管道施工技术(特殊地段).ppt

1 长输管道施工技术 特殊地段施工 2 管道施工特殊地段 山坡 冲沟地段沙漠 沼泽地段水网 淤泥地段湿陷性黄土地段 3 穿越障碍物 管道特殊施工方法 围堰导流法大开挖水下牵引定向钻盾构法顶管法 穿越河流 穿越公路 铁路 4 山地陡坡地段 要完成管段的焊接组装 施工的关键及难点是运管 布管和稳管 可采用以下方法进行山地陡坡地段的运管 布管及稳管 一 山坡 冲沟地段的施工 5 横坡 纵坡开挖 机具的稳定性 横坡开挖 考虑边坡的稳定性 纵坡开挖 横坡开挖 纵坡 6 由于山势险峻 地形特殊 许多地段无法修筑能满足爬行设备行走的坡道 为解决此类地段的运布管问题 如在西气东输16标段永和县神腰岭 双锁山地形最大高差达950米地段 研制开发出山地坦克式运布管车 解决了最难段运布管难题 在施工作业机具无法到达的在陡坡处施工 采用 蛙跳式 施工 利用山顶 山底2个平台进行组焊预制 或修筑 之 字形盘山路 截断纵坡 增设平台进行组焊预制然后采用吊管机 吊车或卷扬机牵引爬犁放管就位 7 一 背景材料某施工班组进行山坡地带土方施工作业 由操作手驾驶施工车辆沿山坡地向上部施工点进行爬坡迁移 在行驶距该车停靠点约8米处 该处坡度约18度38分 操作手感觉车辆动力不足 上行困难 采取加油措施后 仍无改善 车辆开始倒滑 下滑15米左右时 因滑速过快已无法控制 操作手从车内跳出 工程车继续加速下滑至70米处 撞击到已组焊的管段 从管段与正在进行作业的第4台工程车之间通过 相继撞到正在作业的焊工王XX 修理工周XX和质检员张X 焊接工程车继续下滑 过事故地点约44米后 撞击到作业带旁管子短节后自行停止 13 50分左右将伤员送到榆中县第二人民医院进行抢救 15时40分 3名伤员经抢救无效 相继死亡 案例一 长输管道工程施工车辆滑坡事故 8 事故直接原因 1 脱档 操纵失控 造成设备下滑 2 变速箱换档锁定机构的功能失效 为变速箱爬坡行驶过程中的 脱档 提供了可能 3 由于前进一档经常使用 齿面的磨损远远大于其它档位 但没有超出标准 但当外力改变时 产生 脱档 故障的几率加大 4 该设备长时间停放 锁定轴缺乏润滑 出现锈蚀卡滞 二 事故原因 9 1 在突发事件面前 操作手没有适时的采取适当的应急措施 避免车辆下滑 操作手缺乏应急知识的培训 2 现场管理人员未尽到自己应尽的责任和义务 尤其是对设备迁移或转场过程的监督和管理 3 对山坡地带施工风险识别不全面 没有识别出陡坡环境下设备行进过程中滑坡的风险 4 在施工过程中 只考虑了在陡坡上设备停放 塌方 泥石流 沟下作业的风险 没有考虑设备行进过程中脱档风险 事故间接原因 10 2 风险管理没有落到实处风险管理可归纳为风险的预测与识别 风险的评估与分析 风险的处置 该起事故未能正确识别出在山坡地段施工产生滑坡的风险因素 对潜在的滑坡风险因素识别不全或忽视风险后果的严重程度 因此造成对风险评估与处置环节的无法实施 三 事故教训 1 对设备使用维护不当 缺乏设备使用前的正常检查 发生事故的危险源包括人的不安全行为 物的不安全状态 不良环境条件 对设备使用维护不当 没有进行完好检查 造成了物的不安全状态的出现 是事故发生的前提条件 11 HSE教育和培训的一项重要内容是使施工现场的所有参与人员 面对突发事件和风险 能够根据应急预案的要求 正确处理和化解事故风险 降低损失 该起事故操作人员和现场施工人员未能在事故发生后采取有效措施降低风险 安全意识不强 教育和培训没有落实 3 对作业人员的HSE意识教育不够 应急反应和处理紧急情况的能力不强 12 当管道沿纵坡翻越山体时 若一侧较陡 另一侧相对较缓时 可将管道从较缓一侧运到坡顶后 再从坡顶将钢管顺放到较陡一侧的管沟内 