7ZJCB070GZJCB071G桩定武高速顶管穿越施工方案.docx
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7ZJCB070GZJCB071G桩定武高速顶管穿越施工方案
西气东输三线中卫-靖边联络线工程
第一标段
中卫段管道线路工程（中卫压气站-ZJCC000）
ZJCB070G-ZJCB071G桩定武高速
顶管穿越施工方案
编码
ZJ-TS-XJYJ-GC-009
0
2016.07.21
用于施工
范琼华
祝怡龙
邓斌
版本
日期
文件状态
起草人
校审人
批准人
编制单位：
中靖输气管道线路工程第一标段新疆油建施工项目部
目录
一、编制依据1
1图纸资料1
2施工技术标准及验收规范1
二、工程概况1
2.1概述1
2.2地形地貌2
2.3气象水文条件2
2.4工程地质2
2.5交通、社会依托情况2
三、施工安排2
四、施工进度计划3
五、施工准备与资源配置计划3
5.1施工准备3
5.2资源配置计划3
六、施工方法及施工措施6
6.1施工工艺流程图6
6.2施工措施6
6.2.1测量放线6
6.2.2作业坑开挖7
6.2.3顶管设备安装就位8
6.2.4顶管作业9
6.2.5穿越主管预制12
6.2.6主管穿越14
6.2.7封堵、排气管安装15
6.2.8回填、恢复地貌15
七、质量保证措施16
八、HSE技术措施17
九、应急预案19
9.1风险识别及控制措施的制定19
9.2事故应急处理20
9.2.1交通安全事故20
9.2.2出现道路塌陷或路基损毁等事故21
9.2.3触电事故应急救援措施21
9.2.4机械伤害事故应急救援措施22
9.2.5发生窒息事故应急救援措施23
9.2.6发其他事故应急救援措施23
9.3应急救援组织23
十、施工平面布置图24
一、编制依据
1图纸资料
1.1西气东输三线中卫-靖边联络线工程线路工程说明书；
1.2《西气东输三线中卫-靖边联络线第1标段中宁县ZJCB070G-ZJCB071G号桩定武高速顶管穿越施工图说明书》（XZ01B05-PL004-B39#EPL-RP）；
1.3《顶进钢筋混凝土套管穿越公路、铁路典型图》（XZ01B05-GI001#EPL-DW-01-01-06）；
1.4《穿越公路、铁路排气管保护措施典型图》（XZ01B05-GI001#EPL-DW-01-01-12）。
2施工技术标准及验收规范
2.1《油气输送管道穿越工程施工规范》GB50424-2015
2.2《油气长输管道工程施工及验收规范》GB50369-2014
2.3《油气输送管道线路工程抗震技术规范》GB50470-2008
2.4《天然气管道工程钢管技术规格书》（CDP-S-NGP-PL-006-2014-3）
2.5《油气管道工程感应加热弯管通用技术规格书》（CDP-S-OGP-PL-016-2014-3）
2.6《油气管道工程用感应加热弯管母管技术规格书》（CDP-S-OGP-PL-017-2014-3）
2.7《油气管道工程辐射交联聚乙烯热收缩带/套（热熔胶型）及补伤片技术规格书》
（CDP-S-OGP-AC-020-2014-3）
2.8《油气管道线路标识通用图集》（CDP-M-OGP-PL-008-2010-1）
2.9《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》（JC/T640-2010）
2.10《石油天然气工业管线输送系统用钢管》（GB/T9711－2011）
二、工程概况
2.1概述
本穿越段为西气东输三线中卫-靖边联络线工程第1标段宁夏中宁县段ZJCB070G-ZJCB071G号桩定武高速公路穿越。
穿越点位于中宁县恩和镇幸福二村。
穿越处设计压力为12.0MPa，管径为Φ1219。
本穿越所处线路位置地区等级为二级，采用顶进钢筋混凝土套管方式穿越。
本设计段管道起、终点桩号和里程分别为ZJCB070G（里程：
