顶管穿越专项方案

南疆天然气利民工程顶管穿越施工方案工程概况南疆天然气利民工程，途经新疆阿克苏地域、克孜勒苏柯尔克孜自治州（简称克州）、喀什地域和和田地域，由4条干线、19条支线组成。管道总长度大约为2485km，其中干线长度大约为1891.5km，支线长度为593.5km。全线设计压力为6.3MPa，其中英买力-喀什段管径φ559，材质为L415(X60),喀什-泽普段管径φ508，和田-泽普段管径φ406.4，和田-塔中段管径φ273，其它支线管径从φ88.9到φ219不等。本工程全线共设置38座工艺站场，包含首站2座、分输站8座、分输清管站5座、清管站3座、末站20座。全线共设68座线路阀室，其中RTU截断阀室9座，RTU清管阀室1座，清管阀室7座，分输阀室13座，一般截断阀室38座。编制依据1、《输油输气管道线路工程施工及验收规范》SY0401—98；2、《石油天然气管道穿越工程施工及验收规范》SY／T4079—；3、《长输管道线路工程施工及验收规范》SYJ4001—98；4、《原油和天然气输送管道穿越工程设计规范穿越工程》SY／170015．1—98；5、《输气管道工程设计规范》GB50251—94；6、中国石油南疆天然气利民工程设计说明和施工图纸7、《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》(JC/T640-1996)8、<给排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）试用范围及工程量设计图纸要求顶管方法穿越道路。四、顶管穿越施工优势及施工要求顶管施工含有经济、高效，保护环境综合功效。这种技术优点是：不开挖地面；不拆迁，不破坏地面建筑物；不影响交通；不破坏环境；施工不受气候和环境影响；不影响管道段差变形；省时、高效、安全。因为管道埋深较深，并对套管两端进行封堵，不会造成路面裂缝和下沉，使用套管根据设计要求满足路面压力要求。实施标准《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》(JC/T640-1996)要求，采取套管规格为DRC1200×GIIIAJC/T640。假如穿越段碰到卵石、砾石段，需要在水泥套管接头处设置多个泥浆注入孔，对碰到空隙进行填充。泥浆孔由施工单位自行处理或要求套管生产厂家给予预制。顶管穿越处长度依据路基宽度确定，顶管套管长度每侧为路基外2m，穿越处套管管顶埋深大于1.2m。顶管穿越处管道、弯管、弯头材质、规格型号根据设计图纸要求选择。管道外防腐补口采取双组分无溶剂液体环氧底漆+辐射交联聚乙烯收缩袋三层结构。穿越段全部环向焊缝探伤方法及百分比确定根据设计要求进行。五、施工方案（一）施工工序其基础操作程序是:先在穿越道路一侧挖工作坑，在工作坑内按管道设计位置和套管外形尺寸设置套管和顶进设备，先将套管端部刃脚部分顶入地层，然后在套管内边人工挖土边用顶进设备把套管逐节顶入地层内，反复操作，直到顶到估计长度为止。顶铁柱赛式液压缸顶铁柱赛式液压缸工作面支架柱赛式液压缸顶铁（支架）后座墙和板桩顶管法穿越示意图施工程序降水、打板桩降水、打板桩测量放线挖操作坑和接收坑安装轨道和设备顶管（边顶进边清土，石方段精密静态爆破）制作顶管靠背停顶退程加顶铁退程加接管检查挖管头土石再顶管检验清除管内土石渣复测管线就位检查管端封堵恢复地貌监理、业主等验收接管顶管(三)顶力估算因为穿越顶管县乡村道顶进距离较短，所以采取管前挖土方法，其侧向顶进摩阻通常可按下式计算：F1=f1〔K(PV+PH)DL+P〕式中：F1-----管壁和土层之间摩阻(t)PV=γh管顶以上垂直土压力(t/m2)γ—管顶以上天然土容重(t/m3)，亚粘土取1.6h---管顶上覆土厚度(m)PH=PVtg2(45°－j/2)管壁上水平压力(t/m2)j----土内摩角(干亚粘土取45°，湿粘土取40°)D----管节外径(m)L----全部顶进长度(m)；P----全部管道自重(t)f1----管壁和土层摩擦系数，干亚粘土取0.47，湿亚粘土取0.55。