公路顶管穿越施工方案

I 金丽温输气管道 金华-武义试验段工程 金丽温高速公路顶管穿越（一） 施工方案 编制： 校审： 批准： 中 石 化 第 四 建 设 有 限 公 司 金丽温输气管道工程项目部 二一三年四月五日 检 查 验 收 综合 重大 一般 目 录 1 适用范围1 2 编制依据1 3 遵循的法律、法规和规范、标准1 4 工程概况3 5 施工工艺及平面布置6 6 施工方法7 7 质量控制 26 8 顶管偏差校正 27 9 质量保证措施 28 10 雨季施工措施28 11 人员组成29 12 措施用料29 13 施工用设备、机具30 金丽温输气管道金华-武义试验段工程金丽温高速公路顶管穿越（一）施工方案 1 1、 适用范围 本方案仅适用于金丽温输气管道金华-武义试验段金丽温高速公路顶 管穿越（一）施工方案。 2、编制依据 1） 金丽温输气管道金华-武义试验段工程初步设计（DL1-0101 线 00） 2） 金丽温输气管道金华-武义试验段工程金丽温高速穿越（一）岩土工 程勘察报告（DL-0101 地 09-01） 3） 金丽温输气管道金华-武义试验段工程金丽温高速穿越（一）纵断面 图（DL-0101 测 09-01） 3、遵循的法律、法规和规范、标准 3.1 遵循的法律、法规 1） 中华人民共和国土地管理法 （中华人民共和国主席令第八十八号公 布1998年1月1日施行） 2） 中华人民共和国安全生产法主席令70号 3） 中华人民共和国环境保护法 （中华人民共和国主席令第二十二号公 布1989年12月26日施行） 4） 中华人民共和国水土保持法 （中华人民共和国主席令第三十九号公 布2011年3月1日施行） 5） 中华人民共和国文物保护法 （中华人民共和国主席令第八十四号公 布2007年12月29日施行） 6） 中华人民共和国石油天然气管道保护法 （中华人民共和国主席令第 三十号公布2010年10月1日施行） 7） 建设工程安全生产管理条令国务院令第393号 8） 国家突发公共事件总体应急预案 （国务院2006年1月8日颁布实施） 9） 国家安全生产事故灾难应急预案 （国务院 2006年1月22日发布） 10）生产安全事故报告和调查处理条例(国务院第493号令2007年6月1日 起施行) 11）生产经营单位安全生产事故应急预案编制导则(AQ90022006) 12）中国石化安全生产监督管理制度(2004 年版) 13）中国石化重特大事件总体应急预案 14）企业职工伤亡事故分类(GB64411986) 15）重大危险源辩识(GB/T18218-2000) 16） 电力企业应急预案管理办法 （电监安全200961号） 17） 电力企业综合应急预案编制导则（试行） （电监安全200922号） 18） 电力行业紧急救护技术规范 （DL/T692-2008） 19） 能源集团生产安全突发事件应急救援预案 20） 浙江电建公司生产安全突发事件综合应急预案 3.2 遵循的标准、规范 1）金丽温输气管道金华-武义试验段工程设计图纸 2） 输气管道工程设计规范GB50251-2003 3） 油气长输管道工程施工及验收规范GB50369-2006 金丽温输气管道金华-武义试验段工程金丽温高速公路顶管穿越（一）施工方案 3 4） 油气输送管道穿越工程设计规范GB50423-2007 5） 钢质管道焊接及验收SY/T 4103-2006 6） 石油天然气金属管道焊接工艺评定SY/T0452-2002 7） 管道下向焊接工艺规程 SY/T 4071-93 8） 油气输送管道工程测量规范GB/T 50539-2009 9） 油气输送管道穿越工程设计规范GB50423-2007 10）中石化第四建设有限公司（简称FCC）制定并实施的符合GB/T19001- 2000 idtISO9001:2000质量管理体系要求标准编写的质量手册 及程序文件 11）FCC制定并实施的符合GB/T24001-1996 idtISO14001:1996环境管 理体系规范 、OHSAS18001：1999职业安全健康管理体系规范 、国家 经贸委职业安卫生管理体系试行标准的安全、环境与健康管理手 册 （即HSE手册） 12）FCC目前资源状况及同类工程施工经验 4、工程概况 4.1 工程描述 金丽温输气管道金华-武义试验段工程，起自金华首站（金丽温输气 管道金衢段配套管道试验段工程建设），止于武义分输站，线路总长度约 40.8km。