穿越铁路顶管施工方案.docx
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穿越铁路顶管施工方案
穿越铁路顶管施工方案
一、编制依据：
1、甲方提供的设计图纸。
2、国家和行业施工及验收规范、标准及业主规定的技术要求。
3、地理环境及气候状况。
4、国家现行法令、法规，地区颁发的安全、消防、环保、文物等管理规定。
4.1《中华人民共和国环境保护法》。
4.2《建设项目环境保护管理办法》。
5、施工技术标准及验收规范
5.1《输油输气管道线路工程施工及验收规范》SY0401-1998
5.2《石油天然气管道穿越工程施工及验收规范》GB/T4079-2000
二、工程概况
二十七团天然气利用工程全长约4.94Km，高压燃气管线线路用管规格D219×8，穿跨越段用套管规格D426×6，均采用无缝钢管氩电联焊，材质20＃，防腐结构3PE。
管线在K1+080～K1+097处穿越铁路，长度56m，深度在铁路路基基底向下1.7m，施工方法顶管穿越。
三、 准备工作
1、按设计图纸提供的总平面图间距和现场测量，分别挖一处作业坑和一处取帽坑，作业坑除安装必要的设备外，还需配备1台
16T吊车，做为吊装设备及取土垂直运输用。
鉴于地形条件，作业坑周围可用脚手架搭设防护栏，安全网封挡，以防伤人。
2、设备、材料验收情况
按设计要求和本方案所确定的工程用料和施工分段用料进行充分的准备，并按计划供应到现场。
对进场的材料要进行检验，没有出厂检验证明及合格证的材料不能使用。
根据工程实际和本方案所需要的设备必须完好，按时到达现场。
3、顶力计算：
该工程初步设计采用一个作业坑，一个取帽坑，设备采用油压千斤顶，超高压双极柱塞泵，按建筑工程顶管施工操作规程进行顶管施工，顶力公式计算为：
P=2πDLf（摩按力采用2.0）最大顶力为：
P=2×3.14×0.438×17×2=93.52Kg/cm2,根据上述顶力计算，顶管机功率必须达到400Kg/cm2（包括安全系数）。
4、顶进措施
整个顶管工程包括开顶前的准备工作以及作业坑的布置、钢管管的顶进3个施工阶段。
开工前需对设备进行加固检查：
如高压泵，千斤顶和顶铁等，钢管的外表质量检查等。
4.1、作业坑的布置
顶进工作坑主要包括：
工作坑的开挖，后背的捣制，导轨和基础，以及安装测量仪器等，各班组同时进行流水作业，各工序密切配合，昼夜值班连续操作，每班由10—14人组成，其中设班长1人，负责全面指挥工作。
4.2、班组人员配置及职责
序号
工种
人数
岗位及职责
1
班长
1
负责施工全面指挥、管理、协调。
2
技术员
1
负责技术资料，过程检查。
3
HSE
1
负责现场HSE监督员。
4
管工
2
负责对口，指导取土。
5
操作手
2
操作顶管机及发电机。
6
起重工
1
指挥吊车吊装设备、机具、套管和运土。
7
配工
6
。
取土4人、配合2人
4.3、主要施工机具及材料配置
序号
机具（材料）名称
规格
单位
数量
备注
1
顶管机
400T
台
2
顶管
2
发电机
50KW
台
2
施工现场供电
3
吊车
40T
台
1
吊装设备及机具
4
客货车
台
1
值班
5
履带挖掘机
台
1
值班
8
泥浆泵
2寸
台
2
操作坑内排水
9
水龙带
2寸
米
40
操作坑内排水
10
后靠板
块
2
自制
11
顶板
1500×400
块
2
用导轨钢自制
12
1米短截
块
2
自制
13
2米短截
块
2
自制
14
斜垫铁
140×200
块
20
调整顶管机
15
钢板