K----折减系数，若管道在降水良好坚实土层中，管顶以上土层能保持土拱状态，则L=16～30m，K=0.8；L=31～50m，K=0.75假如以套管顶覆土2.0m计算（设计图纸》1.2米），顶管长度30m穿越，则最大顶力为150t，所以通常条件下选择顶力为300t千斤顶能满足要求。（四）施工准备施工前应先熟悉图纸，掌握穿越长度和深度，穿越结构及辅助设施结构及要求，掌握管段内地层情况。开工前和公路部门联络，根据公路部门要求办理穿越施工手续、设置对应警示标志，并将施工程序和计划报监理和其它主管单位，并取得同意。（五）现场部署依据设计给定控制桩位，用经纬仪放出穿越轴线，并定穿越中心桩、施工带边线桩，并撒上灰线。放线时同时放出工作坑和接收坑位置和尺寸。在穿越至验收全过程中随时使用测量仪器配合。（六）管线焊接1、管道组焊：穿越管段前穿越道路一侧施工作业带内先清理出预制场地，以满足管段预制需要；以后进行组焊、探伤、连头、补口、试压施工，然后将整个管段连通。其工艺和检测要求和通常线路施工工艺相同。管道焊接必需根据多方认可《焊接工艺评定》要求进行焊前预热等处理。当环境条件不能满足焊接工艺评定所要求条件时，必需按要求采取方法后才能进行焊接。焊缝焊接完成后，应立即进行外观检验，对外观质量检验不合格者，不得进行无损探伤检测。对焊工当日所焊外观质量检验合格焊缝全周长进行100%射线探伤检验（Ⅱ级为合格），对于穿越段还应进行100%超声检验（Ⅱ级为合格），验收标准按《石油天然气钢质管道无损检测》（SY/T4109-）实施。2、穿越管段试压⑴、试压前首优异行清管，完成后，试压介质采取无腐蚀洁净水。穿越管段强度试验压力为管道设计内压力1.5倍，连续稳压时间4h；当无泄漏时，可降到严密性压力试验，严密性试验压力为设计压力，稳压时间24h，在稳压时间内以无渗漏、压降小于1%试验压力为合格。严密性试验合格后，用压缩空气推进清管器进行排水吹扫，以不再排出游离水为合格。在环境温度低于5℃时，水压试验应采取防冻方法，试压完成后应立即对被试管段进行排水清管。⑵、两端采取椭圆封头，封头焊接同通常管道焊接要求。⑶、试压管线两端各安装一块压力表，压力表应经过校验并在使用期内，压力表精度不低于1.5级，量程为被测最大压力1.5～2倍，表盘直径大于150mm。⑷、试压前为清管扫水方便，可将清管器预先放置在试压管段中，待试压完成后直接排水。⑸从打压头向管内注入清水，高点压力表管嘴排放空气，水注满后装压力表，并接好试压泵向管内注水升压。⑹、压力应缓慢上升，压力升至30%、60%强度压力时停止升压，稳压10min检验有没有异常，无异常再继续升压直至强度压力。⑺、当压力上升至强度压力时，稳压4h，许可压降值1%试验压力值，且小于0.1MPa，强度试压合格后，降压至工作压力，稳压24h，许可压降值1%试验压力值，且小于0.1MPa。⑻、试压合格后对穿越管道用清管器清扫管内积水后封堵。（七）顶管施工1.场地部署工作坑和接管坑设置在图纸给定套管长度外侧，发射坑选择公路北侧施工作业带内，穿越现场部署图以下：滑车滑车套管道木水平顶管机穿越道路接收坑工作坑开挖完成后,用经纬仪复测穿越中心线和基地标高,基地误差±100mm。工作坑侧壁边坡按土质实际情况确定，并留出安全通道，考虑降水需要，在工作坑一角设置积水坑。在操作坑内设置管道轴线基桩和临时水准点，作为操作时测量标志。考虑到新疆地域多数地质属于砂质地貌，开挖操作坑时做好基坑塌方防护方法（钢制挡土板支护）。注：发射坑、接收坑尺寸：长（4米）×宽（3米）×深（管底标高+0.6米）基坑砼基础+道木高度+钢板+轨道厚度约0.6-0.8米左右支撑墙采取道木+钢板组合方法，钢板选择16mm厚钢板2.顶进设备安装和后背墙处理顶进设备关键包含柱塞式液压缸、顶铁、刃脚和导轨等。⑴穿越处工作坑开挖完成后，考虑地基承载力和地下水位情况，采取混凝土方木基础。并依据现场情况在操作坑顶进位置左右和前方采取钢板桩支护。钢轨钢轨C20混凝土厚200㎜，宽度比道木长度大500㎜，道木间距500-700㎜顶管基础示意图⑵用汽车吊将顶进设备安装就位，先将导轨安装在基础上并放上穿越用套管，借助经纬仪和水准仪测量来调整套管中心线，确保和穿越中心线重合，且保护水平。⑶然后用汽车吊将柱塞式液压缸及其支架安装就位。