯实处理。
并请有资质的检测单位对管沟基础每隔100米进行钎探试验做承载力检测。
下图为施工时的情况：
管沟开挖时，弃土堆置在施工作业带的两侧，堆土距沟边不小于1m，将表层耕作土和中下层土分别堆放，表层土靠近边界线，下层土靠近管沟。
示意见下图：
当穿越电（光）缆、地下管道等地下设施时，两侧3m范围内采用人工开挖，穿越间距符合设计和规范要求。
管道下沟必须符合以下要求：
管道下沟后，用电火花检测仪对管道防腐层再次进行检测，确保下沟的管道防腐层无损伤。
如有损伤按设计要求及时修补。
管道下沟后，进行稳管，管道应与沟底表面贴实且放到管沟中心位置，如出现沟底局部悬空应用细土填塞，不得出现浅埋；
管道标高应符合设计要求；
管道下沟后应对管顶标高进行复测，起始点、中点和终点进行测量，满足设计蓝图的要求；
按业主或监理的规定填写管道工程隐蔽检查记录；
业主或监理对下沟质量确认合格，并按业主或监理的规定在记录上签字后，方可进行管沟回填。
5.2.5管沟回填
管沟回填采用人工配合挖掘机进行，管沟回填的具体要求为：
管道下沟后除预留段外应及时进行管沟回填，并按规范规定的表格填写记录。
回填前，如管沟内有积水，应排除，并立即回填，先回填生土，最后回填耕作土；
严禁用挖掘设备在管沟回填平整浅埋时的管顶覆土上行走，和在管顶覆土上扭转设备；
在下沟管道的端部应留出不小于30m的管段，暂不回填，待连头后回填。
管沟回填土应高出地面200mm以上，用来弥补土层沉降的需要。
覆土要与管沟中心线一致，其宽度为管沟上开口宽度，并做成梯形；
沿线施工时破坏的挡土墙、田埂、排水沟、便道等地面设施回填后应按原貌恢复；
管沟回填土自然沉降密实后，一般地段自然沉降宜30天后，沼泽地段及地下水位高的地段自然沉降宜7天后，采用埋地管线防腐层检测仪对管道防腐层进行地面检漏，不漏为合格。
6.机具设备
本工法施用的主要机具设备见下表：
序号
名称
型号规格
数量
用途
单斗液压挖掘机
PC2600.8m3
2
管沟开挖
发电机
DFH1002R-50
夯机、潜水泵电源
3
潜水泵
Dn100
管沟排水
4
水准仪
S3
管沟检验
5
全站仪
GTS-602LP
7
电火花检漏仪
JG-3
防腐层检测
8
7.劳动组织及安全
7.1劳动组织
施工负责人：
1人
技术负责：
质量负责：
安全监督：
起重工2人，防腐工2人，测量工2人、普工4人、电工1人
7.2安全技术措施
7.2.1交叉作业时，沿途设警戒人员，各主要路口设警示牌，并设专人看护；
7.2.2在靠近道路、建筑物等地带开挖管沟时，设置昼夜醒目标志，并取得有关部门同意；
7.2.3管道沉管下沟由起重工、测量工、质量员、安全监督员、警戒人员和防腐工共同配合完成，且由专人指挥；
7.2.4下沟及回填作业前，由安全员划定安全区，与下沟作业无关人员不得进入安全区；
7.2.5下沟和回填作业必须由专人统一指挥，以免发生混乱，防止事故发生；
7.2.6六级以上大风、雨、雪天气停止下沟和回填作业，任何时候沟内作业均应在沟上设置醒目的警告标志。
7.2.7管道挖沟过程中，为避免挖掘机下沉失稳，部分土壤承载力低的地段，可采取在挖掘机下加垫承重板的方法；
承重浮板采用δ＝16mm、6m×
1.8m钢板制作，每台挖机配2块，挖掘机两侧履带底下各铺设一块；
钢板边缘加装吊耳，由挖掘机自行完成铺设与转移工作此项措施应视现场土质情况而定。
8.质量保证措施
8.1管沟开挖前，放出管沟开挖边白灰线；
8.2管沟开挖时，测量人员随时用水准仪、经纬仪监控管沟的宽度、深度及管沟平直度，确保管沟开挖符合设计要求；
8.3为严禁破坏防腐层，单斗开挖管沟时，要由专人指挥；
管沟开挖完毕按设计要求进行自检，自检合格后由业主或监理负责验收；
8.4在管道下沟过程中，测量人员随时对管道轴向与纵向进行检测，对不符合设计要求部分，随时纠正；
8.5在管沟开挖后，随时抽排管沟内积水，对管沟沟底标高、沟底宽度进行检查；
8.6管道与沟底贴实，中心位置准确，标高符合设计要求；
8.7管道下沟后管道与沟底表面贴实且放到管沟中心线，沟底悬空地段用细土填塞，不得出现浅埋；
8.8管道下沟后对管顶标高进行复测，每50m测一点，管道标高符合设计要求。
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