管道沉管开挖方案

成都城市燃气有限责任公司成都城市燃气有限责任公司 四环路 金沙湖四环路 金沙湖 江安河段 高压燃气管道工程江安河段 高压燃气管道工程 管线开沟 沉降 管沟回 填 专 项 施 工 方 案 单位成都华润燃气工程有限公司成都华润燃气工程有限公司 编 制状 态受 控 审 核编 号 002 审 批时 间 2013 11 08 目目 录录 1 工程概况 1 2 编制依据 1 2 1 工程文件资料 1 2 2 采用标准及验收规范 1 3 适用范围 1 4 工艺原理 2 5 工艺流程及要点 4 5 1 施工程序 4 5 2 施工方法及措施 4 6 机具设备 8 7 劳动组织及安全 8 7 1 劳动组织 8 7 2 安全技术措施 8 8 质量保证措施 9 1 工程概况 成都城市燃气有限责任公司 四环路 金沙湖 江安河段 高压燃气管道工程 施 工起点位于芙蓉大道南侧 管道临时桩 B001 坐标 X 25704 752 Y 6345 43 途经 穿越温邛高速公路 光华大道等后到达江安河北面 终点位于彭祖山庄附近临时桩 号 B027 坐标 X 19137 495 四环路 金沙湖 江安河段 高压管道 管道平面长约 7240 米 本段高压管道选用 D1016X19 5 L415MB 3PE 加强级防腐 成型方式为直 缝双面埋弧焊接钢管 SWHL 设计压力为 4 0MPa 工作压力为 2 2MPa 3 9MPa 工程 区域位于成都平原区 该段地貌单元属第四系上更新系统晚期冲洪积层与第四系全 新统冲积堆积地层 具二元结构 上部为粘性土 粉土 砂土 下部为卵石 部分 地段卵石土充填物含泥质 本段工程处于成都市四环路外则光华大道南侧至江安河北侧段处 我方依据设 计规范及业主下达的施工计划目标要求来制定施工方案 施工计划 根据现场现有 施工条件 自来水管道与燃气管道设计间距为 10 米 另外作业面上存在着由于水管 道施工造成的大量浮土的堆积 如果开挖 D1016 燃气管线管沟 施工通道则只有 4 5 米左右 无法满足施工机械焊接 吊装管道的安全作业面 开挖管沟的大量堆土也 无处堆放 并且自来水公司先期安装的 2 2 米 16mm 管道还未交工 管沟也未完成 回填 也禁止在自来水管道上回填与过压 如开挖管沟 则使其我方管道施工机械 无法通行 也没有施工人员的安全作业面 所以 根据现场实际情况 我们施工时采用管道先在地面组对 焊接完成后 再采用重力沉管下沟方式进行施工作 沉管下沟施工方法的优点在于施工比较容易 组织 能提高工效 减少临时占地保证作业人员设备的安全 操作简便 不降低管 道施工各种质量要求 2 编制依据 1 设计施工图 成都城市燃气设计研究院有限公司 设计的施工图 2 施工标准 城镇燃气输配工程施工及验收规范 CJJ33 2005 现场设备 工业管道焊接工程施工规范 GB50236 2011 工业金属管道工程施工规范 GB50235 2010 油气长输管道工程施工及验收规范 GB50369 2006 3 适用范围 本方案适用于覆土层大于 2 0m 沟上组对焊接地段的管道下沟 回填 4 工艺原理 机械开挖重力沉管的原理是 依靠管体自重产生纵向弯曲 随着管沟开挖长度的 增加 管道逐步降入沟底 人 字型机械开挖重力沉管的关键是 管道在下降过程 中应力是否满足要求 会不会出现断裂 我们绘制了管道在下降过程中不同阶段的 模拟图 并在此基础上分析计算 根据 石油工程建设 第 35 卷第 6 期相关公式 4 1 沉管法管道受力分析 成都绕城天然气高压管线管线项目中 直径为 1016mm 40in 壁厚 19 5 mm 的 L415M X60 钢管 外防腐采用 3PE 成都华润燃气工程有限公司承担了 7 5km 施工任务 为此着重对 DN1016mm 管道沉降下沟时管道的弹性弯曲位移 沿线各支 撑点承受的载荷分布以及支撑对 3PE 防腐层的影响等进行了计算分析 结合实际情 况给出了的具体的施工方案 为直径 1016mm 管道的沉降管施工提供依据 1 直径 1016 mm 管道的沉降下沟计算分析 管道钢级为 API 51 L415M X60 管径 D 1016mm 厚度 19 5mm 屈服强 度 s 415MPa 弹性模量E 2 1 105 MPa 下沟时管道内部压力 P 0 104MPa 3PE 用量按 41 67kg m 计 钢管单位长度重量 q 4 89kN m Q自 单位长度管道自重加防腐层重 