高速引道顶管穿越施工方案

1、河南省南水北调受水区周口供水配套工程施工四标段穿越高速引道顶管施工方案批准：审核：编制：宁夏回族自治区水利水电工程局周口市南水北调配套工程施工四标项目部二 O一三年一月十日目 录1工程概况12施工组织12.1 施工组织机构12.2 班组人员配备12.3 施工进度计划23施工技术措施23.1 主要施工方法23.2 施工准备33.3 场地清理33.4 场地排水43.5 顶管穿越施工平面布置图43.6 操作坑开挖及处理43.7 顶管抗力挡墙安装63.8 设备安装63.9 套管顶进83.10 套管连接83.11 套管接口处理83.12 复测检查93.13 管道组焊及穿越93.14 单体试压93.15

2、套管管口封堵103.16 标志桩埋设和地貌恢复114、质量控制115、质量措施115.1 基坑安全管理措施：115.2 受限空间管理措施：125.3 交通安全管理措施135.4 开挖和地下扰动施工安全措施135.5 吊装安全措施：131. 工程概况周口市供水配套工程共布置输水线路3 条，均为有压重力流输水线路，管线总长66.11km，输水流量为 4.3m3/s 。输水线路沿线共布置穿越工程48 座，其中穿河渠11 座，公路 31 座，铁路 6 座。设置阀井 174 座，镇墩 220 个。本标段工程位于周口商水县境内，起点为商水县张庄乡葛庄、干线桩号 110+252.000 处，终点为商水县张庄

3、乡张庄、干线桩号 116+060.000 处。该标段管线总长 5.81km，管径为 DN2400，管材为 PCCP。有建筑物 3 座，分别为穿新枯河倒虹吸 1 座；穿越跨高速引道顶管工程 2 处；阀井、镇墩及设备安装等。主要工作内容包括33：土石方开挖 45.22 万 m, 土方回填 41.49万 m，混凝土浇筑 0.283万 m，PCCP管（管径 DN2400）施工铺装 5.784km。穿 越 道 路 顶 管 共 有 两 处 ， 桩 号 分 别 为 112+914.878112+969.878 段 、 114+016.268114+076.268 段。顶管采用 DN3000钢筋混凝土管，单节

4、长度为 3m，内套 DN2400钢管，壁厚 28mm。穿越形式为钢管外套钢筋混凝土管型式，输水钢管内径 2400mm，外套管内径 3000mm，输水钢管管材为 Q235级钢材，管道内采用焊接钢丝收缩水泥砂浆衬砌防腐，管道外采用四油三布特加级防腐。顶管形式详见河南省南水北调受水区周口供水配套工程10 号分水口门供水工程施工 -4 标穿越道路工程施工图2施工组织2.1 施工组织机构由项目部对土建分包单位招标，成立专业顶管穿越作业队，负责本工程线路所有顶管穿越公路工程，根据公路顶管作业面的数量设置顶管作业班组。顶管作业队设队长1 人，副队长 1 人，技术员 1 人，现场管理 2 人，测量施工员 2

5、人，HSE管理员 1 人。顶管作业队管理人员对各个顶管穿越作业点实施指导、监督管理工作。2.2 班组人员配备1 个施工班组作业人员配置：班长 1 人，专职监督员 1 人，综合管理员 1 人，挖掘机操作手 1 人，吊车司机 1 人，顶管机操作手 1 人，发电工（兼电工） 1 人，起重工 1 人，掘进工 4 人，运土工 4 人，配合工 2 人。管道的焊接由穿越所属线路施工台班施工。2.3 施工进度计划每条高速公路穿越施工的作业周期安排如下：1、测量放线： 2 天。包括穿越处的定位测量放线，标高测量，作业场所平面布置放线等。由顶管队测量施工员负责。2、作业坑开挖： 5 8 天。包括平整作业面、机械开

6、挖、作业坑人工修整、安全防护等。由顶管小队现场管理员负责安排，顶管小队作业班组操作。3、设备进场安装调试： 1 天。包括发电设备，顶管设备，排水设备，起重设备，照明设施等。由顶管小队作业班组负责。4、套管进场： 1 天。由顶管小队现场管理员负责提前报计划，项目部物资供应部负责供应到现场，可在作业坑开挖时套管同时进场。5、顶管作业： 2530 天。由顶管小队作业班组负责。6、穿越管道预制： 3 天。包括组焊、单体试压、 防腐等。可在顶管穿越期间完成施工。7、穿越就位： 23 天。包括支撑块安装，吊装就位，套管端封堵等。8、清理出场： 1 天。包括拆除顶管设备、安全防护，清理现场等，由顶管小队作业

