港枣线1#阀室围墙顶管穿越施工方案.doc

天津港天津港- -华北石化原油管道工程华北石化原油管道工程 中国石油天然气管道局管道六公司中国石油天然气管道局管道六公司 津华线管道工程项目部津华线管道工程项目部 技术方案 线路工程第一标段 港枣线 1#阀室顶管穿越 施工方案 02014.10.24 用于施工 唐伟马保全陈卫星 版本日 期文件状态编制人审核人 批准人 目目 录录 一、编制依据一、编制依据2 二、工程概况二、工程概况2 三、组织机构三、组织机构3 四、顶管穿越施工方法及措施四、顶管穿越施工方法及措施4 五、管线穿越五、管线穿越13 六、质量控制六、质量控制15 七、七、HSE 保证措施保证措施.20 八、施工平面部署图八、施工平面部署图.22 1 1 编制依据编制依据 1.1 天津港华北石化原油管道工程设计图纸 1.2 施工现场踏勘资料和天津港-华北石化原油管道工程线路部分通用图 1.3 国家现行的法令、法规，地区行业颁发的安全、消防、环保、质量等管理规定 中华人民共和国安全生产法 （2014 年 12 月 1 日） 建设工程安全生产管理条例中华人民共和国国务院令第 393 号（2004 年 2 月 1 日） 中华人民共和国环境保护法 （2015 年 1 月 1 日） 中华人民共和国水土保持法中华人民共和国主席令第 39 号（2011 年 3 月 1 日） 中华人民共和国土地管理法中华人民共和国主席令第 28 号（2004 年 8 月 28 日） 建设项目环境保护管理条例中华人民共和国国务院令第 253 号（1998 年 11 月 29 日） 中国石油天然气集团公司质量管理办法 （中油质2008567 号） 中国石油天然气集团公司质量事故管理规定 （中油质2009613 号） 石油天然气建设工程质量监督工作程序 （集团公司计划字2005122 号） 石油天然气建设工程施工质量验收规范(SY4200SY4209)。 1.4 施工技术标准及验收规范。 油气长输管道工程施工及验收规范 （GB50369-2014） ； 油气输送管道穿越工程施工规范 （GB50424-2007） ； 油气管道地面标识设置规范 （Q/SY 1357-2010） ； 油气管道清管、试压及干燥技术规定 （CDP-G-OGP-OP-027-2012-1 天津港-华北石化原油管道工程焊接工艺规程 防腐保温施工质量管理手册(正式版） 建设工程监理规范 （GB50319-2013） 二、工程概况二、工程概况 2.1 工程概况 目前津华线中线位于港枣线 1#南侧围墙外 500mm 位置，且中线位于红旗路规划红线上。 如该处以开挖下沟方式施工，港枣线围墙势必要拆除，且对阀室基础的稳定性有较大影 响，所以考虑该处采用顶进钢套管穿越的方式施工，顶进长度 24m，钢管规格为 DN1000*12.7mm。 因受到港枣管道位置制约，顶进钢管按 6m 一段考虑。 2.2 地质情况 根据勘察成果，在勘察深度范围内穿越处地层主要为： 滨海堆积平原主要为粉质粘土，黄褐色，可塑、软塑状态，层状结构，局部夹粉土 薄层，中高压缩性。第四系全新统中组浅海相沉积：主要为淤泥质土、粉土等。管道 沿线一般区段 50 年超越概率 10的地震动峰值加速度为 0.20g 。 三、组织机构三、组织机构 3.1 项目部采取精干人员、减少层次，调度灵活的原则，建立效率的指挥系统，顶管穿越 领导小组组织机构图如下： 三、顶管穿越施工方法及措施三、顶管穿越施工方法及措施 3.1 顶管设备选型 1）顶力计算 根据总顶力经验计算公式 F=nGL 其中 n-土质粘住系数 G-每米套管自重 L-顶管长度 2）允许顶力 施工时管节端面接触加压位置采用加垫层全圆加压。 