一 溜管布管法 顺管前 应将管沟内的硬物清除干净 垫上细土 并将钢管用草袋子包裹以保护防腐层不受损害 用四腿架将管沟内的钢管缓慢向下运送 当钢管失去平衡时靠重力作用下溜 溜管中下滑速度不能过快 用钢丝绳索具将钢管挂住 钢丝绳索另一端与山坡顶部的锚固装置栓牢 为了防止下滑的管子与布设到位的钢管相碰撞 预先在已布设到位的钢管顶端横放园木 以阻止下滑的的钢管 13 二 卷扬机直接牵引管道安装 坡顶牵引设备的设置 沟底滚轮的安装 坡上或坡下施工设备 机具的到位 管子的组装 焊接 管段的牵引到位 无损检测 防腐补口 补伤 一次细土回填 撤掉滚轮1 自下而上安装当坡度超过30 或超过设备负载极限坡度时 吊装设备 电焊机 发电机及管堆均放置坡下场地内 坡顶可设置一台卷扬机或D80推土机 顺坡在沟底铺满编织袋 如图所示 14 从下向上安装法示意图 15 2 自上向下安装将管子 设备运至坡顶 为保证管道稳定 需要沿管沟边缘打眼 50mm 然后用 50mm的圆钢做固定锚 孔的深度1 5m 钻孔时要向前倾斜一个角度 根据山坡的坡度而变化 地面上留1m 用钢板焊接倒链挂钩 倒链的另一端与尼龙吊带相接 尼龙吊带将管道锁紧 焊接结束时 准备向下移动管道 先松开一组尼龙带 另一组倒链开始松开 管道下滑 倒链行程全部放松后 将另一组尼龙带锁紧管子 用倒链拉紧 并上拉一段距离 使第一组尼龙带松开 然后 再将第二组倒链松开 使管子下滑 反复作业 就完成了向下滑管的要求 16 空中索道布管 管道沟下或沟上组焊并且下沟的管道 要用临时管帽封堵管端 以防泥水进入管内 及时组织回填或采取临时稳管措施 每间隔20m用编织袋装土回填压管长度4 5m 稳管 17 1 施工便道的修筑可在冲沟 陡崖两侧附近修筑施工便道 施工便道的坡度要能保证车辆运管及设备倒运的要求 地基承载力足以抵抗施工荷载的作用 不会出现坍塌 凹陷现象 三 冲沟 陡崖地段的施工方法和步骤 2 施工作业带的平整当冲沟 陡崖壁坡度较陡 大于350 时 作业带修到冲沟两侧 冲沟两侧壁可做放坡处理或阶梯形放坡 当冲沟 陡崖壁坡度较缓 小于350 时 作业带沿两侧壁直接修到冲沟底部 18 3 钢管运输直接用拖管车 农用拖拉机或推土机牵引自制炮车运管到施工现场的堆管处 并用吊管机 爬犁进行布管 19 4 布管布管时要注意管子的稳定性 支撑墩宽度应加大 管子摆放平整 当坡度超过50时 应在下坡的部位设置支挡物 当坡度超过150时 应停止布管 待组装时从堆管平台处随用随取 采用卷扬机 支架牵引管段就位 5 管道组焊采用半自动或手工焊接方法 当冲沟侧壁陡坡长且坡度较陡时 采用卷扬机布管 三角架配合组对焊接 当深度较小 坡度较缓时 作业带修到坡底 用吊管机将钢管吊到沟内 沟底组装焊接 20 6 管沟开挖及回填尽量采用挖掘机开挖 当挖掘机无法到达时 采用人工开挖 石方段采用爆破与人工开挖相结合的方法 管沟开挖时可采用短柱横隔支撑法支撑 陡壁脚下的管沟开挖前需打钢桩以防开挖时塌方 7 水工保护当坡度较缓时 在管沟上方做灰土截水墙 坡顶做排水沟 坡度较陡时 用草袋或编制袋装灰土做护坡或做成毛石 砖砌护坡 21 二 沙漠 沼泽地段 在沙漠中进行管道的施工 管沟开挖成型较为困难 特别是流沙的不利作用 会造成塌方 滑坡 甚至会改变管道的设计埋深 因此必须采取固沙 治沙措施 沙漠地段施工 22 一 固沙施工由于沙丘上的沙粒抗剪强度低 具有随风滑移及紧贴地表流动的特性 管道施工过后 使原本较稳定的沙体变得松散 如不采取措施 将会在自然风力的作用下 慢慢将管沟上的沙体带走 使管线埋深不够 所以管道施工完毕 应采取有效的固沙措施 确保管线正常运行 对于沙丘地及粗沙平地的固沙方法通常采用的方式为以管线为中心 