5 3 kg cm 2 管道曲率半径 R 的计算 根据图纸要求 弹性敷设分为平面弹性敷设不得小于 1000DN 的曲率半径 竖 向弹性敷设 垂直面上弹性敷设管道的曲率半径尚应大于管道在自重作用下产生的 挠度曲线的曲率半径 R E D 2 0 54 s P D 4 cm 曲率半径取 R 1016m 管道弹性敷设挠度示意图管道弹性敷设挠度示意图 1 1 R 1016 米 2 5 米 101 米 圆弧半径按照曲率半径考虑 R 1016m 管道弹性弯曲长度与高度见图 1 3 弯曲应力 p 的计算 在下沟过程中 弯曲应力 p 应低于许用应力 屈服极限 s 415MPa 按 D1016 19 5 壁厚规格 取安全系数 n 1 2 s 1 2 345 83MP p E D 2R 2 1 105 MPa 1 016m 2 1016m 151 84MPa 4 最小开挖长度 当管道埋深为 1 5 m 为使管道均匀下沉 沉管段最小开挖长度为多少按式 1 计算 Lmin 4 384 E J h q 73 27m 1 式中 Lmin 沉管最小开挖长度 cm E 钢材的弹性模量 2 1 l05Mpa cm2 J 管道惯性矩 cm4 1016 19 5 管道惯性矩为 7cm4 h 管道沉降量 cm 250 q 单位长度管道自重加介质重加防腐层重 5 3 kg cm 根据式中 1 当管道沉降量为 2 5m 时 其沉管最小开挖长度为 73 27 m 5 管道弹性弯曲长度与高度的关系 取管道抬起距地面高度为H 忽略次要因素 下沟管道前端按照一段内凹圆弧和一 段外凸圆弧考虑 管沟深度为h 则管道最高点 指管道与地面支撑作用时 管道悬空的 最大高度 与管底距离为H h 下沟管道后端也按照一段内凹圆弧和一段外凸圆弧考虑 圆弧半径按照曲率半径考虑 R 1016m 根据圆的弦长与半径的计算式 R2 R 一 H 2 2 L 2 2 L 4RH H2 H与 L 关系的计算结果列于表 1 表 1 H与L关系的计算结果 管道地面高度 H m 11 52 02 53 03 54 0 管道弯曲长度 L m 63 778 0690 13100 76110 37119 21127 43 5 工艺流程及要点 5 1 施工程序 5 2 施工方法及措施 5 2 1 管沟开挖准备工作 编制管沟开挖计划 报业主或监理批准 根据施工蓝图和相关规范及标准的要求向 施工人员做好技术交底 并做好安全教育工作 会同业主或监理依照设计图纸和管沟开 挖通知书 对开挖段的所有控制桩和标志桩 管道中心灰线进行验收和核对 确认无误 并在管沟开挖通知书上联合签字 管沟开挖前 进行移桩 转角桩依转角的角平分线移 动 其余中线桩平移至堆土一侧施工作业带边界线内不大于 200mm 处 5 2 2 防腐层检测 管道下沟前和下沟过程中使用电火花检漏仪按 15KV 的检漏电压全面检查管体和 现场防腐接头 如有破损按相关标准和规范的规定及时修补 5 2 3 管端封堵 为防止管道下沟后管内进水 在下沟管段的两端焊接临时盲板 并用热缩带进行封堵 5 2 4 管沟开挖 管道下沟 1 开挖浮土清理作业面 九江路至光华大道段 开挖前根据设计指定的九江路作为零高 将地形地貌的实际标高测出来 并管 道布置方向 在开挖三处基底探坑探到原土层 由设计单位确定开挖深度 实际地 形 地貌以及开挖标高见图 根据现场开挖探坑对土质的调查情况 需要清运的土 质基本为坚土和次坚土 开挖难度不大 转运土方量较大 在施工作业带狭窄地段 适宜使用沉管下沟方式 管沟开挖准备工作管端封堵防腐层检测 管沟开挖管道下沟 管沟回填 开挖标高确立后 首先将高处的覆土清除 并清理出作业带将管道降至在作业 带的标高上 将作业通道清理出来后并将清除的覆土转运出去后 才能开始进行降 管的开挖工作 在开挖覆土时 要先进行探坑挖掘对地层的密实度进行检测 来确定沟边所采 取的防护措施方案 以确保沟下作业安全施工 开挖出的土堆放在作业带两边距沟边不得低于 0 5 米高度不得超过 1 5 米高 并对挖出的土堆 进行用遮阳网进行覆盖 防止扬尘 若土堆高度无法满足安全要 求 故采用转运二次堆土 具体详见图 2 管沟开挖 管沟开挖时 首先在管段的一端距离管端 1m 处 用两台单斗挖掘机分别在管道 的两侧进行管沟开挖 管沟沟壁按规范要求进行放坡 以防止塌方 管沟开挖过程中 管段的一端以管子自身重量开始下沉 当管沟连续开挖至满足管道本身挠度要求时 管 