管道沿线途经金华市内的金东区、婺城区、武义县 3 个区县，采 用管径 813mm，设计压力 6.3Mpa，线路用管选用 L450 级直缝埋弧焊钢 管和螺旋缝埋弧焊钢管。河流大型穿越 2 处，高速公路穿越 4 处，级及 以上公路穿越 3 处，高铁 2 处，铁路穿越 3 处，山体隧道 7 处。包括 3 座 监控阀室。 金丽温高速公路穿越位于浙江省金华市金东区岭下镇金华南出口匝 道两侧，管道设计压力为 6.3MPa，管径为 D813mm，地区等级为四级。 线路走向自东向西穿越金丽温高速，管线与道路的交角是 70，采 用顶进钢筋混凝土套管方式穿越。 本设计输气管道起、终点里程分别为 15km+965.19m、16km+203.08m。管道水平长度 237.89m，管道实长 237.9m，其中穿越段长度为 108m，顶钢筋混凝土套管长度为 98m。 4.2 地形地貌 穿越区地貌单元为河流冲积平原，地势宽阔，地形平坦。穿越区地 面高程一般为 52m。 4.3 气象条件 管道穿越区域属于亚热带季风气候，四季分明，年温适中，有明显 的干、湿季节。春早秋短，夏季长而炎热，雨量丰富，冬季光温互补 4.4 穿越地层选择 根据勘察资料，综合考虑穿越处的地质条件、场地等因素，道路穿 越处混凝土套管管底标高选在 47.61m，管道穿越在卵石中层通过。 4.5 交通状况 金丽温高速公路穿越位置位于浙江省金华市金东区岭下镇金华南出 口匝道两侧，穿越区有附近有碎石路通往场地周边，交通较为便利。 4.6 主要工程量 主要工作量统计表 序号 项目名称 单位 数量 备注 金丽温输气管道金华-武义试验段工程金丽温高速公路顶管穿越（一）施工方案 5 一 线路长度 1 线路水平长度 m 237.89 2 线路实长 m 237.9 （1） 穿越段实长 m 108 （2） 一般地段实长 m 129.9 二 管道组装焊接 1 D813 14.3 L450（X65）直缝埋弧焊钢管 m 223.31 2 D813 17.5 L450（X65）直缝埋弧焊钢管 m 14.59 三 弯头、弯管制作、组装焊接 1 D813 17.5 R=6D X65 个 2 四 顶管用钢筋混凝土套管 1 钢筋混凝土套管 DRCP 15002000 JC/T 640-2010 节 49 2 排气管保护措施 套 1 五 管道防腐 1 D813 三层 PE 加强级防腐层预制 m 223.31 2 带底漆的三层结构聚乙烯热收缩带（常温型）补口 处 25 3 三层 PE 防腐管补伤聚乙烯补伤片（宽： 250mm） m 5 4 热煨弯管外防腐 m 14.59 六 无损探伤 1 超声波检验 口 10 2 射线探伤 口 25 七 线路附属工程 1 标志桩 个 4 2 警示牌 个 2 3 标识带 m 134 八 征地 1 永久性征地（不包括站场、阀室） m2 9 2 临时征地 m2 5234 九 土石方量 1 土方量 m3 1543 2 石方量 m3 1426 3 细土回填量 m3 624 5 施工工艺及平面布置 5.1 顶管施工工艺流程图 施工准备 管线预制测量放线 挖操作坑 地基处理 安装支架 就位顶管机、套管 测量校正 顶 进 排 土 拆除顶管设施 封堵套管 排气管安装 无损检测 水压试验 补口补伤 主管穿越 校 正测 量 光缆套管安装 地貌恢复 标志桩埋设 数字化采集 金丽温输气管道金华-武义试验段工程金丽温高速公路顶管穿越（一）施工方案 7 5.2 施工平面布置及断面参数： 金丽温高速公 路 接收井 6mx6m 公路隔离栅 公路护 坡 套管堆 放 90m 施工封闭区 域 施工进出 口图 1 作业坑平面布置图 20m 25m 20m 20m 西 32m 32m 2.82m 接收坑 顶进坑 6m 4.37 m 4.37 m 套管 隔离栅 6m 工作井 6mx6m C069 侧 C070 侧 2.82m 2.82m 西 6 施工方法 6.1 方法简介 顶管穿越施工设备主要包括千斤顶、高压液压站、发电机、工具 管、风镐、顶铁、轻轨发送设备及运土设备等。 根据施工图，首先在公路两侧放出管道中心线，确定出入土点位 置并开挖操作坑和接收坑。将设备安装就位，吊装套管、安装顶环， 利用液压千斤顶顶推套管，每顶进一定行程，退回顶缸，操作人员进 入套管内挖土外运，然后加入顶铁或套管继续顶进，循环作业，直至 套管顶至对面接收坑；拆除设备，清理套管内余土，进行主管穿越。 