在该地区主风向的上端80m及管线下风向20m内 全部设置草方格进行固沙 同时在管道主风向上方60m左右 地势较高的沙丘顶部 设置阻沙栅栏 以防止管线伴行路及管线被风移沙丘埋没 23 沙丘及粗沙平地固沙方式 草方格固沙 24 由于流沙地段地质松软 管沟难以成型 因此对管沟进行处理 以保证管沟的成型 管沟开挖采取先打板桩然后挖沟机在板桩中间挖沟 板桩控制流沙的外涌和边坡的塌方 用水泵明沟排水降低管沟水位 为了便于施工和减小施工难度 流沙段施工时间尽量选择在枯水季节 这时地下水位较低 地面承载力较高 有利于管沟成型 二 流沙的治理 25 用白灰放出管沟边界线 管沟宽度为3 5m 用打桩机沿管沟边线打钢板桩 钢板桩打到管沟深度以下3m 钢板桩长度为6米 钢板桩要连环相扣 打直 打整齐 准备一次够1000m长管沟用的钢板桩 循环使用 板桩出露地面的高度不得超过0 2m 以不影响单斗旋转施工 打钢板桩 26 根据土压力钢板桩支撑采用工字钢水平支撑 一边进行支撑一边挖沟 如图所示 管沟开挖后 水平支撑每隔3m设一个 水平支撑的两端各设一根3m长的工字钢靠在钢板桩上 水平支撑两端焊接 工字钢两端焊上鼻子用铁丝挂在钢板桩上边 支撑支在离沟底1 6m处 钢板桩支护 27 28 对于回淤泥沙严重的地方采用设计要求的马鞍型重晶石混凝土压载 防止淤泥的压力使管子上浮 放压载的地方用10mm厚的胶皮捆绑管子保护防腐层 压载块用吊管机吊装就位 如果设计没有压载要求 而回淤量可能会影响管道埋深时 采取临时压载措施 确保管道在回填后不产生浮升现象 临时压载采用麻袋装土人工直接对管道左 右 顶部进行压载 每隔10m间距压载5m长度 压载至管顶1m 管线下沟 压载要迅速 提前就要把准备工作做好 争取在钢板桩撤除后用最短的时间完成这些工作 三 稳管措施 29 沼泽地区的特点是地下水位高 土壤承载力不足 施工设备不能在其上行走 进场困难 导致管材无法运输 由于土质渗透性差 井点降水难以实施 管沟不易成型 因此要根据沼泽地区的自然状态特点 采取行之有效的特殊的方法进行管道敷设 沼泽地段施工 30 二 作业带开拓用宽履挖掘机清除作业带内的障碍物 在作业带两侧开挖两条渗水沟 因土质渗透性差 开挖时将土平铺在中间作业带上多次凉晒 降低土体的含水率 使土壤失水固结 达到提高作业带承载能力的效果 局部沼泽地段渗水性极差 通过凉晒仍然不能满足施工要求的 采用管排 木排等辅助措施增加作业带的承载能力 一 修筑施工便道沼泽地段的地基承受上部的的各种荷载能力较差 必须采取措施进行地基加固 提高地基承载能力 可以采用铺设碎石的方法加固拓宽施工便道 以保证施工机具的顺利进退场 31 2 联合挖沟法挖掘机和推土机联合挖沟 推土机在前推去湿土层 使软土层下的硬土外露 挖掘机在后面开挖沟槽 适用于湿土层厚0 5m 0 8m 下面是硬土层 三 管沟的开挖沼泽地区管沟的开挖方法有冻结法 联合挖沟法 铁爬犁法 浮船法 沉管下沟法 1 冻结法沼泽地区冬季使土壤冻结时 会使地基承载力提高 不需要修建挖掘机的行走道路 也不必设置垫板 适用于松软的湿土层不超过1m 冬季土壤能冻结的地区 32 3 铁爬犁法用 500 800mm的钢管制作铁爬犁 扩大支持挖掘机的面积 使反铲或正铲的挖掘机固定在爬犁上 用钢丝绳把爬犁和拖拉机连接起来 挖沟时 拖拉机把铁爬犁拖向前方 挖掘机在爬犁上向下挖沟 适用于松软饱和土较厚地耐力极低 挖掘机无法行走的条件下 4 浮船法先在沼泽地边缘挖一能容纳浮船的坑 使浮船浮于水面上 将挖掘机固定在船上 依靠锚桩移行 开挖浮船前方泥土 适用于多水的沼泽地区 33 5 沉管下沟法沼泽地段管沟开挖后 有严重的回淤现象 会影响管道的埋置深度 造成浅埋 