顶管穿越公路方案.doc

侯马翼城标段线路工程 顶管穿越方案1、工程概况1.1工程说明该工程为山西（天然气）侯马翼城输气管道工程的一部份，西南线、晋侯高速、S230省道、浍河渠、S234省道分别位于桩A02-A03、A04-A05、A09-A010、A81-A82、A085-A086之间，采用顶管施工法工艺施工。穿越处设计压力为4.0MPa，3PE加强级直缝埋弧焊钢管6108.0 L360；实际穿越长度分别为24m、54m、20m、22m、16m。1.2顶管穿越管段位置图西南线顶管穿越图晋侯高速顶管穿越图S230省道顶管穿越图S234省道顶管穿越图浍河渠顶管穿越图1.3场地工程地质情况1.3.1根据土层的地质年代、成因类型、土性不同可将其分为两层，具体表述如下：耕土（填土）：灰黄色，稍湿，松散，有机质及粘土组成，填土由少量砖瓦碎块及粉性土组成。2粉土：含铁锰质斑点、钙质结核，摇震反应中等，无光泽反应，稍湿，中密-密实。1细砂：浅黄色，主要成分为云母、长石、石英，夹有硕石，湿，稍密-中密。1.3.2场区地下水情况场地勘探深度内未见地下水2、编制依据2.1山西煤层气（天然气）侯马翼城输气管道工程设计图纸2.2油气输送管道穿越工程施工规范GB 50424-20072.3油气长输管道工程施工及验收规范GB 50269-20062.4给水排水管道工程施工及验收规范GB 50268-19973、施工准备3.1施工前和有关交通部门办理管道穿越高速的各种手续；3.2对施工作业带进行征地、赔偿工作；3.3确定施工用料及时达到施工现场，施工机具完好，满足施工需要；3.4做好施工人员的技术培训工作；4、施工技术措施4.1顶管施工工艺顶管选用钢筋混凝土套管，尺寸为1000*2000。顶管时将第一节管全部压入土层后，便把第二节管子与第一节管子连接再继续顶进。在顶进的同时应将管内的泥土用机械结合人工随掏出随运走。当第二节管压入土中并将管内的渣土清理干净后再下第三节、第四节等。 顶管时校核顶管千斤顶的顶力，需克服在顶管时所产生的重力，摩擦力和端头的切土力，且顶管用钢筋混凝土制造，不能将管顶裂。 1.边坡 2.套管 3.环向顶铁 4.纵向顶铁 5.横向顶铁 6.千斤顶 7.集水坑 8.方木 9.基础 顶管穿越示意图4.1施工准备测量方线开挖操作坑顶进装置安装人工开挖土套管顶进套管连接测量纠偏恢复地貌主管组对、焊接焊缝探伤补口补伤管道试压安装绝缘支撑主管穿进管端封堵检查验收主 管 段 预 制4.2工艺流程图：4.2.1场地平整、测量放线4.2.1.1场地平整根据现场情况，在工作坑一侧平整出一块施工场地。4.2.1.2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，并定穿越中心桩，施工带边线桩，撒上白灰线。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、审核操作坑开挖深度和穿越准确度。4.2.2工作井开挖：工作井尺寸与管径大小、管节长短，顶管形式，施工方法等方面有关，并受土的性质、地下水位条件等影响，以及各机械安装的位置，操作空间，现场条件，工期长短，垂直运输等各方面因素有关系。将工作井底面宽度及长度、高度计算出来后即可进行开挖。挖掘采用挖掘机进行挖掘。 1）工作井底面的宽度：BCH+2b+2c 式中 B工作井底面宽度（m）； CH顶进管节外径（m）； b工作井内稳好管节后两侧空间（m）； 本工程套管直径较大 ， b 取 1.0m； C两侧支撑材料厚度，取 0.05m。顶管选用尺寸为1000*2000 的钢筋混凝土管，工作井宽度 B 为 3.1m。 