δ=10（2.5×6）
米2
15
垫套管和顶管机
18
枕木
200×150×1500
块
20
垫套管
19
电缆线
三相四芯线
米
50
设备动力线
20
电缆线
两相三芯线
米
60
水泵用线
21
电缆线
两芯线
米
500
水泵及照明线
22
碘钨灯
1000W/220V
套
6
照明
23
碘钨灯管
1000W/220V
盒
10
24
防爆手把灯
100W/36V
套
4
套管内照明
25
灯泡
100W/36V
个
50
照明
26
漏电保护器开关
380V/60A
个
2
动力
27
漏电保护器
380V/40A
个
4
照明
28
控制箱
个
2
29
漏电保护器插排
220V/10A
个
6
照明
30
电工工具
套
1
现场电器安装
31
千斤顶（螺旋式）
10T
个
2
套管找正
32
帐篷
4×6m
座
2
休息
33
水平尺（铁制）
600
只
2
套管找正
34
钢卷尺
5m
只
2
测量
35
百米绳
100m
个
1
测量
36
活动扳手
12″
只
2
安装机件
37
开口扳手
套
2
安装机件
38
焊接梯子
5米
只
2
操作坑用
42
撬棍
根
4
43
大锤
10磅
只
2
44
手锤
2磅
只
2
45
棕绳
捆
1
46
铁丝
10＃
捆
1
47
水靴
双
10
48
铁桶
200L
个
4
53
充电手提灯
只
4
54
断线钳子
把
1
55
刻丝钳
把
2
56
钢丝绳
3〞
米
吊设备及机具
57
钢丝绳
6〞
米
吊靠背板
64
灭火器
15kg
只
4
66
吊土斗子
1000×1200×400
只
2
四、施工方法及工艺流程
顶管前需掏空套管前端的土。
即用人工掏土、液压顶管机顶进的施工工艺，直至完成。
1、顶管穿越铁路断面图
2、工艺流程
五、技术措施
1、施工准备
1.1施工前先熟悉图纸，掌握铁路的穿越长度与深度，特别应掌握套管穿越范围内的地质状况。
1.2顶进设备及辅助设施和各种材料准备齐全，穿越套管和工作管自检合格后，报监理工程师认可。
2、测量放线
2.1根据设计给定的控制桩位，用经纬仪放出穿越轴线。
2.2放线时同时放出工作和接受坑的位置的尺寸。
2.3在穿越至验收的全过程中，随时使用经纬仪配合。
3、降水
为防止现场水位高、水量大的特点，采用深井降水的方法，井位布置如图
4、开挖工作坑和接管坑
工作坑和接管坑设置在图纸给定的套管长度的外侧。
工作坑选择在公路旁场地较宽阔的一侧，且位于地面标高较低的一侧。
根据套管穿越的实际要求和顶管法施工需要，确定工作坑尺寸：
宽度B=D+（2.5~3.0）m
长度L=I+3.5m
深度H=D+h1+h2+h3
其中：
l—套管长度
D—套管外径h1
h1—基础厚
h2—套管与基础间隙（一般为70~100mm）
h3—地面到套管顶高度
工作坑的挖深，根据管沟挖深，再加0.5米。
为了不损伤地下不明物，采取分次交叉挖探沟。
先挖一个长17m、宽5m、深2.4m的操作坑。
用履带挖掘机，按放线轮廓挖出操作坑。
由于地下水位较高，防止工作坑塌方，操作坑采取侧面放坡，坡度为
1:
0.75。
必要时，制作混凝土操作坑。
工作坑的布置，为确保安全施工，要对操作坑的四壁采取护坡措施。
工作坑内设置管道轴线基桩、临时水准点，作为测量基准。
用经纬仪复测穿越中心线和基地标高，基地误差±20mm。
集水坑设置：
由于本地区地下水位较高，工作坑内有积水，工作坑形成后，在边缘处挖出一个1.5m×1m×1.5m的集水坑集水。
接管坑设置：
