上海地区非开挖PE微型顶拉管施工工艺技术规范

上海地区非开挖PE微型顶拉管施工工艺技术规范1适用范围本规范适用于上海地区新建、改建、扩建的给水、排水、燃气、通信等市政管线工程中，管径为DN100~DN630、单次顶拉长度不超过120m的聚乙烯（PE）实壁管微型顶拉管施工，适用地层为上海地区典型第四纪松散沉积层，包括粉质黏土、淤泥质黏土、粉土、粉砂、细砂地层；不适用于含粒径大于150mm的块石、废弃混凝土块等集中障碍物地层、坚硬岩石地层及对PE管有腐蚀性的特殊地层。涉及下穿轨道交通、高等级公路、重要历史保护建筑的微型顶拉管施工，除符合本规范外，还应符合相关行业主管部门的专项保护要求。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB50268给水排水管道工程施工及验收规范GB/T13663.2给水用聚乙烯（PE）管道系统第2部分：管材GB50424油气输送管道穿越工程施工规范GB50026工程测量标准CJJ181城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程DG/TJ08-2199上海市排水管道非开挖修复工程技术规程DGJ08-116上海市城市道路地下管线保护技术规程DGJ08-232上海市地基基础设计规范沪府规〔2021〕12号上海市地下管线保护管理办法3术语和定义3.1微型顶拉管指采用导向钻进成孔、分级扩孔后，同步施加顶力与拉力将PE实壁管敷设至设计位置的非开挖施工工艺，管径不大于DN630，施工所需工作井、接收井尺寸小于常规顶管工艺。3.2导向孔指采用定向钻进技术预先施工的、符合设计轨迹的先导孔，是后续扩孔及管道敷设的基准孔。3.3同步顶拉指在管道敷设过程中，由工作井内的顶推系统向PE管尾部施加轴向顶力，同时由接收井侧的牵引系统向PE管头部施加轴向拉力，两种作用力协同匹配，降低管身轴向应力的施工方式。3.4允许顶力指PE管在轴向受压状态下，不发生塑性变形、屈曲破坏的最大顶力，本规范中PE100级管材的允许顶力取管材屈服强度的70%乘以管材横截面积。3.5泥浆护壁指向孔内注入配置的膨润土泥浆，在孔壁形成泥皮，维持孔壁稳定、携带钻渣、降低摩擦阻力的施工措施。4基本规定4.1施工前应完成下列资料收集与核实工作：（1）通过上海市政务服务“一网通办”地下管线查询端口获取施工影响范围内的地下管线普查资料，涵盖给水、排水、燃气、电力、通信、供热等各类管线的权属、走向、埋深、材质、运行压力等参数；（2）收集施工区域的地质勘察报告，重点核实软土层厚度、灵敏度、固结系数、地下水位、砂层分布、有害气体（沼气、硫化氢）赋存情况，勘察深度应大于设计管底埋深2m以上；（3）收集施工影响范围内建构筑物的基础形式、埋深、沉降允许值，尤其是老旧里弄、历史保护建筑、浅基础民房的变形控制要求；（4）收集施工区域的交通组织、市政市容、环境保护的相关要求，明确占路审批、夜间施工许可的办理流程。4.2施工单位应具备非开挖管道工程专业承包资质，项目负责人应具备市政公用工程二级及以上注册建造师资格，导向仪操作员、起重作业人员、焊接作业人员、井下作业人员应持有相应特种作业操作证书，且证书在有效期内。4.3施工前应编制专项施工方案，内容包括工程概况、地质条件、施工部署、施工工艺、进度计划、质量控制措施、安全文明施工措施、管线及周边建构筑物保护措施、监测方案、应急预案等。符合下列条件之一的专项施工方案应组织专家论证：（1）单次顶拉长度超过80m；（2）管道埋深超过6m；（3）施工影响范围内有轨道交通、高速铁路、市级以上重要管线、历史保护建筑；（4）穿越黄浦江、苏州河等内河防汛墙的工程。4.4施工前应完成管线三方交底及现场物探：由建设单位组织管线权属单位、施工单位进行现场交底，明确各类管线的精确位置；施工单位应采用精度不低于±5cm的管线探测仪进行现场复探，管线复杂区域应开挖样洞，样洞间距不大于20m，路口、管线交汇区域应加密至5m/个，样洞深度应大于设计管底埋深0.5m，确认无管线冲突后方可施工。