0+099.1m）、ZJCB071G（里程：
0+192.0m），与公路交叉角度为89°。
本设计段管道水平长92.9m，实长92.9m,其中顶进钢筋混凝土套管长度50m，钢筋混凝土套管为1800×2000mm（DRCPⅢ1800×2000JC/T640-2010）。
穿越段输气管道用管规格为：
Φ1219×22mmX80M直缝埋弧焊钢管。
2.2地形地貌
穿越段地貌单元属于卫宁黄河冲积平原二级阶地之上，属冲洪积相沉积地貌。
场区原为旱地及荒地、荒地，地下无暗浜、土洞、塌陷等其它不良地质作用及其它埋设物。
2.3气象水文条件
中宁县气候属温带大陆性干旱气候，风大沙多，光照充足，干旱少雨，蒸发强烈，有效积温高，日照时间长、昼夜温差大。
春暖迟、秋凉早、夏热短、冬寒长。
多年平均降水量200mm，多年平均蒸发量2000mm，降雨量在各季节分配不均，6-9月份为主要降水期，降雨量占全年的60%-70%，多为暴雨形式，具历时短、强度大且集中的特点。
年温差、日温差都较大，多年平均气温8.9℃。
年均无霜期159～169天，全年日照时数2800小时。
全年多风，11月份至次年4月份以西北风为主，5-11月份东风较多，年平均八级以上大风6-10次，多年平均风速3.7m/s，最大风速20.3m/s，多沙尘暴。
50年一遇风压0.35KN/m2，雪压0.15KN/m2。
中宁地区标准季节性冻土深度0.83m。
穿越区域内未发现地下水。
2.4工程地质
本次穿越断面的地层主要由黄土状粉土（Q4eol）、角砾（Q4al+pl）、黄土状粉土（Q4al+pl）、碎石土（Q4al+pl）等组成，各岩土体的分布及其特征分述如下：
1）黄土状粉土（Q4eol）：
场地内均有分布，黄褐色为主，稍湿，稍密，具湿陷性，层厚为1.20-1.30m。
该层不宜作为穿越土层。
2）角砾（Q4al+pl）：
场地内均有分布，杂色，稍湿，密实，厚度厚度1.40-6.40m。
该层可作为穿越土层。
3）黄土状粉砂（Q4al+pl）：
该层只在ZJCB070号桩钻孔孔中有揭露，黄褐色为主，稍湿，稍密，具湿陷性，层厚为2.50m。
该层不宜作为穿越土层。
4）碎石土（Q4al+pl）：
场地内均有分布，杂色，稍湿，密实，未揭穿，顶板埋深7.70-8.50m，该层可作为穿越土层。
2.5交通、社会依托情况
乡村道路可到达施工现场，交通较方便。
三、施工安排
项目部根据施工需要安排专业施工机组或抽调人员组成施工小组进行穿越段的施工作业。
公路混凝土套管的顶进穿越由专门的顶管穿越机组负责，管道的焊接由负责该区段焊接作业的半自动焊接二机组负责完成，穿越段的试压由试压机组完成，防腐机组负责管线穿越前的补口、检漏和补伤，主管段的穿越由半自动焊接二机组负责完成，顶管机组负责后续光缆套管的安装、套管口的封堵等工作。
四、施工进度计划
根据对穿越现场的踏勘，结合设计图纸，根据工期要求，结合我公司的施工经验，穿越各工序施工时间如下。
序号
时间内容
天数（天）
备注
1
准备工作、测量放线
1
2
场地平整、设备搬迁
1
3
操作坑开挖
2
4
坑壁砼浇筑及养生
5
5
焊接及防腐
3
6
试压
2
7
液压设备安装
1
8
顶进作业
13
每天4米
9
设备吊拆、主管穿越
1
10
管口封堵、附件安装
1
11
地貌恢复
1
合计天数
31
五、施工准备与资源配置计划
5.1施工准备
1）人员、设备及材料进场报验。
2）组织施工人员熟悉施工图，进行技术交底、HSE培训及交底。
3）开工前先与公路管理部门联系，按照公路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。
4）通过公路管理部门确认穿越施工处是否存在地下光缆、电缆和地下隐蔽物。
如果存在地下隐蔽物需要得到当地有关部门和人员确定后，采用人工开挖使隐蔽物暴露后取出，并采取相应的保护措施。
5）准备好现场的各种施工用料，检查设备良好情况，做到材料齐全，设备状况良好。
5.2资源配置计划