6.2 机型选择 顶力 P=fD12H+(2H+ D1)tg2(45-/2)+/D1L+PF 式中 P计算的总顶力 管道所处土层的重力密度（kN /m3） D1 管道的外径 （m） H 管道顶部以上覆盖土层的厚度（m） 管道所处土层的内摩擦角（） 管道单位长度的自重（kN /m） 1 混凝土套管 2 环型顶铁 3 U 型顶铁 4 千斤顶 5 桁吊 6 后背墙 7 轨道 8 垫层 顶管穿越示意图 金丽温输气管道金华-武义试验段工程金丽温高速公路顶管穿越（一）施工方案 9 L 管道的计算顶进长度（m） f 顶进时，管道表面与其周围土层之间的摩擦系数，根据实 际取 0.5 PF 顶进时，工具管的迎面阻力（kN） PF =DavtR Dav工具管刃角或挤压喇叭口的平均直径（m） T 工具管刃角厚度或挤压喇叭口的平均宽度（m） R 手工掘进顶管法的工具管迎面阻力，取 500kN/m3 P=0.520.51.4429.9+（29.9+1.44）tg2（45 40/2）+11.76/20.51.44102+3.141.440.1240004072T 根据以上计算，采用 2 台 600T 电动液压千斤顶进行施工。 6.3 主要工序施工方法及措施 6.3.1 施工准备 组织施工人员熟悉施工图，进行技术交底。 穿越施工前必须根据设计图纸进行准确定位，与该路主管部门联系， 了解穿越地段地下障碍物情况，按照路政部门的要求办理穿越施工手续， 做好施工准备工作，并按要求设置相应的警示标志。 应向路政等有关部门了解清楚穿越地段内地下是否有通讯线路、管 道等设施，对于此类设施应请主管部门的有关人员现场指定位置，人工 开挖，使之暴露，保护方案应得到主管部门认可。 顶管设备、配套设备及各种机具材料准备齐全。 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。 6.3.2 测量放线 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，放 出穿越中心轴线，并确定穿越中心桩，施工作业带边线桩，撒上白灰线。 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。 将设计桩平移至施工作业带边线内 1m 的位置，并予以保护。 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。 6.3.3 场地平整及施工便道修筑 清除施工作业带内影响施工机具通行或施工作业的石块、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。 根据现场情况，修筑从公路到施工作业带的便道，连接处应平缓， 减少对公路路肩基础的损坏。 6.3.4 作业坑开挖、后背墙的制作及排水措施 6.3.4.1 作业坑开挖 在公路两侧分别开挖操作坑和接收坑，其中操作坑置于地势较低的 一侧。操作坑和接受坑均长 6m，宽 6m，也可根据实际情况适当放大或缩 小尺寸。 1）工作坑采用机械开挖人工配合，为确保施工安全，对工作坑采取 满堂支护。 金丽温输气管道金华-武义试验段工程金丽温高速公路顶管穿越（一）施工方案 11 2）工作坑开挖成型后，由人工进行刷坡，待边坡平整后，采用钢管 支撑对基坑四周进行支护。保证能正常吊装混凝土管，而混凝土管不能 碰上支撑，防止对支撑破坏。 3）雨季施工时，对工作坑四周采用砖砌筑 50cm 高的挡水墙，并在 挡水墙外侧挖一排水沟，将雨水排出施工场地外。 4）工作坑四周做好防护，安装防护栏、防护网，高 1 米，并在围挡 外侧挂上警示灯、警示牌。工人上下走爬梯，工作人员必须佩带安全帽 进入基坑内，确保安全文明施工。 6.3.4.2 后背墙制作 作业坑背部处理成垂直状，并根据土质情况修筑后背墙，后背墙应深 入作业坑低以下 400mm 以下，采取相应的支撑措施，用枕木排靠紧后背 坑壁，枕木排与千斤顶之间用钢板作承力板，钢板面积不小于 1.5m1.5m。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。 在挖发送坑时，后背墙的原土层不得破坏，后背墙具体要求如下： (1)要考虑充分的强度，在顶进中能承受液压千斤顶的最大反作用力 而不破坏。 (2)要有足够的刚度，当受到千斤顶的反作用力时，应使压缩变形小， 当反作用力取消时，应能基本恢复原位，以充分发挥千斤顶的有效冲程。 (3)后背墙表面要平直，并且垂直于顶进管道的轴线，以充分避免产 生偏心受压。根据土质情况，必要时后背墙要采取相应的支撑措施，例 如加道木，加止推平台，选材要均匀坚固，以承受较大的后坐力，避免 造成后背墙受力不均，发生倾斜现象。 (4)后背墙应与后背土体壁面贴紧，有孔隙时应采用砂石料填塞密实。 (5)后背墙墙面应与管道轴线垂直，其施工允许偏差如下：后背墙垂 直度 0.1%H（H 为后背墙高度） ，水平扭转度 0.1%L（L 为后背墙长度） 。 (6)如发现放送坑壁的土质松软时，应采用型钢桩加钢板进行支护， 防止塌方。 发送操作坑地基处理： (1)发送操作坑底要精细找平。 (2)找平后铺垫碎石，碎石上铺垫黄砂，并夯实。 6.3.4.3、排水措施 考虑到本工程为少量上层滞水，土层工程性能较好，仅需在两侧工作 井内采用水泵抽取的明排水措施。同时做好洞口止水处理，减少地下水 的渗入，尽量避免雨天施工作业。 6.3.4.4、 顶管设备安装 A、导轨应选用钢质材料制作其安装应符合下列规定 两导轨应顺直平行等高其纵坡应与管道设计坡度一致，导轨安装的允 许偏差应为： 金丽温输气管道金华-武义试验段工程金丽温高速公路顶管穿越（一）施工方案 13 1、轴线位置：3mm 2、顶面高程:0+3mm 3、两轨内距: 2mm 安装后的导轨应牢固不得在使用中产生位移并应经常检查校核 B、顶管穿越施工设备主要包括千斤顶、工具管、顶铁等。 千斤顶：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。 工具管：工具管置于首节套管端部，由外筒节、环梁和肋板三部分组 成，外筒节套于套管外部，端部呈 20-30，宽度 150mm-200mm。工具 管的主要功能是切土，减小顶进阻力，防止塌方。 顶铁：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 300mm-500mm。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。 安装导向支架、就位顶管机和套管： (1)操作坑处理完毕后，在发送坑后壁平卧和立放两层枕木，并用吊 车安装后靠背挡板，挡板规格为 2m2m，20mm 厚钢板，然后在黄沙 垫层上等距离（约 250mm）放置标准枕木，并根据现场地基处理情况，可 选择在枕木上铺一层 4m4m，20mm 厚钢板，保证施工精度。钢板上 1-外筒节 2-筋板 3-环梁 4-套管 安装 2 台自制的升降式滚动导向支架，用角钢10010 加固焊接在底面 钢板上，或者用标准枕木铺垫，固定液压顶管机部件，测量校正导轨面， 用水准仪测量校正液压千斤顶和穿路位置，保证套管中心线与设计中心 相吻合，保证顶进对中度的偏差不大于 2mm，保证施工精度，并应经常检 查校验。 (2) 千斤顶安装应符合下列规定： 千斤顶宜固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用 点应在管道中心的垂直线上； 当千斤顶多于一台时，宜取偶数，且其规格宜相同；当规格不同时， 其行程应同步，并应将同规格的千斤顶对称布置； 千斤顶的油路应并联，每台千斤顶应有进油、退油的控制系统。 (3)用 RTK 校正液压顶管机和穿路套管位置，保证套管中心线与设计 中心相吻合。要求第一根套管顶进中心线偏差不应超过套管长度的 3%， 套管顶进中心线偏差不应大于套管长度的 5%。 (4)套管安装下坑前应进行外观检查，检查合格后在吊车的配合下， 按示意图就位顶管机和钢筋混凝土套管。 6.3.4.5 安装提升架 (1)竖井架子在吊装前，一律刷橘黄 色漆。剪刀撑采用100100 的角钢。 (2)主梁、吊梁设置成门形，型梁为 32#工字钢，立柱用 25#工字钢，所有钢 梁接口处，采用加固板进行焊接。 顶进作业 金丽温输气管道金华-武义试验段工程金丽温高速公路顶管穿越（一）施工方案 15 (3)电葫芦修理平台宽度为 1.5m，150150 方木满铺，用铅丝绑牢， 不得出现探头板。设置护栏，并挂设安全护网。 (4)电葫芦操作平台，采用100100 角钢，平面尺寸 1m1.2m，栏杆高度 1.4m，水平护栏设 3 道。 (5)竖井护栏焊接牢固，高度 1.2m，水平护栏 2 道，刷红白漆， 两种颜色间距 50cm，并设绿色护网。