允许顶力F=0A/（1000S） （牛） 式中 0-管体抗压强度（MPa） A-加压面积（m2） 质 量 部 李 志 强 组长：侯德功 工 程 部 魏 超 H S E 部 王 博 副组长 温华林 试压 干燥 机组 焊接 施工 机组 防腐 施工 机组 顶管 穿越 机组 地 协 部 站 克 明 副组长 原春浩 副组长 易磊 S-安全率，采用 2.5-3.0 -接触系数，采用 0.80 3）土抗力 p=KpYh 式中 Kp-被动土压力系数,粘土 2.04 Y-后背土容重(千牛/ m2) h-后背土高度 根据以上公式，施工时可采用 500t 液压千斤顶就可以满足施工要求。 3.2 千斤顶顶管施工工艺流程 施工准备测量放线作业带整理作业坑开挖 轨道及设备安装安装套管或顶铁测量纠偏挖土 顶进顶进退程加顶铁 管内运土土方提升弃土 3.4 施工技术措施 3.4.1 施工准备 （1）组织施工人员熟悉施工图，勘察现场，进行技术交底，掌握所要施工段的设计要 求及现场地形、穿越土层地质情况。 （2）与港枣线主管部门联系，了解穿越地段地下障碍物情况，按港枣线管理单位的要 求办理穿越施工手续。 （3）现场确定超占地使用范围，并与当地政府联系获得土地使用许可。 （4）施工机组人员、机械、设备检测仪器等相关资料进场报验,并经监理签字确认合 格。 （5）施工材料准备齐全，穿越套管、管材、防腐材料等进行进场报验，并经监理工程 师认可合格。对不合格材料禁止使用,并清除现场。 （6）对施工机具进行检修和保养，使其状态良好。 （7）穿越施工前，上报施工方案，并经 EPC、监理工程师、港枣线管理单位审批。 3.4.2 测量放线 （1）根据交桩记录、测量成果表、施工图复测设计桩的位置和高程。 （2）确定入土点和出土点的位置，核实穿越长度。 （3）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。 （4）用 GPS-RTK 放出穿越中心线和操作坑中心位置二点,用经纬仪放出操作坑边界线,并 沿中心位置设 4 个控制桩,路二边各设 2 个控制桩,作好记录,作为施工过程控制的依据。 施工过程对测量控制桩进行全过程保护。 3.4.3 场地平整及施工便道修筑 1)清除施工作业带内影响施工机具通行或施工作业的杂草、树木、构筑物等，沟、 坎应予平整，有积水的地势低洼地段应排水填平。 2)探测该施工区域内的地下障碍物情况，人工开挖探沟确定障碍物准确位置。重点 确定港枣线进出阀室管线的位置及埋深情况。 作业带平面布置图作业带平面布置图 3.4.4 作业坑开挖和修筑 （1）操作坑长 8m，宽 5m，深度由港枣线管底高程而定，据了解港枣阀室围墙基础 1.0m 深，顶管深度初步暂定为 3.3m。接收坑长 5m，宽 5m，其深度比设计套管底标高低 300mm。操作坑四面打钢板桩支护。8m 长的 36B 型工字钢并排打入硬土层深入 2.5m。 （2）作业坑背部处理成垂直状，并根据土质情况，后背墙采取相应的支撑措施，用 500mm 1#阀室 35m 13m 顶管操作坑 24m8m 港枣线管道 津华线管道 7m 枕木排靠紧后背坑壁，有缝隙用沙子填实，枕木排与千斤顶之间用钢板作承力板，钢板 面积不小于 2m1.5m。当作业坑背部承力土壤性能较差时，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 50mm，坑底基面铺垫枕木，沿穿越轴线做成图纸要求的穿越坡度。 （3）当地下水位较高，可在适当位置设 0.6m0.6m0.6m 集水坑集水，用潜水泵提 升排放。坑上口边沿设挡土堰，以防地表水汇入坑内。 （4）在后座墙加装 20mm 厚钢板，并在操作坑底夯实的前提下修筑水泥基础。 （5）千斤顶着力点被顶管端面上的部位是离管底 1/3 管径处，故千斤顶下面需要垫枕 木,用枕木做支架，两个千斤顶要按管中线对称布置。 顶管工作坑允许偏差应符合下表的规定顶管工作坑允许偏差应符合下表的规定 检验频率 序号项 目 允许偏差 （mm） 范围频率 检验方法 1 中线位移 152 经纬仪检测或挂中心线 钢尺检查 垂直度 1%H 2 后背 水平线 与中线偏差 1%L 垂线与钢尺检查 高程+3，0水准仪检测 3 导轨 中线偏位 3 每座 1 经纬仪检测 3.4.5 设备安装 操作坑经测量合格后，安装千斤顶等设备，测量校正导轨面，确保施工精确度。