4.5进场PE管材应符合设计要求，优先选用PE100级实壁管，给水、燃气用管材应符合食品级卫生要求，排水用管材环刚度不应低于SN8，埋深超过4m的工程应选用SN12.5级以上管材。管材进场时应检查出厂合格证、性能检验报告，每批次管材应抽样进行壁厚、外观检测，壁厚负偏差不应超过5%，表面不应有裂纹、凹陷、深度超过壁厚10%的划痕，管材弯曲度不应大于1%。4.6施工所用计量设备包括压力表、拉力计、导向仪、沉降监测设备等，应经法定计量检定机构校准合格，校准有效期不超过6个月，施工前应进行现场调试，确保设备运行正常。5施工准备5.1技术准备5.1.1施工前应完成设计交底及图纸会审，根据现场实际情况优化管道轴线及埋深，避免与现状管线交叉，管道与周边管线的最小净距应符合DGJ08-116的要求：与给水管、通信管的最小净距不小于0.5m，与燃气管、电力管的最小净距不小于1m，与排水管的最小净距不小于0.8m。5.1.2应根据地质条件进行顶拉力计算，确定最大顶力、最大拉力、扩孔次数、泥浆参数，PE管的允许顶力应按式（1）计算：F_allow=0.7×σ_s×A（1）式中：F_allow——允许顶力，N；σ_s——PE管材的屈服强度，PE100级管材取23MPa；A——PE管材的横截面积，mm²。实际施工控制顶力不应超过允许顶力的70%，拉力不应超过允许拉力的60%，避免管材发生屈曲或断裂。5.1.3应完成测量控制点的交接与复核，采用二级导线精度建立平面控制网，水准测量采用四等水准精度，控制点应设置在施工影响范围外，施工过程中定期复核，复核频率不超过7天。5.2材料准备5.2.1PE管材应按施工所需长度提前焊接，焊接采用热熔对接工艺，不同壁厚管材的热熔对接参数应符合表1的规定：表1PE100级管材热熔对接参数壁厚e（mm）加热温度（℃）加热时间（s）切换时间（s）冷却时间（min）e<6210±1050<5106≤e<10210±1080<81510≤e<15210±10120<102015≤e<20210±10180<1225e≥20210±1010×e<1530焊接完成后应对接头进行外观检查，接头翻边应均匀、连续，翻边高度不小于壁厚的1/10，切除翻边后接头表面不应有裂纹、孔洞，每10个接头应抽样进行拉伸试验，接头拉伸强度不应低于管材母材强度的90%。5.2.2泥浆材料应采用钠基膨润土，添加羧甲基纤维素（CMC）、聚丙烯酰胺（PAM）等外加剂，不同地层的泥浆参数应符合表2的规定：表2不同地层泥浆参数表地层类型泥浆比重（g/cm³）马氏黏度（s）含砂率（%）pH值粉质黏土、淤泥质黏土1.03~1.0818~25≤47~9粉土、粉砂1.06~1.1222~30≤37~9细砂、流砂层1.1~1.1525~35≤27~9泥浆应在专用搅拌罐中搅拌，搅拌时间不小于10min，静置熟化时间不小于30min后方可使用。5.2.3辅助材料包括牵引头、卸扣、导轨、注浆材料等，牵引头应采用合金钢材质，与PE管的连接强度不应低于管材屈服强度的1.2倍，注浆材料选用普通硅酸盐水泥或超细水泥，水灰比0.8~1.2，必要时添加水玻璃作为速凝剂。5.3设备准备5.3.1导向系统应选用带有三维位置显示的有线或无线导向仪，深度测量精度不低于±3cm，角度测量精度不低于±0.1°，适合上海软土地层的施工环境，穿越电磁干扰较强的区域（如临近高压电力线）应选用有线导向系统。5.3.2扩孔设备应根据地层类型选择：黏土地层选用刮刀式扩孔器，砂土地层选用筒式挤扩扩孔器，扩孔器的最大扩孔直径应为设计管径的1.2~1.5倍，管径大于DN400的工程应配置分级扩孔器，每次扩孔直径增量不应超过150mm。5.3.3顶推系统应配置液压千斤顶，单顶最大顶力不应小于计算顶力的1.2倍，顶进行程应与单次顶进长度匹配，顶推系统应带有压力显示及自动稳压装置；牵引系统应配置卷扬机或液压拉拔仪，最大拉力不应小于计算拉力的1.5倍，应配置拉力传感器实时显示拉力值。