段的一端沉至沟底 继续加大管沟的开挖长度 管段与沟底的接触长度也越来越长 直 到整个管段全部沉到沟底 管沟起始开挖时 隔 40 预留一个支撑点 距环向焊缝距离不小于 2m 起挖深度不大 于 1 0m 开挖时 2 台挖掘机依次在指定支撑地点以 30m 间距开挖布置 在指挥人员的统 一指挥下 挖至所规定位置 由管道的自身重力等在地面上产生的地面载荷 一旦基础 对管道支撑力不足够时 利用承载力的下降 使管道下沉产生规则均匀性沉降 其沉降 的幅度不超过弹性敷设的变形程度 挖掘机作业时 专人指挥 其挖掘铲距离管道外防腐层的净距不小于 200mm 为确保 下沟后管道的防腐层无漏点 在管沟开挖过程中 利用沟下管段的悬空条件 对整个管 段进行全面检漏 假如出现了漏点 按相关标准和规范的的规定及时修补 另外在管道 上加自制的防腐层保护器 如 PE 保护板或橡胶垫等 对防腐层进行保护 并随挖机移动 并设专人进行监护 开挖行进按管线中心灰线进行 由测量工使用经纬仪 水准仪控制管沟的中心线偏 移和沟底标高符合标准 设计图纸的规定 管沟沟底的宽度根据规范要求确定 管段沉降至最后一层时 为防止最后一层沟底有碎石等 使管子外防腐层受到外力 损伤 沉降时 应尽量降低最后一层的高度 先使其与沟底面接触 再清除各支撑点使 管道能够完整落在基土 如果基底达不到管道敷设的技术要求 经现场业主 监理及设计单位共同确定基底 处理方案 有超挖现象时 用人工或挖机进行回填 并用夯实 局部遇到软土层 进行 换土夯实处理 并请有资质的检测单位对管沟基础每隔 100 米进行钎探试验做承载力检 测 下图为施工时的情况 管沟开挖时 弃土堆置在施工作业带的两侧 堆土距沟边不小于 1m 将表层耕作土 和中下层土分别堆放 表层土靠近边界线 下层土靠近管沟 示意见下图 当穿越电 光 缆 地下管道等地下设施时 两侧 3m 范围内采用人工开挖 穿 越间距符合设计和规范要求 管道下沟必须符合以下要求 管道下沟后 用电火花检测仪对管道防腐层再次进行检测 确保下沟的管道防腐 层无损伤 如有损伤按设计要求及时修补 管道下沟后 进行稳管 管道应与沟底表面贴实且放到管沟中心位置 如出现 沟底局部悬空应用细土填塞 不得出现浅埋 管道标高应符合设计要求 管道下沟 后应对管顶标高进行复测 起始点 中点和终点进行测量 满足设计蓝图的要求 按业主或监理的规定填写管道工程隐蔽检查记录 业主或监理对下沟质量确认合格 并按业主或监理的规定在记录上签字后 方可进行管沟回填 生土 管沟开挖断面图 耕作 土 生土 施工作业带 宽 14m 管沟中心 线 耕作土 5 2 5 管沟回填 管沟回填采用人工配合挖掘机进行 管沟回填的具体要求为 管道下沟后除预 留段外应及时进行管沟回填 并按规范规定的表格填写记录 回填前 如管沟内有 积水 应排除 并立即回填 先回填生土 最后回填耕作土 严禁用挖掘设备在管 沟回填平整浅埋时的管顶覆土上行走 和在管顶覆土上扭转设备 在下沟管道的端 部应留出不小于 30m 的管段 暂不回填 待连头后回填 管沟回填土应高出地面 200mm 以上 用来弥补土层沉降的需要 覆土要与管沟中心线一致 其宽度为管沟上 开口宽度 并做成梯形 沿线施工时破坏的挡土墙 田埂 排水沟 便道等地面设 施回填后应按原貌恢复 管沟回填土自然沉降密实后 一般地段自然沉降宜 30 天后 沼泽地段及地下水位高的地段自然沉降宜 7 天后 采用埋地管线防腐层检测仪对管 道防腐层进行地面检漏 不漏为合格 6 机具设备 本工法施用的主要机具设备见下表 序号名称型号规格数量用途 1 单斗液压挖掘机 PC260 0 8 m32 管沟开挖 2 发电机 DFH1002R 501 夯机 潜水泵电源 3 潜水泵 Dn1002 管沟排水 4 水准仪 S31 管沟检验 5 全站仪 GTS 602LP1 管沟检验 7 电火花检漏仪 JG 32 防腐层检测 8 7 劳动组织及安全 7 1 劳动组织 施工负责人 1 人 技术负责 1 人 质量负责 1 人 安全监督 1 人 起重工 2 人 防腐工 2 人 测量工 2 人 普工 4 人 电工 1 人 7 2 安全技术措施 7 2 1 交叉作业时 沿途设警戒人员 各主要路口设警示牌 并设专人看护 7 2 2 在靠近道路 建筑物等地带开挖管沟时 设置昼夜醒目标志 并取得有关部门同意 7 2 3 管道沉管下沟由起重工 测量工 质量员 安全监督员 警戒人员和防腐工共同配 合完成 且由专人指挥