用 挖掘机将套管轻放在导轨上，使液压顶管器活塞的中心线与套管的中心线在一条直线上， 中间加上环形顶铁和 U 型顶铁，套管端部加工具管，套管端面垂直顶管中轴线，液压千 斤顶与后背墙靠紧。 1）千斤顶是顶管的动力来源，一般用两个千斤顶和轨道组合而成，以确保轨道轴线 和千斤顶轴线平行。 2）顶铁包括环形顶铁和 U 型顶铁两种。环形顶铁安放在套管端面处，其内、外径尺 寸要与管端面尺寸相适应，厚度 300500mm。其作用是使 U 型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。U 型顶铁是在顶管过程中调节间距的垫铁。 4）液压站安装位于操作坑外指定位置，距离操作坑边 2m，顶部安装一个防雨蓬。底 部铺设油布防止液压油遗漏渗入地面，污染环境。 5)发电机组安装 发电机组安装位于操作坑外指定位置，距离操作坑边 3m，顶部安装一个防雨蓬。底 部铺设油布防止柴油油遗漏渗入地面，污染环境。油压连接、动力电线、照明电线、警 示灯具电缆连接有专职电工连接，保证临时用电安全。 3.4.6 套管就位 1)将 12m 光管对半切割后用起重设备吊至工作坑的导轨上就位。 2)下管时工作坑内严禁站人。当所下管子距导轨小于 0.5m 时，操作人员方可进前工 作。第一节管作为工具管，顶进方向与高程的准确，是保证整段顶管质量的关键。第一 根套管顶进中心线偏差不应超过管长的 3。 4.4.7 顶管作业 1)顶进也就是把管节沿导轨推顶到已挖好的土洞内的作业，顶进操作要坚持“先挖 后顶，随挖随顶”的施工原则。在顶第一节管（即工具管）时，以及在校正偏差过程中， 测量间隔不应超过 0.3m，至少检查一次，以保证管道入土的位置正确；管道进入土层后 的正常顶进，测量间隔不宜超过 1m，至少检查一次，测量应在管前挖土后进行，根据偏 差量修整管前土弧。 2)顶进测量 中线测量：顶进长度在 0.6m 范围内，可采用垂球拉线的方法进行测量，要求两垂球 的间距尽可能地拉大，用水平尺测量头一节管前端的中心偏差。一次顶进超过 0.6m 采用 经纬仪测量。 高程测量：用水准仪及特制高程尺（用于小管径），根据工作坑内设置的水准点标高 （设两个），测第一节管前端与后端管内底高程，以掌握第一节管子的走向趋势。测量 后应与工作坑内另一水准点闭合。 全段顶完后，应在每个管节接口处测量其中心位置和高程，有错口时，应测出错口的高 垫铁详图垫铁详图 14mm 堵板 325 3258 钢管 1m、2m、3m 差，以衡量全段高程与纵坡，高程与中心偏差应在允许值之内。 3)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。套管顶进过程中，如果阻力较大，可在外壁打蜡减少阻力。 4)顶铁安装应平直，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应在规定范围内，以免 损坏千斤顶结构。在整个顶进操作中应坚持连续作业，若顶进间隔时间过长，土拱容易 下塌，使顶力增大。 5)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 15mm，管前超挖应根据具体情况确定，并制定安全保护措施。 3.4.8 套管接口 第一节钢管顶进 5m 后，将第二根钢管就位于导轨上，将两段套管进行焊接，焊接完 成后继续顶进。 3.4.9 设备吊拆 当套管顶进至对面接管坑时，清除管内余土，进行误差测量。吊拆设备，坑内设备 吊拆应该按照先上后下依次拆除，装车时按照先大后小的顺序依次装车。 