5.3.4其他设备包括泥浆泵、发电机组、焊接设备、注浆设备、有害气体检测仪、沉降监测设备等，进场前应进行试运行，确保设备性能满足施工要求。5.4现场准备5.4.1工作井、接收井的选址应符合下列要求：尽量设置在现状道路的绿化带、人行道内，减少占用机动车道，避开现状管线、建构筑物基础，工作井与周边管线的净距不应小于1m，与建构筑物的净距不应小于3m。5.4.2工作井、接收井的结构形式应根据埋深、地质条件选择：埋深小于4m的可采用装配式钢板井或拉森钢板桩井，埋深大于4m的应采用现浇钢筋混凝土井或SMW工法井。工作井的内部尺寸应满足设备安装、管材放置、操作空间的要求，管径DN100~DN300的工作井内径不应小于2m，管径DN300~DN630的工作井内径不应小于2.5m，井深应大于设计管底埋深0.3m；接收井内径不应小于1.5m，井深大于设计管底埋深0.5m。5.4.3工作井内应设置导轨，导轨采用型钢制作，安装坡度应与设计管道坡度一致，导轨中心偏差不应大于±3mm，标高偏差不应大于±2mm，两导轨的平行度偏差不应大于1‰。工作井、接收井周边应设置混凝土挡水埂，高度不小于20cm，防止地面水流入井内。5.4.4上海地区地下水位较高，施工前应采取降水措施，将工作井及顶进影响范围内的地下水位降至设计管底以下0.5m，降水可采用井点降水或井内明排，降水过程中应同步监测周边地面及管线沉降，沉降超过10mm时应调整降水参数或采取回灌措施。5.4.5现场临时设施应符合上海市文明施工要求，设置连续封闭的围挡，市区主要路段围挡高度不小于2.5m，一般路段不小于1.8m，围挡应设置反光标识及公益广告，占路施工应按要求设置交通导向标志，安排专人进行交通疏导。6施工工艺及操作要点6.1导向孔施工6.1.1导向孔施工前应对导向仪进行现场校准，校准点不应少于3个，深度及平面偏差不应大于±1cm，校准合格后方可施工。6.1.2导向孔的入土点设置在工作井内，入土角应根据设计埋深、顶进长度确定，宜为10°~15°，出土点设置在接收井内，出土角宜为5°~10°，导向孔的轨迹应符合设计要求，直线段轨迹偏差每米不应大于1cm，曲线段的曲率半径不应小于管材直径的100倍。6.1.3钻进过程中应控制钻进速度，粉质黏土地层钻进速度宜为1~2m/min，粉土、砂土地层钻进速度宜为0.5~1m/min，流砂层钻进速度宜控制在0.3~0.5m/min，避免钻进速度过快导致孔壁坍塌。6.1.4钻进过程中应连续注入护壁泥浆，泥浆压力控制在0.1~0.2MPa，砂土地层可适当提高至0.2~0.3MPa，不应超过0.4MPa，避免泥浆压力过大导致地面隆起。每钻进3m应测量一次导向孔的平面位置及高程，偏差超过10mm时应及时纠偏，每次纠偏角度不应大于0.5°，避免出现急弯影响后续管道敷设。6.1.5导向孔施工完成后，钻头到达接收井内，应对导向孔的轨迹进行整体复核，平面偏差不应大于30mm，高程偏差不应大于20mm，符合要求后方可进行扩孔施工。6.2扩孔施工6.2.1扩孔次数应根据设计管径确定，管径DN100~DN300的扩孔次数不应少于3次，管径DN300~DN630的扩孔次数不应少于5次，每次扩孔直径增量不应超过150mm，最终扩孔直径应为设计管径的1.2~1.5倍，砂土地层取上限值，黏土地层取下限值。6.2.2扩孔过程中应控制扩孔速度，粉质黏土地层扩孔速度宜为0.8~1.5m/min，砂土地层扩孔速度宜为0.3~0.8m/min，流砂层扩孔速度宜控制在0.2~0.5m/min，扩孔过程中应保持连续供浆，泥浆流量不应小于100L/min，确保钻渣及时排出孔外。6.2.3扩孔过程中应实时监测泥浆压力、扭矩、拉力参数，扭矩突然增大或拉力突然上升时，应停止扩孔，维持泥浆循环1~2min，待参数稳定后再继续扩孔，严禁强行扩孔导致孔壁坍塌或钻杆断裂。