而且还会使管沟成型困难 因此 宜采用沉管法下沟 沿管道吊装方向将挖掘机对称布置在管道两侧 然后从管段的一端开始倒退挖沟 两侧挖掘机前后同时作业 呈 八 字形开挖 管沟开挖的同时 管段随之下降 逐步将管段落到沟底 沉管施工过程中 注意使用测量仪器随时观测下沉的深度 确保管道达到设计埋深的要求 34 在施工作业带上 用挖掘机配合人工修筑管墩 将堆放在管场内的管段用吊管机牵引爬犁运管 布管 管段呈锯齿形排布在管道中心线的管墩上 方便管腔内的杂物清扫 坡口清理 按照焊接工艺评定报告的要求进行组装焊接 环焊口检验合格后进行补口 补伤 电火花检漏仪进行管道防腐层的漏点检测 四 管道运管 布管 组装焊接及补口 补伤 35 六 稳管为了保证管道沉管后在淤泥 流沙中不漂浮 采用装满2 8灰土的编织袋进行稳管 两垛编织袋之间保持合理的间距 五 安装配重块为了防止出现漂管现象 需要对管道进行配重设计 用马鞍形砼配重压块对已完成管道进行配重施工 配重块与钢管之间设置橡胶垫块 避免安装时破坏钢管的防腐层 36 三 水网 淤泥地段 水网 淤泥地段其土质为含水量较大的粘土 地表层300 500mm以下为饱和淤泥质粘土 地耐力差 不易成沟 遇到雨季 地表水 地下水丰富 淤泥质粘土受到水的长时间浸泡后 表层土质松软 对施工作业带的开拓 管沟的开挖造成的很大的困难 有些常规的方法已不能适用 根据国家重点工程总结出的成功经验 介绍几种水网 淤泥特殊地段的施工方法 37 水网地区水系发达 河流 水塘 稻田比较密集 地下水位较高 大中型河流水量较大甚至通航 由于地下水位高 不易排水 致使在软土地基修筑施工作业带困难 机械进场作业不便 管沟开挖困难 水网地区虽乡镇级公路路况较好 道路等级较高 但路较窄 且由水网分割 路桥较多 路桥承载能力较低 约5 7t 管道施工大型设备难以通过 38 一 常用的施工设备与机具1 长臂单斗挖掘机 主要用于河流沟渠的水下成沟 2 抓斗挖掘机 采用抓斗来进行临时便道等的拆除及管沟作业坑的清淤工作 3 湿地推土机 针对于水网地段土壤单位面积承载力小的特点 选用湿地推土机 主要用作松软地段的作业带开拓和各种爬犁的牵引动力 4 土工布 土工格栅及土工格室水网 淤泥地段土质松软 在作业带开拓及加固中采用以下土工布 土工格栅等合成材料进行地基加固 39 1 修筑施工便道 施工便道要平坦 具有足够的承压强度 能保证施工机具设备的行驶安全 铺一层宽度为15m的土工布 人工摊土300mm压实 将土工布折翻在第一层土上搭接 用机械运摊土200mm碾压 在水田或地下水位较高地段修筑时 在道路两侧修筑临时土堤 并在道路和土堤之间修排水沟 如水田内有水 用水泵将水抽排到土堤外侧 晾晒后修筑便道 二 施工要点 要求 做法 40 对于淤泥 砂土以及其它特殊地段 采取打钢板桩或井点降水措施排水 修筑排水沟渠 排水沟应在作业带上修筑 其宽度1m 深度0 5 0 8m 沟内应铺垫聚乙烯薄膜 对于地上水塘应将水塘堤坝挖开与排水沟连接排水 直至高出排水沟底标高的水全部排完 然后再用水泵抽出余水 对于水塘水面低于自然地面的水塘 直接用水泵抽水 排水工作要连续 直至完成 排水时昼夜设专人值班 查看水流情况以防跑水漏水 2 施工作业带开拓 排水 降水 41 对于淤泥较深的水塘 在水排完后 立即组织人员用高压水枪将淤泥冲制成悬浮液 然后用泥浆泵将其排除水塘外指定位置自然排水晾晒干燥后装车拉至指定地点 测量工重新放线 放出管道施工作业带边线和中心线 淤泥的处理 浅淤泥段 对于淤泥较浅的水网地段 在水排完后 晾晒3 5天 用湿地推土机将作业带淤泥推至作业带以外 深淤泥段 42 清除淤泥后 两侧用袋装土砌筑挡淤坝 坝体宽度为600mm 