为确保穿越精度，需将调整完成临时支架和导轨固定成整体。⑷后背墙表面必需平行垂直于顶进管线轴线，以确保顶进方向。其面积经计算确定，施工时，依据工作坑开挖后情况深入进行校核计算。顶进作业中必需亲密注意压缩变形，通常压缩变形值必需控制在20mm左右，不然增大后座墙面积。①管顶覆土浅情况下，后座墙不需打板桩，墙身直接接触土面；管顶覆土深情况下，后座墙打入钢板。②若原状土厚度大于7m，且强度满足顶进力要求，通常采取原土后座墙，必需时加设板桩；同时，为使顶力均匀传输给后座墙，在原土表面加设方木、木板和顶铁。③若原状土较浅，或顶进力大于原状土承力，采取人工后座墙。人工后座墙结构形式有砌块石、混凝土管、方木等类型。⑷后背墙结构形式见下图所表示后座墙后座墙无板桩支撑后座墙后座墙板桩后座墙板桩砼管砼管工作坑方木钢板原状土砼管工作坑方木钢板砖砌石原状土后座墙结构式意图⑸刃脚装于首节套管顶部，用于降低贯入阻力，预防管檐土方塌方。其结构见图所表示：遮板遮板尾板φ环梁肋板（δ＝20㎜钢板）刃脚安装示意图⑹顶进设备依据穿越处地质情况和穿越长度经计算套管顶进所需顶力,和校核套管许可顶力确定.顶进设备选择4台柱塞式液压缸，单台额定顶力依据计算结果定。3.顶管作业⑴做预顶试验:检验液压系统性能,液压缸行程,传力设备中心线和垂直度等。⑵对顶入管节做最终检验，如端面平直度、椭圆度，管壳任一侧母线直线度等。⑶用吊车将管节轻放在导轨上，测量中线和前后两端高程，管节端面垂直顶管中轴线。⑷顶进管每节长度依据顶进操作坑可能长度而定。首节管顶入后，液压缸退回到起始位置，测量合格后，将第二节套管吊导轨上，和首节套管焊接，焊接方法按设计要求进行，质量符合要求再依次顶进，直至顶入设计管长度，完成顶管作业。⑸顶进偏差控制：①首节套管入土点和安装角度在顶进作业前应测量正确，顶进400mm~600mm后检验是否有偏斜现象。②顶管过程中，架设水准仪控制中心位移线。每顶进30-50cm左右就要对顶管中线、高程进行观察，施工中采取全站仪控向，以施工放线是部署中心桩为准进行监测，发觉位移，要采取合适方法给予调整过来。③每次纠偏角度不宜过大,可依据管径、顶进长度和土质情况来确定，通常可在5′-2′之间选择。④另外应严格控制纠偏油泵压力，不使油泵压力升得过快，纠偏结束后应锁紧螺旋定位器。260mm260mm套管1橡胶垫钢环垫套管2砼套管连接示意图⑸顶进完成后轴线偏差为200mm，管底偏差为±200mm。⑹纠偏调整方法①偏斜发生时经过调整对称部署4个柱塞式液压缸行程或在顶管处加、减垫铁调整顶进偏差。液压缸行程调整示意图液压缸行程调整示意图液压泵站1#3#2#4#1#2#3#4#注：液压缸行程经过调整对应流量阀大小进行调整②在顶进管前端挖空。挖土成拱时，管顶不许可超挖；管底土基弧线120°-135°范围内，一定要保持管壁和土基表面吻合，不能超挖。③在连接新管时调整管口。4．干线预制管道穿越：在场地较开阔一侧挖发送管沟，确保将预制完成干线管段下沟，在另一侧设置滑轮，然后利用吊车或吊管机和卷扬机等牵引机械进行干线管道穿越作业。放送放送管沟干线及其支撑穿越导向支架(车)万向节钢丝绳滑轮套管路基公路尼龙吊带管线穿越示意图为方便穿管，在管段前部设置穿越导向支架(车）。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。穿越时用牵引机械经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按图纸设计要求，封堵套管两端，并安装排气管、标志桩和保护测试桩。全部附件安装完成后，由施工单位和监理工程师共同进行检验，然后进行隐蔽（封堵、排气管安装根据线路通用图：《混凝土套管穿越公路铁路通用图》及《排气管保护方法通用图》进行施工）。按图纸设计要求，封堵套管两端，并安装排放管和端盖、标志桩和保护测试桩。全部附件安装完成后，由施工单位和监理工程师共同进行检验，然后进行隐蔽。顶管完成后用压力注浆泵将顶管产生缝隙注满水泥浆，预防套管顶塌陷。5.回填、恢复地貌检验统计填写完成后，进行回填。靠近公路一侧回填土必需扎实，恢复边沟、排水沟等道路设施。穿越施工中留下废旧物品、防腐层垃圾、生产生活垃圾等全部清除，恢复至和施工前一致。