京珠高速顶管穿越施工方案

PAGEPAGE12编号：LZC-JS-01兰郑长成品油管道22标段顶套管穿越京珠高速施工方案（长沙支线CSA077～CSA078）编制：李飞鹏审核：张秀批准：唐彬管道一公司兰郑长第二项目部二OO九年四月三十日1、编制依据1.1设计图纸1.1.1CSA077—CSA078号桩京珠高速公路顶管穿越施工图线—L5571.1.2单管顶混凝土套管穿越公、铁路通用图线—L1991.2国家现行的法令、法规，地区行业颁发的安全、消防、环保、文物等管理规定1.3施工技术标准及验收规范1.3.1兰郑长成品油管道工程第22标段线路工程施工组织设计1.3.2《石油天然气管道穿越工程施工及验收规范》SY/T4079-951.3.3《输油输气管道线路工程施工及验收规范》SY0401-981.3.4《油气长输管道工程施工及验收规范》GB503691.3.5《长输管道阴极保护工程施工及验收规范》SYJ4006-901.3.6《钢质管道焊接及验收》SY/T4103-20061.3.7《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-971.3.8《现场设备、工业管道焊接施工及验收规范》GB50236-981.3.9《石油天然气钢制管道无损检测》SY/T4109-20052、套管穿越管道埋深及位置断面图3、工程概况3.1概况兰郑长成品油管道22标段在长沙支线CSA077～CSA078桩之间(里程:12.115～12.185Km)穿越京珠高速公路，顶管长度60m。采用钢承口混凝土套管D1200mm，单节长度2000mm，厚度150mm的III级钢筋混凝土套管，穿越道路管材选用Φ406×6.4mm，设计压力4.0MPa，L360直缝电阻焊钢管，采用三层PE加强级防腐。穿越点高速公路里程为169Km+600m。3.2地质条件第一层素填土，主要成分为粉质粘土，为人工填筑而成，层厚1.0m。第二层耕土，厚度0.6m，第三层粉质粘土，硬塑，局部可塑，局部含有石英砾岩角砾，粒径一般为2～5mm，含量约2～3%，局部含少量铁锰质结核，场地均有分布，层厚8.6～9.0m。套管设计在第三层粉质粘土中穿过。3.3地下水地下水埋深2.0～3.0m，场区地下水类型为松散岩类孔隙潜水和基岩裂隙水。3.4穿越方式采用钢筋混凝土套管顶管方式穿越，顶管穿越套管长度为60m，穿越层位为粘土，套管底标高52.4m，采用F型钢承插口钢筋混土套管III1200×2000×150。4、工程技术要求管道采用φ406×6.4L360MB直缝电阻焊钢管。管道外防腐采用三层聚乙烯加强级防腐，补口采用普通聚乙烯三层结构热收缩套补口。顶管穿越段管道应单独试压，以清水作为试压介质，先进行强度试压，试验压力6.0MPa，稳压4h，合格后降到严密性试验压力4.0MPa，稳压24h，压降不大于1%试验压力值且不大于0.1MPa且管道无异常变形、无渗漏为合格。管道试压前必须采用清管器进行清管，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。5、施工方法采用顶管的方法施工，顶管作业不阻断交通。5.1方法简介顶管穿越施工设备主要包括千斤顶、高压液压站、工具管、顶铁及运土设备等。施工前开挖工作坑，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。5.2顶力计算工程施工采用1200×2000×150－Ⅲ钢筋混凝土管。根据总顶力经验计算公式F=n·G·L其中n——土质粘住系数G——每米套管自重L——顶管长度每米套管自重=材料密度×每米套管体积=2.45×103kg/m3×π×1.35×0.15=1.56t顶管长度60m总顶力=n·G·L=2.5×1.56×60=234t根据以上计算，结合我公司设备情况，本穿越地段穿越采用2台200吨电动液压千斤顶进行施工。