高度比淤泥深度高150mm 在作业带上铺垫土工布 然后购土人工摊土300mm压实 当河底清淤后承载力仍极低时 可先在河底铺垫一层土工布后 然后沿作业带安装枕木串或钢承压板 挡淤坝的修筑 43 3 管沟开挖 水网地段管沟的开挖对于水网地段 采用湿地挖掘机配合钢制浮板进行管沟开挖 以解决普通设备无法进场的问题 配备桩锤 单斗挖掘机 钢板桩 槽钢来辅助成沟 配备水泵 泥浆泵和各种功率的发电机来加强管沟的排水 考虑井点降水方案 先将地下水降至沟底以下再进行开挖 以保证管道的足够埋深 44 沟渠底部淤泥较深地段的开挖 长臂挖掘机成沟施工方法本方案适用于宽度不大于15m且沟渠底部淤泥深度0 5m的小型河渠 主要是采用长臂单斗站在两岸的管沟中心线上进行管沟开挖 45 挖泥船法水下成沟施工方法 水下管沟开挖采用挖泥船 在施工时 当土层过厚时 实行从上至下分层开挖 亦可实行一次掏底法 挖泥船以水枪破土 保证不间歇 均匀地吸入浓度较高的泥浆 为此喷枪破土与吸头吸泥要达到最佳的配合 管沟挖成后 沟底不平整 为了清理管沟的凹凸不平部分采用自制清沟爬犁 由两条钢丝绳来回拖拉清沟爬犁 再对管沟进行测量 对于超挖部分测出其具体位置和深度差值 计算出填砂需要量 用货船运砂到位 人工向活动布砂筒放砂 46 根据水流水平推力而产生的管线弹性弯曲确定是否会影响管线的准确就位 如果有影响 要沿管线中心线在下游打一定数量的钢管桩以平衡水的水平推力和管线定位 钢管桩外需包覆一层柔性材料 以防损伤防腐层 管线牵引时 钢丝绳应和管道中心线成一定夹角 以克服水流引起的水平推力 4 管道牵引 管沟开挖成型后 开始漂管操作 如果钢管上有混凝土连续覆盖层或其他类型的配重物 要先在管道上配备适量的浮筒 以保证管线在牵引就位时始终处于漂浮状态 47 5 管道注水下沉 稳管管道就位后向管内注水 使管段均匀下沉 同时缓慢放松钢丝绳 以保证管段按设计中心线就位 管道沉降到管沟底部后 立即用测深仪测量管道的管顶标高 符合设计要求后放置马鞍型压重块 然后用编织袋装土 或砼压块 从中间向两边填压 直到把整个管段埋住 为了保证管道运行的安全 用货船运送块石 定位后人工抛石 再用挖泥船运土回填管沟 回填完成后 才能放松定位绳索 并在管道两端适当位置围小堰以方便连头 河流穿越完毕后 应疏通河道 按要求作好护岸 护坡以及其他地貌恢复工作 48 四 湿陷性黄土地段 基础不均匀沉降 造成管线悬空形成应力腐蚀 长期作用使管道发生变形 严重会断裂 对黄土原的特殊地形地貌采取正确合理的施工方法和技术 黄土在一定压力下受水浸湿 土体结构迅速破坏 并产生显著下沉的现象称为湿陷 浸水后产生湿陷的黄土称为湿陷性黄土 危害 49 对管道通过的10 以上陡坡 冲沟地段的管沟底宜采用灰土垫层进行消除管沟的湿陷性处理 灰土配比一般采用2 8 体积比 在最优含水量条件下夯实作垫层 夯实后的垫层厚度为0 3m 夯实后灰土的压实系数不小于0 93 黄土湿陷性处理方法 地基处理方法 换土夯实法 50 压实系数 实际土体干密度 最佳含水率对应土体最大干密度 max 干密度 含水率 最佳含水率 0 最大干密度 max 51 湿陷性黄土地段应根据天气阴雨情况合理安排管沟开挖 同时根据管沟深度采取一定的支护措施 对管沟中心线两侧各15m范围内暗穴的用塞填2 8灰土捣实或直接捣实 同时对流过管沟的地表径流采用引流 导流或拦截的办法 避免 雨 水进入管沟 湿陷性黄土地段施工道路修筑时 尽量不破坏地表植被和原有地形 沿低洼地带修筑 并不得损坏原有水利设施 路面一定分层夯实 沿山坡修筑时 山涧地方一定用打桩或草袋砌筑的办法 减少雨水对路面的危害 排水处理方法 52 防止地基扰动 管道地基应采取措施防止被水浸湿 沟槽挖好后 