2）工作井底面长度 LL1+L2 +L3 +L4 +L5式中：L工作井底面总长度（m）； L1套管管节长度（m）； L2千斤顶长度； L3 后背墙垫木厚度； L4顶进管节预留在导轨最小长度 钢筋混凝土管取 0.3-0.5m； L5管内出土在管尾留出空间长度，输送带运土取 1.6m； 顶管按每节 2m 考虑，200 吨油压千斤顶长度为 1.2m，后背墙为两层道木加一层钢板约为 0.6m，采用土斗车取土，得出总长度约为 5.4m。 4.2.3坑挖好后还需进行坑底处理，坑底铺设厚0.2m砂石，为了安放导轨，坑底上还需铺设枕木，枕木间距为 500-700mm。在套管底必须敷设导轨，导轨选用钢轨 43Kg/m 型。4.2.4千斤顶选择 顶管法的的计算公式较为复杂，为了减少计算复杂的程序和施工方便，结合以往的实践，按下列经验公式进行估算。 TKq*P式中：T为总顶力（）； Kq为顶管段内土质系数； 当粘土、砂粘土、天然含水量的砂质土挖洞时能形成供的Kq值为1.5-2；当土质为含水量很低的砂质土、沙砾土，回填土等不能形成供的Kq值取 3 P为被顶管的全部自重（）。 套管每米重量约 0.2t，根据穿越长度采取相应的千斤顶。4.2.5顶铁安装：预备1-0.01m长度的多种型号的顶铁，以利于施工减少顶管机空运转。顶铁要平稳放在顶铁运行轨道上，轨道选用18-20 槽钢。顶铁位置设在管下面。作用点在1/4-1/5D处。以便于出土及工作人员进出管内外为宜。 4.2.6掏土：顶管采用人工掏土，自制运土小车在管内进行运土。管内应安设便于作业的安全照明，一般用低于 32V 的安全电压、内外应规定明确的安全信号；工人在管内时，不得将头或身体伸出管外，以防塌方伤人，管四周必须均匀清土，不能留残土。在含有地下水的土中挖土，可采用自上而下的挖土方法，并且要避免使下面的土成为稀泥，底部应挖的平整，管底坡度始终应符合设计要求，防止弯曲、扭转。在正常情况下挖土，上部可向外多挖 10-15mm，以减少土壤间的摩擦力及顶进时的阻力。下部 120-153范围内不得超挖，可以预留 10mm，让管子在前进时切去。4.2.7后背墙的处理：后背墙墙结构示意图如下：原有土枕木枕木加强钢板后背墙示意图油压千斤顶4.2.8套管的连接：在顶管施工中，套管的选用钢筋混凝土管，套管接口内封堵采用专用橡皮圈，缝隙用石油沥青麻丝抹平。4.2.9顶进施工工作坑内设备安装完毕，经检查各部处于良好状态，即可进行开挖和顶进。首先将管子下到导轨上，就位以后，装好顶铁，校测管轴线和管底标高是否符合设计要求，合格后即可进行管前端挖土。顶进利用千斤顶出镐。在后背不动的情况下将被顶进管子推向前进，其操作过程如下:安装好顶铁挤牢，管前端已一定长度后，启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管子推向一定距离。停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。卸下顶铁，下管，套管接口内封堵采用专用橡皮圈，缝隙用石油沥青麻丝抹平。重新装好顶铁，重复上述操作。顶进时应注意事项:顶进时应遵照“先挖后顶，随挖随顶”的原则。应连续作业，避免中途停止，造成阻力增大，增加顶进的困难。首节管子顶进的方向和高程，关系到整段顶进质量，应勤测量，勤检查及时校正偏差。安装顶铁应平顺无歪斜扭现象，每次收回活塞加放顶铁时，应换用可能安放的最长顶铁，使连接的顶铁数目为最少。顶进过程中，发现管前土方坍塌、后背倾斜，偏差过大或油泵压力表指针骤增等情况,应停止顶进，查明原因，排除故障后，再继续顶进。 管前挖土是保证顶进质量及地上建筑物安全的关键，管前挖土的方向和开挖形状，直接影响顶进管位的准确性，因为管子在顶进中是循已挖好的土壁前进的。