在穿越带对面，由人工配合履带挖掘机，挖一个砼套管出土接收坑，宽度为2m、长度为D+2×2.5m，深度比工作坑深0.5m。
5、施工场地布置
排放积水：
由于操作坑较深，有大量泥水，配备2寸泥浆泵1台、2寸水龙带50米、电缆线50米。
施工时采用2寸泥浆泵排放泥水。
靠背板就位：
靠背板位于顶管坑内顶进方向的对面，是顶进砼套管的柱塞式液压缸的支承面。
靠背板必须垂直靠在后背桩前，其表面必须平行垂直顶进砼套管的轴线，以确保顶进方向。
坑底土层的承载能力应满足顶进钢管的要求，钢管必须放在平稳的轨道上。
坑底要做成级配砂垫层500mm厚及现浇C20钢筋混凝土垫层300mm厚。
该路轨基础要铺在钢筋混凝土基础上，导轨作用是稳定钢管并引导其按设计的中心线和行程前进。
两轨的间距应根据管底距基础面保留10mm间隙而定，道轨采用38Kg/m铁轨。
在路基的后面捣制一个混凝土测量坑（1m3混凝土）。
坑右侧设Φ20钢管铁爬梯一部，重量为100Kg。
由于穿越层为沙土叠层，既松软又易塌方。
因此工作坑后背的承载能力不够，必须对工作坑后背采取加强措施。
为使顶力均匀传递给后背，先靠后背码好枕木，再在枕木前每隔300mm打一排桩，桩长
8米，φ108×6钢管，打入地下3米。
为了使顶力能够均匀传递给后背，用专制的后靠板，它由两块2.5m×2m、δ=30mm的钢板夹300mm×300mm的枕木做成。
必要时，制作混凝土后靠墙。
6、照明
顶管穿越施工昼夜进行，必须配备足够的照明设施。
6.1控制箱1套，配备60A漏电断路器1件、40A漏电断路器2件、2500w漏电断路器插排2件、四芯三相电缆线50米。
6.2场地照明：
用3盏1000W碘钨灯供夜间照明，配备两芯电缆线100米。
6.3洞内照明：
用1盏100W防爆灯供施工照明，两芯电缆线100米。
7、设备就位
顶管穿越设备运至现场，需40t吊车1台，15t长栏板车1台。
为保证顶管机的平稳，在顶管机下面铺两根枕木，在其上面铺一张1.5m×2m的δ10mm钢板，并用斜垫铁将顶管机找水平。
顶管机的就位时的安放高度，不必使液压缸的中心与套管的中心平齐，应与套管的下三分之一处平齐。
但顶管机的水平度必须得到保证。
8、安放套管
安放套管最主要的是将管下铺垫物找平，在离顶管机2.2米处安放第一根枕木，共平行铺设四根枕木（全部卧于碎石或泥土中），宽度为2米。
枕木铺设的要求四根枕木必须在一个平面上。
枕木必须夯实，以保证足够承受套管的重量而保持不下沉，具有较好的稳定性。
枕木铺设完成后，由放线工测出套管出入点中心线，就可将套管吊放到枕木上就位，要保证套管的方向，吊装时应将套管上两条模板接缝的其中一条放在最上面，使这条线与测量放出的管线中心线一致。
套管的水平度可通过铺设的枕木的水平度得到保证，要用条式水平或水准仪进行复测，但不可以此为准，因为套管内外表面的平面度不是十分精确，要综合考虑。
套管安放好后，用2块1500mm长枕木将套管固定，以免套管发生滚动，且在以后的施工作业中始终保持这两块枕木的位置不动，便于套管的对接，控制套管移动的水平、纵向方向不变。
9、顶进
顶管作业前，必须用深井降水的方法将水位降低，同时在整个顶管作业施工中，不间断的降低穿越地段的水位。
顶进过程中，利用设在集水坑内的泥浆泵进行工作坑降水。
正常情况下的顶进，顶第一节管时，每掏空500mm顶进一次，以保证套管的精确度。
顶第二节管时，每掏空1米顶进一次；以后的管节每掏空2米顶进一次，直至穿越完成。
在顶进过程中，要安排专人在套管的最前端，及时清除洞底预留的土壤和洞壁上多余的土壤，以保证套管承受均匀的阻力，从而保证套管的纵向方向和水平度。