如不能马上铺管 应保留沟槽基低以上20cm厚的土层不挖 待铺管时再挖至设计深度 若地基浸湿处为可塑状态 应进行换土或铺一层不小于湿土厚度1 3的碎砖或生石灰加以夯实 53 管道特殊施工方法 54 管线预制厂 导 流 渠 标示牌 上游围堰 下游围堰 围堰导流施工平面图 标示牌 一 围堰导流施工技术 55 施工示意图 56 施工准备 测量放线 作业带开拓 管线组焊 补口补伤 水压试验 导流渠开挖 管线就位 管沟回填 地面检漏 地貌恢复 管沟开挖 围堰施工 围堰导流施工工艺流程 便道修筑 一 围堰导流施工技术 57 根据现场踏勘情况 用推土机推出一条施工便道将河流穿越两岸与主要交通道路连接起来 使各种设备 机具 材料及时进入施工现场 便道宽度一般不小于6m 土壤承载力较差 可在道路上铺道木 钢浮板 打入锚固桩等 施工方法 施工准备 施工前应详细阅读施工图纸及设计文件 对现场道路 地形地貌及河水流量进行详细的勘察 到当地气象 水利部门了解气候及河水的涨落情况 制定详细的施工组织设计文件 保证穿越施工万无一失 测量放线 根据施工图纸要求用经纬仪放出管线中心线 作业带占地边界线 将设计交付的控制桩引出作业带并加以保护 便道修筑 58 开挖导流渠可采用单斗挖掘机 可配置一定数量的推土机 按放线位置先从中间段进行开挖 在开挖到接近进 出水口处时 应根据导流渠面积的大小和土质情况 留出3 6m与原河渠相连接的暂不挖通 修整导流渠边坡 待筑坝和导流渠中间部分开挖完成后再将留出部分挖开 导流渠的长度比围堰的长度每侧长15 20m 导流渠开挖 围堰的施工 1 土围堰 2 草土围堰 3 草袋围堰 4 板桩围堰 围堰结构形式 注意 尺寸设计 59 水 无纺布 木桩 拦水坝 考虑到坝的防渗 在两条坝的迎水面上用无纺布作防渗层 草袋围堰 60 打桩时用履带吊结合打桩机打桩 扶桩采用当地租用民船 船上载2人 将桩扶正后打桩 打桩前 首先要用挖掘机将河流的堤坝修筑平整 以保证履带吊的占位尽可能靠近水面 以确保管桩能够顺利夯打 钢板桩围堰 61 清淤及作业带开拓 完成围堰后 应立即排放围堰内的明水 先用人工在河道内沿作业带边缘开挖排水沟 将渗水引入集水坑中用泥浆泵抽排 然后沿作业带打设木桩 每间隔1m一根 人工清淤 将河底淤泥清至作业带外侧淤泥堆放场地晾晒 在作业带上铺垫土工布 外运土人工摊放300mm夯实 当河底清淤后承载力仍极低时 可先在塘底铺垫一层土工布后 沿作业带安装枕木串或钢质承压板 其他施工工序与一般管道施工相同 62 二 大开挖水下牵引施工技术 施工工序 将管线在岸边预制完毕修建管线发送道把管线安放在道架上采取必要的配重措施将拖管钢丝绳下放沟底用拖拉机或卷扬机牵引过河检查位置沉管回填 63 1 小平车发送道 修筑一条简易路轨 每隔一段距离放一个带托架的小平车 将预制好的管道放在小车托架上 小平车在轨道上带动管道行走 然后牵引过河 小平车发送道示意图 1 管道发送道的施工 64 小平车结构示意图 65 2 路基的加固处理 3 小车回收坑的设置 采用碎石或砂石褥垫层分层夯实 最后用推土机碾压发送道路基 提高地基承载能力 保证小平车发送过程中路基不沉降 不破坏 轨道发送必须考虑小车的回收问题 小车回收坑的大小及位置设计要合理 小车回收坑过小 小车回收不及时 就有可能出现担管现象 回收坑过大 悬空管段就长 回收坑顺管方向的边坡容易倒塌 因此回收坑的尺寸满足施工要求 66 将悬筋连接在浮桶两端的钢筋和配重块上预制好的钢销上 并将钢销锁好 固定钢丝绳的两个销钉 用钢丝绳连接在一起 并使钢丝绳保持松弛 钢丝绳的一端系在管道拖头上 当管道被牵引过江 并就位后 将钢丝绳端头解下 系在推土机上 推土机前进拉动钢丝绳 销钉被一个个拔下 