护网底部固定牢固。 (6)竖井内的临时爬梯采用花纹钢板搭建，宽度 60cm。临时爬梯 在竖井 2m 范围内用直爬梯，2m 以下使用斜爬梯。爬梯拆除前，在竖 井内焊接带护拦的临时安全梯，刷红白安全漆，在从上至下将竖井临时 爬梯拆除。 (7)按照龙门架及井架物料提升机安全技术规范(JGJ88-92) 要 求安装龙门架、电葫芦及限位器。电葫芦有出厂合格证、钢丝绳受力经 过计算并在公司安全、技术部室和监理单位联合验收通过并经满载试运 行后开始土方施工。 (8)钢丝绳、电葫芦的选择计算 a. 选择钢丝绳直径：钢丝绳在 A 点受最大静拉力：Qmax=Q+Qz+PHc 式中 Q容器的实际载重量：kg； Qz容器自重(取 300Kg) P钢丝绳每米重量(按 34.5 绳取 0.419kg/m)； Hc钢丝绳最大悬垂长度(取 10.6m)； Hc=Hj+Hs=10+0.6+4.5=15.1m， Hj取 4.5m。 提升钢丝绳验算：Qmax=1800+200+0.4215.1=2006Kg2.0t 查钢丝绳技术参数表，得 34.5 绳的最大提升重量为 10.4t。 安全系数 m=10.4/2=5.2，故所选钢丝绳符合要求。 b. 选择电葫芦：根据以上计算 780oBAqP梁() A 结果，总提升重量为 2.0t，选择 10t 电葫芦。预留 5 倍安全系数。 c. 龙门架受力校核 主梁受力校核：(假设电葫芦悬挂重物行走至跨中，主梁受重物重 量和主梁重量的叠加的集中荷载，此外还受主梁自重的均布荷载，顶蓬 荷载由边梁承担)。 主梁 I32a 自重为 52.689Kg/m；悬挂出土料斗后的重量为 2000Kg； P=2000Kg=19.6KN Q=52.689Kg/m=0.52KN.m Ra=Rb=(P+Q)/2=(19.6+0.527.8)/2=11.83KN M0=Ra(L/2)-(QL2)/8 =11.83(7.82)- (0.527.87.8)/8=42.2KN.m 验算联系梁刚度： I32a 工字钢梁： =160MPa、Wy=692500mm3=692.5cm3 max=Mmax/Wz=42.21000/(692.5 10-6)=60.9MPa max=160MPa 所以联系梁验算合格。 边梁校核：(当电葫芦悬吊重物行走至边梁附近时，梁中受重物重 量和主梁重量的叠加的集中荷载，此种荷载组合下边梁受力最大。此外 还受边梁自重和顶蓬自重的均布荷载)。 主(边)梁 I32a 自重为 52.689Kg/m；悬挂出土料斗后的重量为 2000Kg； P=52.689+2000=2052.7Kg=20.12KN Q=52.689Kg/m+30Kg/m=82.7Kg/m=0.81KN.m Ra=Rb=(P+Q)/2=(20.12+0.815.8)/2=12.4KN M0=Ra(L/2)-(QL2)/8=12.4(5.82)- qABo580梁()P 金丽温输气管道金华-武义试验段工程金丽温高速公路顶管穿越（一）施工方案 17 (0.815.85.8)/8=33KN.m 6.3.4.6 顶管作业 在进行顶管作业前，应检查顶管设备 是否正常工作，对于存在问题应及时排除， 之后才开始顶管作业。 (1)启动液压千斤顶开始穿越，开始 时速度要缓慢，第一节混凝土套管的对中 度必须控制好。顶管机的每个顶进行程完成后，退回原位，由人工排净 管内淤土，更换纵向顶铁，然后继续顶进，直到行程达到第一节混凝土 套管的长度时，吊装下一节混凝土套管，准备顶进。 （2）纵向顶铁用 20010016 重型工字钢制作，根据混凝土套管 长度和液压顶管机顶进行程为 200mm 需制作 500mm、1000mm、1500mm、2000mm、2500mm、3000mm、短节各一个，短节 断面形状为 II 型。 （3）为防止与千斤顶接触端套管受力不均被破坏，需在千斤顶和套 管间放置一块盲板顶环，盲板顶环采用 30mm 钢板制作，结构如图示： (4)为防止穿越长度过长，套管顶进过程中因前端受力不均，使两 根套管连接处发生错位，根据现场情况在两套管连接处放置环形限位圈， 限位圈采用 8mm180mm 的带钢制作。 顶进作业 100mm 1800 1500 (5)顶进过程中需随时观测套管进土的对中度，一旦发现有偏移趋势， 要立即停止顶进，采用螺旋式千斤顶人工校正。 (6)顶进操作时要注意液压机油压变化，发现不正常时立即停止顶进， 并检查原因。