7、班组负责。穿越管道预制及穿越就位后的清理另行安排。3施工技术措施3.1 主要施工方法采用人工掘土，轴向液压千斤顶配以液压站的方法。使用挖掘机开挖顶管操作坑和接收坑，人工修整，吊车下设备和套管，30-50Kw 发电机供电，千斤顶后方设置抗力挡墙，并对抗力挡墙后的坑壁进行加固处理（自然土钢结构板或钢筋混凝土钢结构板）。顶管时，先由人工在套管前端掏土，再用电动油泵驱动千斤顶顶进套管，待套管顶进后再继续人工掏土，如此循序渐进，直至穿过公路为止。顶管挖掘出的土石方采用人力手推车从套管内运送至管口，再用卷扬机提升出操作坑。顶管完毕后进行穿越段管道安装，拟采用先部分预制再穿管，穿管后继续预制其余部分再连头穿

8、管的方法。管道穿越就位后进行试压，试压完毕后进行套管封堵、回填等工作。顶管施工工艺流程施工准备测量放线场地清理场地降排水作业坑开挖设备安装就位套管顶进施工套管接口处理主管道穿越套管管口封堵标志桩埋设管道进场组对管道焊接防腐补口地貌恢复3.2 施工准备开工前办理公路穿越施工许可证、征地等手续。确认穿越段内是否有地下管道、光（电）缆等设施，若有，设定警戒线范围，设置警示标志，采取相应的保护措施。维护保养机具设备。测量顶管施工测量由专业测量人员现场测量并用白灰放出穿越套管中心线，根据中心线确定操作坑开挖位置，并绘出穿越施工断面图。根据现场情况测放出施工作业带边界线，顶管穿越施工作业带宽度 16m，作

9、业带长度为 40m（不包括组焊管道的场地） ；放出套管顶进工作坑的开挖边界线，并根据套管埋设深度确定作业坑深度。顶管工程的测量工作是整个顶管工程质量的关键，它的实施好坏将直接影响到管线线形的平顺，甚至影响到顶管的顺利贯通，因此需精心实施，确保无误。顶管测量包括高程测量和左右偏差测量两部分。高程测量方法：在地面上把永久性水准引测至井边，通过垂直吊钢尺引测至井下，设临时水准点，再在管道内架设水准仪测至机关内标靶，即可知道机头高程偏差。此水准还可从机头测出来，闭合差按二级水准控制。左右偏差测量方法：在后座设一台激光经纬仪，在满足通视的条件下，直接看机头内标靶就可知道左右偏差。3.3 场地清理对作业带

10、内的植被进行清理，并进行平整碾压处理。设置施工作业占地边界警戒线。3.4 场地排水操作坑开挖前对场地采取排水措施：操作坑内的排水采用在操作坑的一角挖集水坑，用潜水泵抽水的方法。作业坑周围距作业坑 1m 处挖排水沟，沟深 0.2m、宽 0.3m，将雨水和操作坑内抽出的积水引进公路边沟。3.5 顶管穿越施工平面布置图吊管机公路操 作 坑移动电站施工安全通道顶管穿越平面布置图3.6 操作坑开挖及处理测量放线后，在公路两侧挖顶进操作坑。112+914.878112+969.878 段操作坑深度达9.5m，该操作坑采用阶梯式开挖。放线尺寸为12.5 12.5m，分 2 个台阶进行开挖。底层操作坑尺寸为

11、54m。作业坑开挖点应离公路边沟边缘10m，以保证公路路基边坡的稳定。操作坑的二层和三层采用钢筋混凝土护壁，厚 300500mm，第一层采用搭钢架管和竹跳板支撑坑壁。操作坑四周设钢性围栏，警示标志，操作坑内设爬梯至一层平台。操作坑底在角落设 500 500500 集水坑一个。 114+016.268114+076.268段操作坑深度为6.4 米，开挖时也采用阶梯式开挖，开挖尺寸同上，只是少了下面一个台阶，其余一样。安全通道作业平台二层平台底层操作坑集水坑套管顶进面操作坑平面图厚300500钢筋砼护壁安全通道提土作业平台套管顶进面厚500钢筋混凝土操作坑纵断面图安厚300500全钢筋砼护壁通提土

12、作业平台道操作坑横断面图3.7 顶管抗力挡墙安装顶管千斤顶的后支撑可根据土壤具体情况而定。基坑土壤胶结比较好，可以采用枕木和钢板制作完成。基坑土壤含水率较高，土壤的稳定较差，则可选用素混凝土挡墙或钢筋混凝土挡墙。不论采用哪种形式的挡墙，都必须保证挡墙埋入坑底的深度。如果采用混凝土挡墙，混凝土的标号一般情况下选用 C20。3.8 设备安装在操作坑内安装轨道、顶管设备等并进行顶管。顶管轨道的中心线和千斤顶的中线必须与穿越套管的平面中心线三线重合。设备安装就位前，应再次确认作业坑开挖的深度是否达到设计要求，作业坑底部是否平整。 轨道安装时将发送轨道固定在操作坑底部并校正其方向，保证两轨道之间的中心线