浮桶顺次浮到江面上并进行收集 2 附属设施的制作与安装 1 浮桶的制作 安装和拆除为了减少水中牵引力 保证配重块在牵引过程中不损坏 采用加浮桶的办法 以减少负浮力 浮桶的安装和拆除 67 为了能够将管道牵引过河 需要制作安装拖管头使得管段与牵引钢丝绳连接起来 拖管头的形式有鹅式拖管头 眼板式拖管头 2 拖管头的制作与安装 眼板式拖管头 鹅式拖管头 68 3 拖管头指示标杆的制作及安装为了标识管道前进状态 需在拖管头前端安装指示标杆 拖管头在前进过程中 标杆既要抵抗水流的冲击 又要承受水对标杆的垂直阻力 69 采用吊装设备将成盘的主索吊到一个大船的甲板上 设立固定点使其稳定 将出头固定在北岸的推土机上 采用带有绞车的大船抛锚牵引放绳船 使其放缆盘转动 将主缆从北岸放至南岸 到达后将主索与管道托管头的连接装置进行连接 3 钢丝绳发送过河 将牵引钢丝绳送到对岸 70 4 管道牵引过河 在管道正式牵引之前 先进行管道试牵引 将牵引设备在设定的实验距离内进行牵引试验 观察管道牵引过程中有无异常情况 是否会影响此次牵引工作 如发现问题立即处理 并按照应急预案对影响施工的问题予以解决 管道试牵引成功后 管道停在轨道上 将鹅头上的螺栓进行紧固 预紧牵引主索 使绳内应力得以释放 正式牵引 牵引方案 牵引力的计算 钢丝绳的选择 牵引设备的选择 考虑备用设备 71 1 钢筋砼马鞍块稳定 2 钢丝网砼连续覆盖层稳定 3 复壁管空间灌注加重水泥浆稳定 4 钢筋镀锌铁丝石笼稳管 5 机械锚或压土工织物 5 稳管措施对于水下管道 若依靠本身自重不能稳定的敷设 则必须采取加重稳管措施 按照河流的流速 河床的地质构成 管径的大小以及施工力量等条件 可以选择以下方法稳管 72 三 定向钻施工技术 水平定向钻施工具有施工时间短 安全可靠 质量易保证 不受季节限制 对环境破坏小 不影响通航等优点 水平定向钻施工采用微机控制钻孔 定向精度高 凡穿越河段地层为岩石 粘土 亚粘土 中砂 粗砂 及细砂的大中型河流均可采用定向钻施工 水平定向钻由钻机系统 泥浆系统和控向系统组成 73 定向钻穿越现场 74 1 场地的平整及进场道路的修筑 一 施工准备工作 钻机场地使用推土机或人工进行场地平整 场地四周挖0 8 0 8m深的排水沟 钻机场地平整完成后修筑进场便道 若地基松软的承载能力差 采用铺垫土工布 管排 钢板 填加碎石等方法 以提高道路的承载力 钻机场地平整完成后 四周安装围拦和砌筑油料区隔离墙 保证钻机 动力站及泥浆泵等设备的进场就位 75 注意测量放线中控制桩的复测 举例说明桩位复测 对穿越的施工的影响 在西气东输某高速公路旁的运河穿越中 施工单位同样没有对桩位进行复测就开始施工 结果 施工结束后 高速公路管理部门认为穿越管线对高速公路产生了影响 是高速公路的安全隐患 要求重新施工 后来 虽然重新施工 但引起法律上的一系列纠纷 在浙江燃气工程某公路穿越中 穿越轴线附近有一条成品油管线 在施工前 施工单位没有对接收到的控制桩位进行复测 没能发现交的桩位有问题 结果 在扩孔过程中使成品油管线被损坏 造成大量的成品油外泄 76 2 泥浆池的施工 挖泥浆池和地锚坑 泥浆池内铺塑料土工布 墙高1m 用水泥将泥浆池四周与加固墙连接 防止泥浆池塌方 回流泥浆的处理 钻机场地和管线场地各有一个50m 50m 2 5m返浆收集池 泥浆通过泥浆池收集经沉淀之后处理 在主管线穿越施工扩孔中产生的泥浆经泥浆池沉淀后 经过回收系统回收利用 与当地环卫处协商 施工剩余泥浆拉运到当地垃圾填埋场 注意泥浆的回收 77 二 定向钻施工 2 测量控向参数 按操作规程标定控向参数 为保证数据准确 在管中心线的不同位置测取 且每个位置至少测四次 进行对比 并做好记录 1 