3.4.10 所用设备 序号名称及规格数量单位用 途备 注 1北京 2131辆工程指挥车 2柴油发电机 90KW1台给顶管机、水泵供电 3500T 液压顶管机2套顶管用 4吊车 20T1台配合吊管及设备 540T 吊管机3台配合穿管 6挖掘机1台配合开槽、打桩 7东风卡车 5T1台配合拉料 8铁铲4个挖土 9钻机1台打降水井 10泥浆搅拌注浆机1台注浆 11经纬仪1台测量 12RTK1台测量 3.4.11 千斤顶顶管穿越机组人员配备 工种人数工种人数 机组长1 人技术、质量、安全各 3 人 测量1 人机械2 人 管工4 人电工1 人 起重1 人推土工6 人 司机2 人 共计21 人 四、主管穿越四、主管穿越及试压及试压 4.1 穿越管预制 1）在穿越套管之前，根据设计要求，选择主管线，在穿越一侧进行布管、组对、焊 接，主管道穿越预制长度应大于套管长度 4m 以上（穿越后两侧各露出 2m 以上）。 2）组焊完毕后严格按照设计规范进行 X 射线检测（或并超声波探伤），质量达到规 范和设计要求。 3）探伤合格后，按设计要求进行防腐补口。 4）根据穿越主管线长度开挖引沟，引沟沟底宽度应大于正常管沟宽度（3.5-4m 为宜， 便于施工操作） ，引沟深度可根据实际情况变坡以减少土方量和开沟工时。如果因作业空 间受限等原因，只能在顶管操作坑一侧开挖引沟穿越，并且顶管工序未完成的情况下， 根据现场土制条件应保持引沟与操作坑 6 米以上的安全距离，以免顶管后坐力过大导致 塌方。 4.2 主管的穿越 将已试压合格的管段用吊管机吊入沟内，按设计图纸要求安装好套管与主管之间的 绝缘支撑和导向轮，如穿越管线过长，为了保护管线防腐层在穿越过程中不受磨损且便 于穿越，可在管线加装导向轮。吊管机 1、2 将穿越管缓慢地穿入套管中，另一侧，将带 U 型环的钢丝绳与管线和吊管机链接，吊管机 3 启动牵引管线前行，后端两台吊管机 1 和 2 调整管子中心，辅助输送。专人指挥，吊管机协调一致。 1m 导向轮牵引绳吊管机 1吊管机 2绝缘支撑 间距 2 米 管沟底面 穿主管示意图 吊管机 3 4.3 回填、恢复地貌 1）在穿越主管工程完毕后，应进行回填，有电缆线或管道的应按图纸的要求进行相 应防护后回填，并恢复至原地貌。 2）将穿越施工中留下的废钢铁、防腐材料、污水、油迹及其它废弃物等全部清除。 五、质量控制五、质量控制 5.1 顶管的质量要求 （1）上下偏差：顶进长度在 30m 以内的套管，偏差不应大于 100mm；顶进长度在 3042m 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。 （2）水平偏差不应大于套管长度的 1%。 （3）顶管中心线允许偏差不应大于套管顶进长度的 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 520之间为宜。 5.2 顶管质量控制 （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。 （2）对管内工作面已开挖成形，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。 5.3 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： （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，校正中不得猛纠硬调，以防产生相反 的结果。 （2）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。 （3）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。 5.5 质量保证措施 （1）套管焊接要严格按照有关施工规范进行。 （2）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）防腐补口工序要严格执行规范，要求详细的施工数据、施工记录，并搞好防腐 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