千斤顶活塞伸长度应在规定范围内，以免损坏千斤顶结构。 (7)在整个顶进操作中应坚持连续作业，若顶进时间间隔过长，土拱 容易下塌，使顶力增大。 (8)如此反复，使混凝土套管抵达接收坑，即完成顶进过程。 挖土和运土： 挖土：顶管方向和高程的控制，主要取决于挖土操作，工作面上挖 土不但影响顶进效率，更影响质量控制，这就要求必须对挖土进行严格 控制。 工具管接触或切入土层后，应自上而下分层开挖。 结合工程实际，考虑到管道埋设土层较硬，在小掏空范围内不存在 塌方问题，因此取消工具管切土，而采用人工风镐破土，再直接将混凝 土管顶进的施工方法。 顶管方向和高程的控制，主要取决于挖土操作，工作面上挖土不但 影响顶进效率，更影响质量控制，挖土应自上而下分层开挖。 在允许超挖的稳定土层中正常顶进时，管底土基弧度在 120135范围内一定要保持管壁与原土层表面吻合，不得超挖；管 顶以上超挖量不得大于 15mm。 根据土质情况，工作面向前挖至 0.2m-0.3m 时，顶进一次，挖出的 土要及时外运。 开挖后要及时顶进，及时测量，可使顶力限制在较小的范围内。在 混凝土管每掘进 2m 打水平仪进行监测，适时进行调整。 金丽温输气管道金华-武义试验段工程金丽温高速公路顶管穿越（一）施工方案 19 运土：运土采用双轮小推车，先将土从套管内用小推车运至操作坑， 然后用桁吊从操作坑提升至地面外运。 6.3.4.7 触变泥浆减阻措施 1）压浆孔布置 顶进施工中，减阻泥浆的运用是减小顶进阻力的主要措施。管道顶 进时前 3 至 4 节放置有注浆孔的管子，不断注浆，使浆套在管子外面保 持得比较完整后，再每间隔 3 节管子放置一节有注浆孔管子用以补浆。 向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆环套，减 小管节外壁和土层间的磨擦力，从而减小顶进时的顶力。泥浆套形成的 好坏，直接关系到减阻的效果。 为了做好压浆工作，砼管节上布置有四只压浆孔，四只压浆孔成 90环向分布。压浆总管用 2白铁管，除顶管机及随后的三节砼管节外， 压浆总管上每隔 6m 装一只三通，再用压浆软管接至压浆孔处。顶进时， 要及时有效地跟踪压浆，确保能形成完整有效的泥浆环套。压浆的次数 及压浆量根据施工时的具体情况确定。 2）泥浆配制 减阻泥浆的性能要稳定，施工期间要求泥浆不失水、不沉淀、不固 结，既要有良好的流动性，又要有一定的稠度。触变泥浆的主要成分是 膨润土，掺入碱（碳酸钠）和水配制而成。顶进施工前要做泥浆配合比 实验，找出适合于施工的最佳泥浆配合比。 3）触变泥浆的配合比参考下表： 膨润土的胶质价 膨润土 水 碱（碳酸钠） 6070 7080 8090 100 100 100 524 524 614 23 1.52 23 90100 100 614 1.52 注：膨润土的胶质价测定方法如下： 将蒸馏水注入直径 20mm，容量 100ml 的量筒里，至 6070ml 刻度处； 称膨润土试料 15g，放入筒中，再加水至 95ml 刻度，盖上塞子，摇 晃 5mim，使膨润土与水混合均匀； 静置 24h 使之沉淀，沉淀物的界面刻度即为膨润土的胶质价。 4）为了在顶进完毕后使触变泥浆固结增强，可掺入凝固剂（工业六糖） 和塑化剂（松香酸钠） 。以上掺入剂的配比参考下表： 触变泥浆掺入剂配比（重量比，以膨润土为 100） 石灰膏 工业六糖 松香酸钠（干重） 水 42 1 0.1 注：石灰膏中的含水量为 110，实际石灰占膨润土的比重为 20。 减阻泥浆的拌制要严格按操作规程进行，催化剂、化学添加剂等要 搅拌均匀，使之均匀地化开，膨润土加入后要充分搅拌，使其充分水化。 泥浆拌好后，应放置一定的时间才能使用。压浆是通过储浆池处的压浆 泵将泥浆压至管道内的压浆总管，然后经由压浆孔压至管壁外。施工中， 在压浆泵处装有压力表，便于观察，控制和调整压浆的压力。 5）压浆方法 顶进施工时主要是实行同步压浆，通过砼管上的四个压浆孔压注触 变泥浆、压浆压力应以浆液能压出管壁外而压力最小为宜。压力太大， 则管壁外土体要受到扰动，造成局部坍塌，反而不利于减阻，也影响了 轴线控制；压力太小，则浆液无法压出管壁外，不能形成浆套。顶进时 可以通过观察总的压浆量与顶进距离的关系来估算压浆压力是否恰当。 