1）施工人员配置
序号
工种
人数
备注
1
机组长
4
2
安全员
4
3
技术员
4
4
质量员
4
5
测量员
1
6
管工
2
7
电焊工
6
8
起重工
2
9
顶管操作手
1
10
挖掘机操作手
2
11
吊管机操作手
3
12
移动电站操作手
2
13
吊车司机
1
14
试压工
2
15
防腐工
2
16
喷砂工
1
17
普工
16
合计（人）
57
2）施工机具、设备配置
序号
名称
规格
数量
备注
1
液压顶管设备
500吨
2套
套管顶进
2
单斗挖掘机
PC220
2台
土石方开挖
3
吊车
25t
1台
吊装
4
柴油发电机
50kw
1台
现场发电
5
经纬仪
1台
测量顶进垂直精度
6
塔尺
1个
7
吊管机
70t
3台
8
焊接工程车
YZDZ-80
3台
9
外对口器
Φ1219
1个
10
火焰加热器
自制
3个
11
红外线测温仪
麦考特MT1OO
3个
12
风速仪
AR826
1个
13
干湿温度计
WHM5型
1个
14
卡车
8t
1台
拉运中频设备
15
中频发电机组
120kw
2套
16
中频加热器
Ф1219
2套
17
空气压缩机
P400WCU
1台
18
喷砂装置
自制
1套
19
电动柱塞泵
20MPa
1台
20
水罐车
10t
1辆
21
潜水泵
Q=65m3/hH=25m
2台
22
压力记录仪
NPR1008CM
2台
23
压力变送器
0-20MPa
1台
24
压力天平
0-20MPa
1台
25
温度变送器
量程-30到50℃
1台
26
工程指挥车
越野车
1辆
27
客货车
1.5t
4
28
值班客车
19座
2辆
3）措施用料
序号
名称
规格
数量
备注
1
钢丝绳
25mm
30m
牵引
2
道木
250×250×2000
80根
支撑
3
电缆
四芯
200m
电源线
4
小推车
3辆
推土
5
防爆灯
4盏
照明
6
钢丝绳
16mm
50m
吊装
7
靠背板
2m×2m
1付
止推
8
制作轨道
5m
2付
运行导轨
9
环型顶铁
φ1500×200×200
2付
推进
10
顶铁
1500×400×400
2付
推进
11
顶铁
1000×400×400
2付
推进
12
顶铁
500×400×400
2付
推进
13
自制护帽
1付
保护顶管
14
液压油
N46
150kg
15
爬梯
4副
进出作业坑
16
铁锹
10把
除土
17
出土斗
1副
出土
18
托板小车
带重力轴承
1个
发送管道
19
吊带
20t
4条
吊装
六、施工方法及施工措施
采用根据现场勘探地质资料揭露情况，本公路穿越工程人工顶管的方式进行。
6.1施工工艺流程图
6.2施工措施
6.2.1测量放线
1）根据设计给定的控制桩位，用经纬仪放出穿越中心轴线，确定穿越中心桩、施工带边线、临时用地边线并撒上白灰线，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。
2）放线同时放出操作坑与接管坑的位置和开挖边线。
3）保护好公路两侧中心线上的标志木桩，以便按该桩测量、校核操作坑开挖深度和穿越准确度。
6.2.2作业坑开挖
1）根据设计文件要求，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。
2）根据顶管作业的工作要求，顶进操作坑底部工作面长度、宽度均设为5m，顶进作业操作坑的开挖深度由设计管底高程、滑动支撑块的高度、套管壁厚、顶进轨道的高度、作业坑底部垫层的厚度等来确定，设计钢管底标高为1198.78m，穿越段套管底标高为1198.55m（聚乙烯支撑块高度按50mm计算，套管壁厚按180mm计算），坑底标高为1198.15m（轨道160mm+240厚垫层总厚度约400mm）。
作业坑开挖示意图：
3）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：