因此，管前周围超挖应严格控制。对于密实土质,管端上方可有1.5cm空隙，以减少顶进阻力，管端下部135中心角范围内不得超挖，保持管壁与土壁相平，也可预留1cm厚土层，在管子顶管过程中切去，这样可防止管端下沉。在不允许顶管上部土壤下沉地段顶进时，管周一律不得超挖。管前挖土深度，一般等于千斤顶出镐长度，如土质较好，可超前0.5m。超挖过大，土壁开挖形状就易控制，容易引起管位偏差和上方土坍塌。在松软土层中顶进时，应采取管顶上部土壤加固或管前安设管檐，操作人员在其内挖土，防止坍塌伤人。管内挖土工作条件差，劳动强度大，应组织专人轮流操作。管前挖出的土，及时外运。应采用自制四轮小车出土，土运至管外，再用工作平台上的电动卷扬机送至平台上，然后运出坑外。 4.2.10顶管作业面通风 顶管作业面通风采用压入强制性通风措施，用风机通过1.5英寸铁管向工作面压风。4.2.11测量与纠偏顶管测量：采用经纬仪和激光水准仪。1)测量次数，开始顶第一节管子时，每顶进20100cm/次，轴向偏差不超过顶进长度的1.5%。校正时，每顶进一镐即测量一次。2)中心线测量，根据工作坑内用经纬仪设置的中心桩挂小线，使拉线对准垂球，读管前端的中心尺刻度，若拉线与中心尺上的中心刻度相重合，其差值即为偏差值。3)高程测量一般在工作坑内引设水准点，停止顶进，将激光水准仪支设在顶铁上，测量前端管底高程。顶进偏差的校正顶进中发现管位偏差10mm左右，即应进行校正。纠偏校正应缓缓进行，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调。4.2.12顶管结束后，管节接口处用水泥砂浆将缝隙抹平；4.3质量控制4.3.1 质量控制1）顶管的质量要求上下偏差：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；顶进长度在42m以上的套管，偏差不应大于200mm。水平偏差不应大于套管长度的2%。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520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：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。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。顶管的端面或后背上下部位的土壤承载力相差较大。导轨安装有较大误差。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。对每节管吊装下坑组对时，要及时进行相关的测量，并在正常顶进13米时就应测量一次，管线位置发生顶偏移时，要及时采取校正措施。3）顶管质量的控制顶管高程的控制，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。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。对含水量大的粉土、砂土、砂砾土挖土后不能形成土拱，可采取润滑处理，以减少管壁与土壤的摩擦。采用触变泥浆可减少顶管顶力达2/3左右，同时在松散的土层中顶进，用它可对管周围土质起到加固作用。防止土拱的坍塌。4.3穿越管道的安装 套管顶进施工中，在预制场地完成穿越段钢管线组对、焊接、防腐、试压工作，为主管穿越做好准备。4.3.1穿越管段的预制1）在穿越套管之前，根据设计要求，选择接收工作坑的施工作业带作为穿越管段预制场地，进行布管，组焊，主管道长度按设计图纸各段长度确定，且应是整根管。