要求顶板有很好的刚性和强度，顶板变形会使套管后顶裂。
顶板应用火车道轨制作，比较可靠，且顶进时应在顶板与套管间加垫胶皮。
10、顶进偏差的控制
10.1在工作坑内设置砼套管轴线基桩和临时水准点，作为操作时的测量标志。
套管轴线基桩和临时水准点应在工作坑一侧并牢固埋入工作坑内，防止碰撞，如有异常，及时用地面的基准点核对，核对使用水准仪。
施工过程中对每根套管的管顶标高都要进行监测。
10.2套管顶进长距离后，要用塑料管监测套管顶进时的水平和纵向偏差。
顶进过程中应每顶进2米检查一次，发现偏差要及时矫正。
当套管向下扎头时可采用方法如下纠偏。
需使用螺旋千斤顶（不宜用液压千斤顶）和枕木进行纠偏，将套管顶出空隙后，用枕木或竹跳板垫入空隙中，校正后撤出千斤顶和枕木，在进行顶进。
在套管的前方管底挖开空隙，将枕木或竹跳板嵌入空隙中，逐渐垫高，直至找平为止。
做法如图所示。
当发现套管出现向上错位时，只要在顶进过程中将套管底稍做超挖即可（通常向下调整是很容易做到的，但每次纠偏不能过多，否则易使套管接口处出现缝隙）。
六、质量管理
1、技术员兼质检员，负责技术质量管理；
2、操作坑的深度要达到设计要求，它会直接影响工作管的埋深及对公路的保护作用；
3、严格控制掏土的质量，不得超挖和斜挖；
4、保证套管的顶进质量，套管顶进的纵向、水平方向偏差不得超过顶长度的1.5%；
5、行程允许偏差+10毫米，-20毫米②中心线允许偏差为20毫米
6、管子错口不得超过10毫米④对顶接头的管子错口不得超过20毫米4.2.6测量要求
7、为保证顶管工程少有误差，必须安装经纬和水平各一台，通过测量坑，每行程20-30cm时，对中心线的偏差方向各测量一次，在正常顶进中，每顶进50-lOOcm测量一次，如一个顶管顶完后，重新测量一次管中心线和向度。
七、HSE管理
1、机组长为现场HSE管理的第一责任人。
2、所有施工设施及人员都不得超出甲方规定的施工范围。
3、施工现场必须配备流动厕所和垃圾箱。
4、所有施工人员统一劳保着装，佩带安全帽。
5、施工场地的四周必须用安全护板围好，路面设置安全警示牌。
6、在繁华路段和主要道路施工，要采用封闭式施工。
7、操作坑必须用警戒带围好，专人观察操作坑的四壁，发现问题及时处理。
8、操作坑内及时排水，以免造成塌方。
9、液压顶管机的油管接头要经常检查，防止松动，对泄露的液压油、机油等要及时处理；
10、安全施工用电，场地用电必须用漏电保护器，掏土洞内用电必须用36v安全电器；
八、安全措施
顶管施工中，钢管顶进是整个施工过程中的关键工序，应遵照《建筑安装工程安全操作规程》所规定的条例，结合本工程特点要做到以下几点：
1.开顶前安排好施工人员，组织好挖土机械、车辆、顶进设备，制定发生故障时的应急预案，以便开顶后能不间断地连续作业，减少顶进阻力与行车干扰。
2.设置专人看护，及时掌握车辆通过情况。
3.火车通过时，提前用信号与千斤顶、油泵司机联系，暂时停止顶进，同时通知全体工作人员避让至安全位置，及时清除线路上放置的工具等构件，以确保行车安全。
4.储备足够数量的道渣、方木、草袋，组织好人力和工具，一旦线路发生变形，立即进行抢修加固。
5.工作坑夜间设置照明和红灯警示标志，工作坑台面应围挡严密，防止各种物件掉入坑内。
6.工作坑开挖时，要加临时支，严防坑壁上的土下滑，确保人身安全，对作业坑周围进行栅栏加固，防止重物坠落伤人和砸坏设备。
（注：
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