6.2.4扩孔完成后应进行清孔作业，采用泥浆循环清孔，清孔时间不应小于30min，直至排出的泥浆含砂率不大于6%，孔内沉渣厚度不大于50mm，清孔完成后应及时进行顶拉管施工，间隔时间不应超过2h，避免孔壁坍塌。6.3顶拉管施工6.3.1顶拉管施工前应对焊接完成的PE管进行性能检查，再次确认管材外观无损伤、接头质量合格，在管材表面涂抹专用润滑剂，降低管材与孔壁的摩擦阻力，润滑剂应采用对PE管无腐蚀、对环境无污染的水基润滑剂。6.3.2将PE管的前端与牵引头连接，连接部位应设置密封胶圈，防止泥浆进入管内，牵引头与钻杆连接牢固后，将PE管放置在工作井的导轨上，调整管材轴线与导向孔轴线一致，偏差不应大于5mm。6.3.3同步顶拉作业应遵循“慢顶匀速、顶拉匹配”的原则，顶力与拉力应协同控制，顶进速度宜控制在0.3~1m/min，软土地层取低值，硬土层取高值，顶力不应超过设计允许顶力的70%，拉力不应超过设计允许拉力的60%，避免管材发生轴向变形或断裂。6.3.4顶进过程中每顶进2m应测量一次管道的平面位置及高程，平面偏差不应大于50mm，高程偏差不应大于30mm，偏差超过限值时应及时调整顶拉力参数，缓慢纠偏，严禁大幅度纠偏导致管身弯曲。6.3.5顶进过程中应实时监测地面变形，地面隆起不应超过20mm，沉降不应超过10mm，超过限值时应调整泥浆压力及顶进速度，必要时暂停施工，查明原因处理后方可继续。遇到顶力突然增大、管身异响、地面开裂等异常情况时，应立即停止施工，撤出作业人员，经排查处置确认安全后方可复工。6.3.6管道顶进至接收井后，应切除两端多余的管段，管端伸出检查井壁的长度应为10~15cm，PE管的轴线偏差、高程偏差经检查符合要求后，方可进行后续接口及检查井施工。6.4接口及附属设施施工6.4.1PE管段之间的接口采用热熔对接的，接头无需额外密封处理，采用承插式连接的，应检查橡胶圈的位置，橡胶圈不应有扭曲、移位，承插深度应符合产品要求，接口间隙不应大于5mm。6.4.2管道与检查井的连接应做防水处理，在管道外壁与井壁接触部位涂刷聚氨酯防水涂料，涂层厚度不小于1.5mm，管与井壁之间的缝隙采用微膨胀混凝土填充，混凝土强度等级比井壁混凝土高一级，缝隙大于5cm的应设置止水环，防止渗漏。6.4.3检查井施工应符合上海地方规范要求，砖砌检查井的砂浆强度等级不应低于M10，混凝土检查井的强度等级不应低于C30，检查井的井盖应采用符合上海市政标准的球墨铸铁井盖，车行道下的井盖应采用重型井盖，承载力不低于D400级。6.4.4对于埋深大于5m、穿越砂土地层的工程，应在管道敷设完成后进行管周注浆填充，注浆材料采用水泥-水玻璃混合浆，注浆压力控制在0.1~0.2MPa，注浆量为管周空隙体积的1.2~1.5倍，注浆完成后应检查地面变形，避免注浆压力过大导致地面隆起。7质量验收7.1主控项目7.1.1管材、管件的质量应符合设计要求及相关规范规定，检查出厂合格证、性能检验报告、进场验收记录，每批次管材抽样检验合格率应为100%。7.1.2管道的轴线及高程偏差应符合下列要求：平面偏差不应大于50mm，高程偏差不应大于30mm，每10m设置一个检测点，不足10m的至少设置1个检测点，合格率应为100%。7.1.3管道的功能性试验应合格：给水管道应进行水压试验，试验压力为1.5倍工作压力，保压30min压降不大于0.05MPa，无渗漏为合格；排水管道应进行闭水试验，试验水头为管顶以上2m，保压30min渗水量符合GB50268的要求，无渗漏为合格；燃气管道应进行气密性试验，试验压力符合GB50424的要求为合格。7.1.4管道接头的质量应符合要求，抽样进行拉伸试验的接头强度不应低于母材强度的90%，外观检查无裂纹、孔洞，合格率为100%。7.2一般项目7.2.1PE管的外观质量应符合要求，表面无明显损伤，划痕深度不超过壁厚的10%，划痕长度不超过50cm，合格率不应低于95%。