（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）根据土质情况，后背墙采用平铺道木、加专门的中间为工字钢两面用钢板焊接成的专用靠背挡板（中间为200mm工字钢连续平铺，两面为厚22mm的钢板焊接，面积为2000mm×2000mm），可以承受顶管作业的后座力。
（5）顶管工作坑及装配式后背墙的墙面必须与管道轴线垂直，其施工允许偏差必须符合下表的规定。
项目
允许偏差
工作坑每侧
宽度
5-8mm
长度
装配式后背墙
垂直度
0.1%H-0.2%H
水平扭转度
0.1%L-0.2%L
注：
1、H为装配式后背墙的高度2、L为装配式后背墙的长度
（6）为保证顶管时操作方便，在作业坑底部用C20素混凝土做300mm厚垫层，上面铺设道木作为安装顶管导轨的基础。
6.2.3顶管设备安装就位
1）设备下坑前，要对已挖好的基坑进行测量找平，符合技术要求。
2）作业坑处理完毕，用25t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。
两导轨必须顺直平行等高，其纵坡与管道设计坡度一致，导轨安装的允许偏差为：
轴线位置：
3mm
顶面高程：
0-+3mm
两轨内距：
±2mm
（1）装后的导轨应牢固不得在使用中产生位移并经常检查校核千斤顶的安装应符合下列规定：
（2）千斤顶宜固定在支架上并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点在管道中心的垂直线上
（3）当千斤顶多于一台时宜取偶数且其规格宜相同，当规格不同时其行程必须同步并将同规格的千斤顶对称布置
（4）千斤顶的油路必须并联，每台千斤顶有进油退油的控制系统。
3）安装护圈
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，护圈使用25mm钢板制作，详见下图。
1—遮板2—尾板3—套管壁4—环梁5—筋板
套管护圈示意图
4）安装管节
管节坑下安装前必须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无纵向裂缝。
检查合格的管子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。
5）千斤顶着力点为被顶管端面离管底1/3管径处。
故千斤顶下面需要搭台，千斤顶为两个，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。
因为顶铁端面不平行，在作业时容易发生顶铁外弹。
套管采用钢承口型钢筋混凝土套管，规格为DRCP1800×2000ⅢJC/T640-2010。
6.2.4顶管作业
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。
首节管节顶进方向是顶进作业成功的关键,顶进时要随时测量和纠偏,每顶进0.3米要进行一次测量,并根据测量结果进行纠偏,避免产生偏差。
顶铁安装必须平直，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必须在规定范围内，以免损坏千斤顶结构。
在整个顶进操作中必须坚持连续作业。
采用手工掘进顶管法时必须符合下列规定：
（1）工具管接触或切入土层后必须自上而下分层开挖，工具管迎面的超挖量要根据土质条件确定。
（2）在道路和重要构筑物下，不得超越管段以外100mm，管周不得超挖，并随挖随顶。
（3）在允许超挖的稳定土层中正常顶进时管下部135°范围内不得超挖，管顶以上超挖量不得大于1.5cm；管前超挖必须根据具体情况确定，并制定安全保护措施。
2）管道接口
管节安装时接口部位用橡胶密封圈密封，橡胶圈不得有气泡、破损、大飞边等缺陷，胶圈使用前保持清洁，安装时不得使用铁锤、钢钎等硬物撬装。
胶圈就位后缝隙处用沥青麻丝抹平。
同时在砼套管钢圈和胶圈上涂刷洗洁精以减小安装时摩擦力。