2）管道组对业主提供的防腐管、管道附件应具有管材出厂质量证明书及出厂合格证。管道及管道附件的管径偏差、壁厚偏差、椭圆度应符合设计和规范要求。坡口尺寸应符合设计和规范要求，适用于手工打底和半自动焊作业。组对前严格按设计、规范和焊接工艺评定的要求进行坡口检查，坡口表面不得有折叠、重皮、刻痕、压扁等缺陷，否则，进行打磨修复，不能进行修复者重新加工坡口。用游标卡尺、直尺、卡规等测量工具检测钢管及管道附件的管径偏差、壁厚偏差、椭圆度等偏差，其偏差应符合设计和规范的要求。同时按标准要求填写检查记录，不合格者另行堆放，并做出标识。管口组对前用自制清管器或压风机清除防腐管内杂物，用汽油、棉纱、锉刀和电动钢丝刷等将管端20mm范围的油污、铁锈、水分、泥沙及气割后的熔渣以及坡口内侧加工毛刺等清除干净，并打磨坡口及两侧各大于10mm范围内的内外表面，使其露出金属光泽。管口清理完毕后，立即转入组装焊接工序，其间隔不宜超过3h，以避免二次清管。管口组对的错边量均匀分布在圆周上，根焊完成后，禁止校正管子接口的错边量，严禁用锤击方法强行组对管口。组对时，两相邻管的原有焊缝相互错开距离不小于100mm 。在相邻的反向弹性弯管和人工弯管之间，要采用直管段连接，长度不应小于500mm。管道平面和竖面同时发生转角时，不得采用弹性敷设。管道组对完毕，由操作者按以下标准进行组对质量检验，填好组对记录，并与焊工进行互检，办理工序交接，检查合格后后方可允许焊接。每天收工前将已组对好的管线两端点焊临时盲板密封，以防雨水、泥沙等其他杂物进入管内，对于待连头部位焊接盲板进行封堵。管口组对规定序号检 查 项 目规 定 要 求1坡 口符合设计、规范、焊接工艺评定要求2管内清扫无任何杂物3管口清理修口管口完好无损，无铁锈、油污、油漆、毛刺4管端直焊缝余高打磨端部10mm范围内焊缝余高打磨掉，并平缓过渡5两管口直焊缝间距错开间距大于或等于100mm6错口和错口校正要求错口小于或等于1.0mm，沿周长均匀分布7钢管短节长度不小于900mm8相邻的反向弹性弯和人工弯管中间直管段长度不小于900mm9组对间隙符合设计、规范、焊接工艺评定的要求10手工焊作业空间距管壁大于0.4m11自动焊作业空间沟上焊距管壁大于0.5m，沟下焊距管壁大于0.8m，管壁距沟底大于0.5m3）管道焊接及外观检验管道焊接严格按照焊接工艺评定BG465要求进行焊接作业，穿越段采用手工电弧焊+半自动焊作业，相关焊接参数如下：焊道焊材牌号直径（mm）极性焊接电流（A）电 压（V）送丝速度(in./min)焊接速度(cm/min)根焊E60103.2反751201925-1030填充E71T8-Ni1J2.0反210260182265-85-盖面E71T8-Ni1J2.0反210260182265-85-焊缝的外观检验由专职质检员采用目测及使用焊接检验尺对焊道进行外观检查焊缝外观成型均匀一致，焊缝及其附近表面上不得有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、飞溅、夹具焊点等缺陷。具体要求：焊缝余高：焊缝表面不低于母材表面，焊缝余高一般不应超过2mm，局部不超过3mm，余高超过3mm时，应进行打磨，打磨应与母材圆滑过渡，但不得伤及母材。焊缝宽度：每侧比坡口增宽0.52mm4）焊缝无损检测根据设计要求，我方对穿越段管线焊口进行100%射线全圆照相检查外，还进行100%超声波探伤复验。5）防腐补口探伤合格后，按设计要求进行防腐补口。