钻机及配套设备就位 将钻机就位在光缆套管穿越中心线位置上 钻机就位完成后 进行系统连接 试运转 保证设备正常工作 待光缆套管穿越结束后 钻机拆卸移位至主管穿越位置 78 3 泥浆配制及重复利用泥浆是定向穿越中的关键因素 需要按照穿越泥浆工艺要求及地质情况编写配制方案 确定正确的混合次序 按不同的地质层配制出符合要求的泥浆 4 钻机试钻开钻前做好钻机的安装和调试等一切准备工作 确定系统运转正常 钻杆和钻头清扫完毕 严格按照设计图纸和施工验收规范进行试钻 钻进1 2根钻杆后检查各部位运行情况 各种参数正常后按次序钻进 79 5 钻导向孔 进行管线导向孔钻进 钻孔期间 建立穿越曲线数据库 采集在控向过程中由控向系统的计算机自动生成的有关数据 导向孔的钻进是整个定向钻施工的关键 穿越工程可以采用组合钻具 80 6 扩孔 采用多级扩孔 每次预扩孔都将进行钻杆和钻具的倒运及钻具连接 合理确定每次扩孔的级差 根据地质及每次扩孔泥浆的携带情况 制定合适的泥浆配比 确保孔洞形成良好 泥浆在出入土点侧返浆通畅 81 回拖是定向穿越的最后一步 也是最为关键的一步 管线回拖时要连续作业 避免因停工造成阻力增大 管线回拖前要仔细检查各连接部位 为保证回拖的顺利和防腐层不受破坏 7 管线回拖 82 在地质资料不全的条件下 采取了边钻进 扩孔 边优化钻具 工艺参数和泥浆配比的穿越方法 首次采用定向钻成功地穿越山体 填补了我国定向钻穿越山体的空白 为建设绿色管道作出了贡献 也为兰州仁寿山花园保存了难得的绿色植被 成功穿越兰州黄河 成功穿越兰州仁寿山 兰州黄河地质情况复杂 出土和入土点为砾石层 入土点采用下套管工艺 出土点采取大开挖 并通过优化钻具 工艺参数和泥浆配比 1条成品油 1条原油管道和1条光缆套管实现了成功穿越 83 四 盾构法施工技术 一 盾构法施工的特点 1 掘进速度快 盾构推进 出土 拼装衬砌等全过程可实现机械化 自动化作业 施工劳动强度低 2 施工不影响地面交通与设施 穿越河道时不影响航运 3 施工不受季节 风雨等气候条件的影响 4 管线有了专用通道 检修维护方便 5 可以利用剩余空间为其他管道 光缆 电缆等设施提供过河通道 84 出发井 接发井 盾构隧道 盾构机 盾构穿越施工示意图 85 二 盾构施工阶段的组成 1 衬砌环片的预制阶段2 隧道井筒施工阶段3 盾构穿越施工阶段 86 三 盾构穿越施工程序 起动顶进油缸 刀盘驱动 建立泥浆循环 供浆泵供浆 刀盘掘进 泥浆分离处理 泥浆泵排浆 背填注浆 缩回顶进油缸 管片安装 管片生产运输 87 四 施工要点 当盾构机推进长度达预定长度后停止掘进 环片吊机吊起拼装机拼装 环片拼装由环螺栓初步拧紧 再次拧紧拼装前检查前三块环片位置及复紧 每完成10 16块环片再次拧紧螺栓 拼装质量应满足无贯穿裂缝 无大于0 3mm的裂缝及砼脱落 轴线偏差 水平直径与垂直直径差值 相邻环环片的高差满足工艺安装精度的要求 环片的拼装 88 注浆工艺包括同步注浆和补充注浆 同步注浆 在盾构掘进过程中 及时向脱出盾尾的环片背面环形空隙注入适当数量 配比合理的浆材 补充注浆 对同步注浆不足部分进行弥补 降低地面沉降速率和沉降量 壁后注浆 壁后注浆作用 确保环片衬砌的早期稳定性 使管片尽早支撑地层 减少地基沉陷 使隧道衬砌结构具有一定强度和耐久性 为隧道衬砌提供长期 匀质 稳定的防水功能 89 盾构进洞 当盾构距封门10米时降低推进速度 掘进面距封门30 50cm时停止推进 停止地面泥浆输送 拆除钢封门 气割 继续快速掘进 逐环砌筑 在到达井内逐段拆除盾构机 分别吊至地面 用扇形钢板将最后一环环片的预埋钢环与进洞预埋钢环焊接 在环片外壁与井壁 土体间压入水泥砂浆 形成永久性止水结构 拆除隧