胶圈装好后使用两个千斤顶均匀顶进，使套管就位。
套管就位后检查胶圈状况，如果有扭曲、顶翻现象要将管子退出重新安装。
顶管完成后在管内侧两管节对口的地方用M20水泥砂浆将缝隙填平。
3）弃土外运
从工作面开凿出的碎土要及时通过管内用小推车水平运输至工作坑内，然后用吊斗垂直提升至地面，顶管结束后将所有挖出的碎土拉运到指定的弃渣地集中处理。
4）灌浆
砼套管顶进完成后视情况从注浆孔向套管上半周灌注水泥浆，套管灌浆孔应放置在顶部中心、第一象限45°处及第四象限45°处，孔的纵向间距不大于1m。
灌浆时每排孔按照先下后上原则进行灌浆，下部孔灌满溢浆后再灌上部孔。
5）设备、材料吊拆
当套管顶进至对面接收坑时，套管穿越完毕，吊拆设备及作业坑支护，清除管内碎土，将靠背墙和基础垫层破碎后拉运到指定的弃渣地集中处理。
然后进行误差测量和钢管穿越施工。
6）顶管质量控制与误差校正
（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。
（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。
f）对每节管吊装下坑组对时，要及时进行相关的测量，每顶进0.6m测量一次，管线位置发生偏移时，及时采取校正措施。
（3）顶管质量的控制
a）用水准仪从坑外引进绝对高程，可以将顶进管段的各点高程一一测量出来。
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。
c）在顶第一节套管前先用径纬仪测套管中心、用水准仪测套管前后高差，套管中心线应与管道中心线应一致。
当套管顶进1m后，再以人工内挖土掘进，顶管时在套管头处、套管外用泥浆作润滑剂，保证顶管时液压缸压力，收回顶管装置活塞，加入顶铁，然后用顶管器再顶，收回顶管装置活塞，直至顶完第一根套管。
第一节套管顶进中心线偏差不超过管长3%（6cm），初始顶进时每顶进300mm应检查一次，正常顶进后没顶进1m至少检查一次，出现偏差必须及时进行纠偏。
（4）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，因而在顶管过程中必须勤校测，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。
（5）路面沉降观测
在顶进作业过程中，要随时观测路面沉降情况，防止塌方，当沉降量超过规定时，要及时采取注浆等措施，及时处理隐患，避免塌方。
6.2.5穿越主管预制
1）根据设计要求，选择穿越施工场地，利用施工作业带进行布管，然后进行穿越段管道的组对焊接,焊接作业由焊接二机组完成，组对焊接在砼管顶进坑一侧进行，利用顶进坑穿管，减少开挖支护工作量。
2）穿越段钢管组装、焊接采用半自动焊。
穿越段与一般段均采用φ1219×22mmX80M直缝埋弧焊钢管。
冷弯弯管全部采用Φ1219×22mmX80M直缝埋弧焊钢管制作，其用管与线路用管技术要求一致。
现场冷弯弯管的最小曲率半径≥50D。
冷弯管明细表见下表：
穿越冷弯管明细表
序号
里程
（km+m）
选用弯管角度（°′）
曲率半径
方向
壁厚
（mm）
1
0+192.0
3°
Rc=50D
叠加角弯头
22
热煨弯管采用Φ1219×26.4mmX80M直缝埋弧焊钢管制作，曲率半径Rc＝6D。
热煨弯管明细表见下表：
穿越热煨弯管明细表
序号
里程
（km+m）
角度
（°′）
选用弯管角度（°′）
曲率半径
方向
壁厚
（mm）
1
0+99.1
46°18′
47°
Rc=6D
叠加角弯头
26.4
3）穿越段钢管组焊完毕后必须进行100%的X射线探伤和超声波探伤，质量达到规范和设计要求。
4）穿越段钢管探伤合格后，便可对其组焊焊口进行防腐。
5）防腐合格后，按设计和规范要求，对组焊完的穿越管段进行单独试压。
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