管道外防腐采用聚乙烯三层结构加强级防腐，补口采用聚乙烯三层结构热收缩套与主体防腐层的搭接宽度100mm；管体防腐与补口防腐分别执行埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准SYT0413-2002。钢管防腐涂敷前，应对钢管表面进行处理，除锈质量应达到SY/T0413-2002中规定的Sa2.5级要求。4.3.2穿越管道的试压按设计和规范要求，对组焊完的管道进行单独试压。管道试压前必须进行清管,确保将管道内的污物清除干净.清管过程中,开口端不再排除杂物为清管合格,停止清管。套管穿越段管道应单独试压,采用洁净水作为试压介质,先进行强度试压5MPa ,持续稳压时间不得少于4h,无泄漏为合格。合格后降到严密性试验压力4MPa,持续稳压时间24h,合格标准为压降率不大于1%,水压试验合格后应清扫、排净管内积水后方可密封,以免穿越就位后管道低点积水,增加管道干燥时的难度,影响干燥效果。连接管道试压及本设计段管道干燥随所在线路段一起进行。试压结束后，将管内水排净，并在管段两端进行防水密封。4.3.3主管的穿越1）在主管穿越前安装HDPE聚乙烯支撑块，按照设计图纸要求穿越段每2m安装一组支撑块2）将已试压合格的管段用两台单斗吊入沟内，按设计图纸要求安装好套管与主管之间的支撑管卡，在穿越管段前安装滑车，缓慢地将管段移入套管中。图4.3.1滑车示意图4.4管端封堵主管线穿越完毕后，管端采取封堵措施，封堵详细做法见下图：5、施工进度计划 西南线穿越工程的工程量和所使用的施工方法，工期为6天，我单位将合理安排，尽量争取提前完工。具体施工进度计划：1工作坑及设备就位调试：2个工作日2顶管施工：3个工作日3钢管线安装机现场恢复地貌1个工作日晋侯高速穿越工程的工程量和所使用的施工方法，工期为10天，我单位将合理安排，尽量争取提前完工。具体施工进度计划：1工作坑及设备就位调试：2个工作日2顶管施工：6个工作日3钢管线安装机现场恢复地貌2个工作日S230省道穿越工程的工程量和所使用的施工方法，工期为6天，我单位将合理安排，尽量争取提前完工。具体施工进度计划：1工作坑及设备就位调试：2个工作日2顶管施工：3个工作日3钢管线安装机现场恢复地貌1个工作日浍河渠穿越工程的工程量和所使用的施工方法，工期为6天，我单位将合理安排，尽量争取提前完工。具体施工进度计划：1工作坑及设备就位调试：2个工作日2顶管施工：3个工作日3钢管线安装机现场恢复地貌1个工作日S234省道穿越工程的工程量和所使用的施工方法，工期为6天，我单位将合理安排，尽量争取提前完工。具体施工进度计划：1工作坑及设备就位调试：2个工作日2顶管施工：3个工作日3钢管线安装机现场恢复地貌1个工作日6、劳动组织采用混合工作队形式，以便相互配合，充分发挥多面手作用，现场配备较强技术力量，顶管采用2班连续作业，除吊运土方，挖运土方每班4人，顶进4人,每班6人,4班共24人。 7、质量保证措施7.1地质勘察及资料整理工作，摸清顶管工程范围内的地质、水文情况，尤其是透水砂层的分布范围，确保管道的顺利顶进。7.2严格执行专检、自检、互检、工序交接确保施工质量7.3做好管节、承压环顶进各阶段受力稳定控制， 采取合理的技术措施。使后背地基受力和管节受力控制在允许范围之内。加强操作控制，使顶管均匀平稳。受力均匀。尽可能减少顶进过程中倾斜、偏移、扭转，防止管壁出现裂逢、变形等情况。7.4 搞好测量控制检查， 及时分析纠正顶进过程中出现的倾斜偏位和扭转，保证顶管位置正确。7.5做好各项施工记录，责成专人进行施工技术总结，做到工程完工资料齐全。8、安全措施8.1严格执行有关安全生产制度和安全技术操作规程，对安全关键部位进行经常性的安全检查，及时排除不安全因素，确保安全施工。8.2严格遵循支护衬砌和土方开挖程序，控制均匀