六、HSE管理体系1．HSE方针2．HSE目标3．HSE管理机构HSE管理领导小组组长:项目经理副组长：项目副经理、各部室长组员：各机组长、各机组HSE检察员HSE管理组HSE管理组项目HSE部文控组交通管理组保卫管理组项目经理健康监督安全监督环境监督HSE资料管理交通监督保卫主管项目部经理项目部HSE管理代表现场HSE管理营地HSE管理现场HSE检验员现场HSE检验员项目副经理项目部决议层管理层实施层作业层QHSE部工程部财务部办公室采办部HSE组织机构图七、HSE确保方法（1）为愈加好落实安全施工，建立安全生产责任制，施工生产、安全两手抓，建立安全保障体系，分解安全管理职能，在施工和安全发生矛盾时，要首先确保安全。（2）进入施工现场必需要有完整地下管线图，各类管线应正确无误，严格根据施工方案安全施工。（3）工作人员进入施工现场必需穿戴好工作服、戴好安全帽，确保施工人员人身安全。（4）多种电动设备必需有可靠接地和保护装置才能使用，施工现场必需设置各类警告、警示牌等。（5）加强防火意识，对易燃易爆物品进行专员管理。（6）现场施工应确保文明施工，泥浆不外流，土方不乱堆，保持施工现场整齐。（7）发射坑、接收坑周围设围栏，夜间设标识，严禁非施工人员进入施工现场。视地层、地质、开挖深度，采取必需防塌方法。（8）特殊地段需要设置安全防护方法，确保施工安全（如：操作坑、接收坑周围应设置照明工具、警示标志、防护围栏等）（9）明确岗位划分职责，做到实施有序、文明施工。八、质量确保体系（1）组织强有力项目管理班子，负责项目标组织协调。（2）抽调业务精干，素质高队伍。（3）加强施工管理和技术管理，严格根据设计要求施工，施工现场实施项目经理负责制，以工序管理为关键，以工作质量确保工程质量。（4）在各项技术指标达成后，由施工方按时保质完成拖管工作。（5）技术人员严格实施相关规范、规程各项技术方法，尤其在成孔工艺、管拖拉头安装工艺等工序上严格按操作规程实施，提升各工序有效衔接。（6）确立三级检验验收制度，每项工序完工后，经技术部检验复核后方可进入下道工序施工，对检验不合格工序要采取有效方法整改。（7）以“安全、优质、高效、低耗、文明”为目标，建立健全内部管理网络和管理体系，利用行政、技术、经济手段，加强项目内部管理，落实落实各项确保方法，把目标、任务分解落实到各项施工步骤中，层层落实，确保整个项目施工圆满完成。九、应急预案1、安全防护关键顶管穿越关键安全防范关键为：施工过程中路面沉降、塌陷事故、地下管线破损、触电事故、高处坠落、起重伤害、交通事故等2、技术方法（1）预防路面沉降、塌陷=1\*GB3①做好顶管施工前施工准备工作，对施工人员进行施工技术、安全技术交底，从思想上首先确立质量和安全意识；=2\*GB3②选择优质管材，对到场材料做好现场检验验收工作，对不合格产品果断给予退回；=3\*GB3③做好材料供给，开始起顶前做好材料计划，并在现场备好足够余量，在顶管工作开始前，确保全部管材到场；=4\*GB3④顶管施工前做好准备工作；=5\*GB3⑤在顶管施工过程中，确实做好润滑减磨，依据地面改变和地下水位情况等原因立即调整压力和润滑量，天天出土量应做好统计，作为分析地层损失依据，统计由专员负责，并每日定时检验；=6\*GB3⑥顶管施工过程中，同时应确保公路运行安全，由专员负责检测道路行车情况和路面是否发生沉降等情况。=7\*GB3⑦在顶管经过路面设置间距为2m观察点，依据顶进位置每小时进行测量，发觉沉降超出3cm应立即停止作业，找出原因并采取对应方法后才可继续施工。=8\*GB3⑧管材顶进过程中，做到勤测勤调，轴线和高程控制在5cm之内，以确保钢管顺利推进。（2）预防底下管线破损=1\*GB3①在顶管施工前由我单位牵头，和各相关部门联络，确定顶管施工范围内是否有管线经过；=2\*GB3②在确定后，立即调整顶管施工路线和高程，以避开管线相交；=3\*GB3③如在顶进过程中发觉异常情况，立即和各相关部门联络。3、突发事故应急预案1、路面沉降首先应从技术上和施工中确保避免路面沉降产生和控制沉降量，在沉降发生时，采取以下方法：（1）在顶管经过路面设置间距为2m观察点，依据顶进位置每小时测量，发觉沉降超出