金丽温输气管道金华-武义试验段工程金丽温高速公路顶管穿越（一）施工方案 21 随着顶进距离的延伸，应定期进行补压浆，补压浆通过管道内每 6m 布置的压浆孔进行，补压浆可能在每节管节顶进的间隙进行，必要时在 顶进过程中也可穿插进行。 顶进施工中，减阻泥浆的用量主要取决于管道周围空隙的大小及周 围土层的特性，由于泥浆的流失及地下水等的作用，泥浆的实际用量要 比理论用量大很多，一般要达理论值的 4-5 倍，但在施工中还要根据土 质情况，顶进状况，地面沉降的要求等做适当的调整。 6）注意事项 （1）触变泥浆送与顶进同时进行，泥浆配合比要做试验，按配合比根据 不同的土质进行适当的调整，保持泥浆的稳定性，由于顶管距离较长， 工期亦相对较长，部分泥浆可能失水，应采取补浆措施，保持泥浆减阻 的良好效果，同时要控制压浆量和压力。 （2）每个注浆孔宜安装阀门，注浆遇有机械故障，管路堵塞，接头渗漏 等情况时，经处理后方可继续顶进。 （3）拆除注浆管路后，应浆管道上的注浆孔封闭严密，对全部注浆设备 清洗干净。 6.3.4.8 沉降观测方案 在顶管施工影响范围内的路面进行沉降观测，在路面直接埋设观测 点用水准仪测定其标高。在穿越点公路两侧共设置 11 个观测点，分别设 置在公路两侧路面边缘、中央分隔带（各 3 个） 、公路两侧边沟处（各 1 个） 。基准点设置在距离管线中心 50m 附近的稳定地段，采用小木桩及红 漆喷涂标记，如下图所示。 仪器：苏一光 DSZ2+FS1 型精密水准仪；精度：0.7mm/km。 （1）本工程沉降观测应随施工进度及时进行，施工开始之前，埋设沉降 观测点并记录初读数；施工期间的沉降观测根据顶进情况进行观测。 （2）顶进过程中不间断进行观测，一般每 1 小时进行一次观测地表沉降 量，将数据及时反馈施工人，以便根据沉降量，调整顶参数。 （3）顶进的前 10m 作为试验段，采集尽可能详尽的数据，掌握在当地土 层中顶进的适宜的顶进参数，同时控制好轴线，为以后顶进创造一个良 好的导向。 （4）顶管施工时，当沉降量达到 20mm 时，必须通过注浆孔不断进行定 点补压浆，支护土体，补充失水的泥浆，直至顶进结束，补压浆的地点 和压浆量均应根据沉降观测数据来确定。 （5）顶进结束后，立即用水泥浆置换膨润土泥浆以固结土体，减少地表 的最终沉降量。水泥浆仍由管道内的压浆孔压注。 6.3.4.9 设备吊拆： 套管顶至接收坑后，穿越完毕，吊拆设备，清除管内余土，经测量 金丽温输气管道金华-武义试验段工程金丽温高速公路顶管穿越（一）施工方案 23 合格后进行主管穿越。 套管接口内封堵采用专用橡胶圈，缝隙用沥青麻丝磨平，橡胶圈必 须逐个检查，不得有割裂、破损、气泡、大飞边等缺陷。顶管结束后， 管节接口处用水泥砂浆将缝隙抹平 利用吊车在人工配合下，拆除导向支架、枕木等设施并运走顶管机。 因考虑到顶进套管施工完成后穿越工作管有一定的施工周期，为防止意 外事故发生，对于砼套管两端可采用编织袋装土码砌封都好两侧敞口端， 并做好安全警示标识。 6.3.4.10 穿越管预制 在穿越套管之前，根据设计要求，选择主管，进行布管，然后用内 对口器进行组装，组装应在穿越一侧进行，主管道长度应大于套管长度 4m 以上，且应是整根管。 管道焊接采用半自动焊，对于返修采用手工电弧焊。焊接要求执行 钢质管道焊接及验收SY/T4103-2006。所有环形焊缝组焊完毕后均须 进行 100%X 射线探伤，按 GB50369-2006 油气长输管道工程施工及验收 规范标准执行。 探伤合格后，按设计要求进行防腐补口、补伤，补口采用聚乙烯三 层结构热收缩带。防腐补口、补伤分别执行 GB50369-2006 油气长输管 道工程施工及验收规范 。防腐补口前，应对钢管表面进行喷砂除锈处理， 除锈质量应达到涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级GB/T8923 中规 定的 Sa2.5 级要求。 按设计和规范要求，对单出图穿越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 口端不再排出杂物为清管合格，停止清管。套管穿越段管道试压采用洁 净水作为试压介质，先进行强度试压强度试验压力为 9.45MPa ，持续稳 压时间为 4h，无泄漏为合格。合格后降到严密性试验压力 6.3MPa，持续 稳压时间 24h，合格标准为压降不大于 0.1MPa，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。 