13、与设计穿越套管中心线在同一垂直面上， 两轨道之间的间距为 0.8m，轨面与基坑底部之间的高度为 0.12m，顶管机的尾部要紧靠在抗力挡墙上。传力板采用钢板制作，作用是将顶管机的顶力均匀的分布在套管上，保证套管受力均匀，传力板的中心线与套管中心线、顶管机顶进油缸中心线在同一直线上。传力板的高度为 0.55m，就位后传力板的顶部应在套管的 1/4 高度范围内。 顶管机安装在轨道上，顶管机尾部应紧靠在抗力挡墙上。 工具切屑管的安装为保证顶进过程中，套管前面端部的切屑阻力，需要在第一根套管的前端安装工具切削管，工具切屑管采用 =10mm的钢板卷制而成，切屑管的长度约0.5m，工具切屑管的外直径与套管的

14、外直径相同。工具切削管前受力板传力轴千斤顶抗顶进套管力挡墙导向轨道后受力板千斤顶支撑轴轨道支撑枕木|轨道、传力板组装图3.9 套管顶进顶管设备全部安装到位后，即可开始安装第一节套管，并连接传力板、传力轴。第一节套管紧贴前壁，开始挖土，挖到约 0.2m 时就进行第一次顶管。第一根管顶进方向的准确性是顶管，在顶进之前先校核套管中心线与管道设计中心线的偏差，其位置偏差不得超过管长的 1.0%。同时测量套管管顶埋深是否达到设计要求。套管顶进作业按照掘进开挖顶进主油缸回收主油缸添加顶铁掘进的顺序循环进行。套管顶进施工采用人工掘进，电动油泵驱动顶进，人工掘进时只能在工具切屑管内进行，严禁超前开挖掘进，如需

15、要超前开挖，超前开挖掘进长度不超过 0.3m，开挖完成后应立即顶进套管。挖掘出的泥土采用小车运送出套管，然后采用小型卷扬机将泥土运送出操作坑。按照上面的顶进程序， 逐根顶进套管直到套管到达接收工作坑， 然后卸下工具切削管，撤出顶进设备。套管每顶进1.0m 都必须进行一次顶进方向检测，发现偏移及时纠正。方向纠偏可以在工具管的前端底部支垫楔形垫块逐渐进行方向纠偏，方向纠偏量每次不能超过520。套管顶进允许偏差：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 30m-42m 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

16、平偏差不应大于套管长度的2%。在进行顶管穿越施工时， 对于公路下面层位内存在的岩石层，可以采用风镐钻掘开挖。3.10 套管连接当第一节套管顶进完后，缩回千斤顶并撤出传力板和传力轴，然后用吊车放下第二节套管到轨道上，安上传力轴和传力板后继续顶进作业。如此重复进行直到完成全部套管的穿越作业。3.11 套管接口处理套管顶进过程中，钢承口套管与套管之间加设橡胶圈作防水处理。套管全部顶进后套管间的内接缝用素混凝土或沥青麻丝封堵。3.12 复测检查套管顶进完毕后， 对套管中心线进行复测， 有偏移时修正穿越管道段施工测量成果表，以为下一步的管道安装提供准确的数据。3.13 管道组焊及穿越（1）在预制场上进行

17、穿越管段预制，用外对口器组对，半自动焊接工艺。穿越段管道的组焊要求与主干线相同。（2）焊接完成后，应立即联系检测单位进行100%的超声波探伤和100%射线探伤检查，检验标准与主干线相同；随后进行补口补伤，要求与主干线相同。（3）二级以上的公路穿越段管道需要单独试压：强度试验压力为9.45MPa，稳压时间4h；严密性试验压力为6.3 MPa，稳压时间24h；介质为无腐蚀性的清洁水。经检查试压合格后，放掉管内余水，撤除试压设施。试压详见3.14 节。（4）管道安装就位：试压工作完成后，按照储 -7920 带套管公路穿越通用图进行支撑块安装，然后用吊车抬吊穿越管段，前面用卷扬机拖拉穿越就位。（5）管

18、道就位后向监理报验，进行检查，技术人员填写隐蔽工程记录，及时签字认可。3.14 单体试压按照设计文件及施工标准规范的要求，二级及二级以上的公路穿越管段应进行单体试压。试压在管道预制完成后进行。强度试压介质采用水罐车拉运洁净水。强度试验压力9.45MPa，稳压 4 小时以管道无变形、破裂，压降小于0.1MPa 为合格；强度试验合格后采用低点排水法排除管道内的水。严密性试验采用压缩空气，严密性试验压力6.3MPa，稳压24 小时，以压降小于 0.09MPa为合格。严密性试验完毕后采用管道上部的放空排气阀排除管道内的压缩空气。试压系统见下图：压力表压力自动记录仪温度计强度试验示意图压力表加压进水打压