7.2.2检查井的尺寸偏差不应超过±20mm，井盖标高偏差不应大于±10mm，与周边路面的高差不应大于5mm，合格率不应低于90%。7.2.3泥浆处理应符合环保要求，废弃泥浆应全部外运至指定的渣土消纳点，无随意排放现象，现场沉淀池的上清液排放应符合上海市污水排放标准。7.3验收资料工程验收时应提交下列资料：（1）施工图设计文件、图纸会审记录、设计变更通知单；（2）施工组织设计、专项施工方案及专家论证意见；（3）管材、管件、材料的出厂合格证、检验报告、进场验收记录；（4）测量复核记录、导向孔施工记录、扩孔施工记录、顶拉管施工记录；（5）焊接接头检验记录、功能性试验记录、隐蔽工程验收记录；（6）监测报告、质量验收记录、工程竣工图。8安全文明施工与环境保护8.1安全施工要求8.1.1工作井、接收井周边应设置高度不低于1.2m的防护栏杆，栏杆刷红白警示漆，设置安全警示标志，夜间设置红色警示灯，井内作业时井口应设置专人监护，严禁抛物。8.1.2井下作业前应进行有害气体检测，硫化氢浓度不应超过10mg/m³，甲烷浓度不应超过0.5%，氧气浓度不应低于19.5%，检测合格后方可下井，作业过程中应持续通风，每2小时检测一次有害气体浓度，作业人员应佩戴防毒面具、安全带，安全绳固定在井口牢固位置。8.1.3起重作业应设专人指挥，指挥人员应持有特种作业操作证书，起重臂下严禁站人，起重吊装的钢丝绳、卸扣应定期检查，磨损超过10%的应及时更换，严禁超载吊装。8.1.4现场临时用电应符合《施工现场临时用电安全技术规范》的要求，采用三相五线制供电，漏电保护器的动作电流不大于30mA，动作时间不大于0.1s，潮湿区域的用电设备应采用12V安全电压供电。8.2文明施工要求8.2.1现场应设置扬尘控制措施，土方、砂石料应采用密目网全覆盖，现场配备洒水车，每天洒水不少于4次，出入口设置洗车台，车辆出场前应冲洗干净，严禁带泥上路。8.2.2施工噪声应符合《上海市声环境功能区划分方案》的要求，昼间噪声不应超过70dB（A），夜间（22:00~次日6:00）噪声不应超过55dB（A），确需夜间施工的应办理《夜间施工许可证》，提前3天公示周边居民，合理安排高噪声工序的作业时间。8.2.3现场材料应分类堆放整齐，设置标识牌，注明材料名称、规格、检验状态，废弃材料应及时清运，保持现场整洁。8.3环境保护要求8.3.1废弃泥浆应设置三级沉淀池处理，沉淀池的容积不应小于10m³，上清液经检测符合排放标准后方可排放，沉渣及废弃泥浆应委托有资质的运输单位外运至指定的渣土消纳点，严禁排入市政雨水、污水管网。8.3.2施工产生的生活垃圾应分类存放，定期清运，严禁随意丢弃，施工过程中应避免破坏周边绿化，占绿施工应提前办理占绿审批手续，施工完成后及时恢复。8.3.3施工区域内的古树名木、历史保护建筑应采取专项保护措施，严禁损坏。9施工监测与应急处置9.1施工监测9.1.1施工前应编制专项监测方案，监测内容包括：地面沉降与隆起、周边建构筑物沉降与倾斜、地下管线沉降、工作井位移与变形、顶力与拉力、泥浆压力、管道位置。9.1.2监测点的布置应符合下列要求：地面监测点沿管道轴线每10m布置1个，路口、管线密集区域加密至5m/个；周边建构筑物的监测点布置在墙角、柱基位置，每栋建筑不少于4个监测点；地下管线监测点布置在管线的节点、弯头位置，间距不大于20m；工作井的监测点布置在井壁的四角，不少于4个。9.1.3监测频率应符合下列要求：施工期间监测频率不小于2次/天，临近轨道交通、重要管线的区域监测频率不小于1次/小时；施工完成后7天内监测频率不小于1次/天，7天后每3天监测1次，直至沉降连续3天变化量不超过1mm视为稳定。9.1.4监测预警值应符合下列要求：地面沉降10mm，地面隆起20mm，地下管线沉降5mm，建构筑物沉降8mm，轨道交通结构沉降3mm，监测数据超过预警值时应立即发出预警，暂停施工，采取处置措施。9.2应急处置9.2.1施工前应编制应急预案，应急处置内