6.3.4.11 主管的穿越、硅管套管、绝缘支撑的安装及套管封堵 主管穿越前先进行 114 无缝钢管（硅管套管）在水泥套管内的安 装，用膨胀螺栓将其固定在套管内顺气流右侧上方 450 位置。 根据穿越预制管长度进行发送沟的开挖，长度根据现场实际需要进 行开挖，发送沟应与套管中心重合。 按设计图纸要求在穿越管段上安装绝缘支撑，按双支撑安装，每组 之间间隔为 1500mm，第一组和最后一组距离套管出口距离400mm，绝缘 支撑和管材防腐层之间用 8mm 厚的绝缘橡胶板垫起，防止在安装绝缘支 撑过程中挤伤防腐层。将已试压合格的管段用挖掘机吊入沟内，缓慢地 穿入套管中，这个过程中要注意防止绝缘支撑刮蹭套管壁导致绝缘支撑 金丽温输气管道金华-武义试验段工程金丽温高速公路顶管穿越（一）施工方案 25 位置的变化。 工作管穿越完毕，应用 500V 的兆欧表检测穿越管段与套管之间的绝 缘电阻，其阻值应大于 2M，合格后进行套管两端封堵。 套管两端封堵方法为：按照套管与主管的实际偏心环形空间形状制 作 20mm 厚木质挡板，安置在最外端 HDPE 支撑块处，外面空间用 240mm 厚砖砌封堵，最后用 140mm 沥青麻丝封堵，并按要求设置通气管。 穿越完成后，按数字化管道管理办法及时进行数据采集工作，保证 数据采集的真实性、完整性。 6.3.4.12 降水措施 本地区地下水位高，为防止过度降低地下水位造成公路路基下沉， 同时确保施工正常进行。在顶进操作坑和接收坑分别预设积水坑，采用 明排水的方式用污水泵将积水及时排除坑外。在施工过程中，排水要连 续进行。积水坑的设置如图 7 中所示。 公路路面 顶进坑接收坑 图 7 积水坑排水 沉井底部积水坑沉井底部积水坑 6.3.4.13 砼管封堵、地貌恢复 1）主管穿越定位后，可作临时封堵，待连头工序进行完毕后，按设计 要求进行正式封堵。 2）经甲方或监理进行隐蔽工序验收后，进行分层夯填 ，并做地貌恢 复。 3）顶管完成后,在公路两侧各设一个穿越标志桩。 4）地貌恢复完毕后，报请有关部门验收。 5）在穿越主管工程完毕后，应进行工作坑回填，回填土应夯实，恢复 两侧原有地貌。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。 6.3.4.14 附属工程 在回填的过程中，按照设计的要求，排气管应固定到套管上，每处 排气管的长度为 10m，在排气管四周围上保护网，保护网由镀锌钢丝蒺藜 围成，详见顶砼套管穿越公路、铁路典型图 （DWG-0104PL01-06） 。同 时完成其他附属工程的安装。 7 质量控制 7.1 顶管的质量要求 横向贯通偏差：允许偏差不宜大于套管长度的 1%。 高程贯通偏差：顶进长度大于 42m 的套管，允许偏差不宜大于 200mm。 地面隆起最大极限：允许偏差20mm。 地面沉降最大极限：允许偏差20mm。 第一根套管顶进中心线偏差不应超过管长的 3%，初始顶进中，每 金丽温输气管道金华-武义试验段工程金丽温高速公路顶管穿越（一）施工方案 27 顶进 300mm 应检查一次，正常顶进后，每顶进 1m 至少应检查一次，顶 进位移纠偏时，每次纠偏角度不能过大，可根据管径、顶进长度和土 质情况确定，一般在 5-20之间为宜。 7.2 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，或后背墙发生倾斜，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 1m 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。 7.3 顶管质量控制 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 点向坑内吊设两根铅垂线，若管首端通过中心点的铅垂线和上两铅垂线 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。 8 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： 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，以防产生相反结果。 顶木