19、泵灌水水泵接水源( 排水)压力自动记录仪温度计加压进水打压泵水泵灌水接水源( 排水)严密性试验示意图3.15 套管管口封堵主管道安装就位试压合格后，按照储-7920 带套管公路穿越通用图进行套管封堵。封堵方法见下图：3.16 标志桩埋设和地貌恢复公路穿越两测埋设穿越标志桩。穿越旁的线路转角桩，可代穿越标志桩。标志桩的埋设和地貌恢复详见线路工程标志桩埋设和地貌恢复要求。4、质量控制4.1.测量控制：在进行穿越测量过程中，应认真测量并绘制穿越断面图，掌握顶管穿越断面情况，防止在顶进过程中因测量误差出现顶进曲线偏移。4.2.控制点测量，对控制点高程和坐标进行严格定位和控制。4.3.顶进过程中，穿越轴

20、线的高程控制，穿越轴线高程应严格按设计曲线顶进。4.4.基坑开挖时，应将基坑起始位置开挖在远离公路边沟1.5m 以外，防止基坑塌方，放坡严格按照要求进行，基坑开挖完后必须进行坑壁支护。4.5.顶进套管时，套管顶埋深应满足设计要求。4.6.超前开挖时，开挖孔洞不能稍大于套管外径。4.7.主管道的质量控制按照主管道施工质量控制要求进行。4.8.每顶进 1.0m 进行一次方向测量，发现偏离应立刻采取措施进行纠偏处理。4.9除采取以上质量措施外，其余按照质量计划、质量检验计划及有关标准规范的有关章节要求执行。5、质量措施5.1 基坑安全管理措施：1）由有资质的土建工程师提供的技术计算书，包括基坑护壁的

21、设计计算、护壁厚度的选择、安全系数的计算、钢筋与混凝土的选择、四木架基础的选择等；2）土建工程师和监理必须在现场监督混凝土护壁的钢筋绑扎、护壁的厚度、支模和浇注等关键工序，必要时对混凝土强度取样检查；3）成形后的基坑的要有由土建工程师的定期检查，检测其位移做好检查记录，特别时雨后必须进行基坑检查后才允许进入基坑作业；4） 基坑四周 2 米禁止堆放材料和停放设备；开挖出来的土不允许堆在作业坑四周以免加大支壁的侧压;土质较差或是路边的作业坑应考虑选择圆形支壁,顶管套管用可靠的楔子固定 , 以防滚动 .5）基坑四周必须设置足够强度合适的硬围护（上护栏、中护栏和踢脚板）；6）超过2 米的基坑按高空作业

22、防护标准执行，施工平台必须有足够强度的防护栏杆和全身式的安全带，在吊装过程，顶管内的监护人员和下层操作人员应站在落物碰不到的地方；7）基坑内设置合适的上下通道上下通道尽量不用直爬梯，使用笼式直爬梯，8) 在作业坑四周筑围堰，防止雨水倒灌入基坑，并在坑内配备专门抽水泵及积水池.5.2 受限空间管理措施：1）任何进入基坑和进入顶管内的作业按受限空间进入程序执行，由顶管负责人签署受限空间进入许可证；2）受限空间进入人员、负责人员、监护人员必须经过受限空间培训；3）每天按要求做好的安全交底和班前会等；做好进入人员的进入记录，进入人员和监护人员必须有合适的通讯联络方式，监护人员不能离开岗位；4）必须保证

23、基坑的强制通风，并定期做气体检测,根据测试情况可递减为只要进入前测试；包括氧气浓度，一氧化炭、可燃气体和爆炸性气体检测等.顶管长度超过50 米时，强制通风。5）保证顶管现场配备必要的急救设施，包括吊篮、安全绳、担架、急救箱及紧急联络电话等 ,保证在紧急情况进行施救;6）电源绝缘和接地良好，必须使用36 V的安全电压电压（在潮湿的地方使用12V 的安全电压）并有合适的漏电保护等；所有的照明灯具必须是低压，密封，防水的;所用的配电箱尽量设置在地面上，不要带入坑内，并有防水功能8）作业人员配备必要的个人防护用品，包括绝缘带钢头的长靴,包括合适的雨衣，合理安排顶管内工作人员的劳动时间,顶管在顶进时 ,里面不允许有人 .9）禁止管坑边缘1 米内存放设备，以防落物伤人。5.3 交通安全管理措施1） 在公路两旁划定施工作业带，并设警示围护，若需要时，在围挡上安装闪烁信号灯以在夜间警示人们及车辆；2） 在施工区周围位置设立“前方施工，车辆慢行”和“施工区域禁止外人进入”提示