6、施工工艺流程图施工准备施工准备测量放线作业坑开挖作业坑处理工作面挖土挖土地测量纠偏放线安装管节轨道及设备安装顶进顶进退程加顶铁管内运土土方提升弃土 7、主要工序施工方法及措施7.1施工准备1）组织施工人员熟悉施工图，进行技术交底，探讨施工质量保证措施。2）开工前预先与公路主管部门联系，按照路政部门的要求办理穿越施工手续，按照路政部门的要求设置相应的警示标志。3）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。4）顶管设备、配套设备及各种机具材料准备齐全。7.2修施工便道根据现场情况，顶管作业坑设置在高速西侧，在穿越点修筑一条施工便道，便道宽度4m，长度150m，拉运山皮土铺垫300mm厚，用推土机碾压平整。7.3场地平整、测量放线1）根据现场情况，在工作坑一侧平整出一块宽30m，长32）测量放线a根据设计给定的控制桩位，用全站仪放出穿越中心轴线，并定穿越中心桩，施工带边线桩，撒上白灰线。b放线同时放出操作坑与接管坑的位置和开挖边线。c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。7.4作业坑开挖1）根据设计要求，在穿越道路两端各开挖一个工作坑，一个作为作业顶进工作坑，另一个为接收工作坑。2）操作坑宽度为4米，长度为7m。3）工作坑的深度3.0m，工作坑的开挖以机械为主，人工配合进行。作业坑开挖后，采用钢板桩围护操作坑四壁，并配合井点和明排水等措施可有效的防止地下水的涌入和塌方对作业的影响。拉线及钢桩拉线及钢桩千斤顶及轨道A向钢板及钢桩A向基础和垫层井管井点基础降水示意图注：水井选用当地钻井设备和材料进行施工。当施工现场无地下水时不采用降水措施。4）在挖作业坑时，后背墙的原土层不得破坏，为避免由于顶进力量大7.5顶管设备安装就位1）设备下坑前，要对已挖好的坑基进行测量找平，符合技术要求。2）作业坑处理完毕，用吊车安装后靠背钢挡板，支撑托架及推进轨道等，测量校正导轨面，保证套管中心线与设计中心相吻合，保证施工精确度。3）安装刃脚刃脚装于首节管端部，刃脚由遮板、尾板、环梁和肋板四部分组成，刃脚遮板长度30cm,遮板端部呈20°～30°角，尾板宽度15～20cm。1—遮板2—尾板3—套管壁4—环梁5—筋板4）安装管节管节安装下坑前应先进行外观检查包括管端面的平直度，管壁表面的光洁度及端面上有无纵向裂缝，检查合格的管子用吊车吊到顶管工作导轨上，准备连接顶进。详见顶管穿越示意简图.5）千斤顶着力点被顶管端面上的部位是离管底1/3管径处。故千斤顶下面需要搭台，千斤顶采用2只，但要按管中线对称布置。管道前端面安装刃角，起切土的功能，减小顶进阻力，控制塌方。管道顶进时所用顶铁包括环形顶铁，方顶铁和横铁。环形顶铁安放在管端面处，它的内、外径尺寸要与管端面尺寸相适应，厚度300～500毫米。它的作用是使方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。方顶铁是在顶管过程中调节间距的垫铁，因此方顶铁的长度要根据千斤顶的冲程、管节长度而确定。方顶铁的两顶端面严格要求平整与平行，若达不到这一要求时不可使用。因为顶端间不平行，在作业时容易发生顶铁外弹。顶管横铁安在千斤顶与方顶铁之间，将两只千斤顶的顶推力传递到两侧的方顶铁上。横铁断面尺寸300×300毫米，长度为1.8米。制做时，要求工作面要平行和平整。1.边坡2.套管3.环向顶铁4.纵向顶铁5.横向顶铁6.千斤顶7.集水坑8.钢靠背墙9.基础7.6顶管作业1）顶进操作要坚持“先顶后挖，随顶随挖”的施工原则。千斤顶顶进一个冲程后，千斤顶复位，在横铁和环形顶铁间装进合适的顶铁，然后继续顶进。顶铁安装应平直，顶进时严防偏心，以免使顶铁崩出伤人。顶进时注意油压变化，发现不正常时立即停止顶进，并检查原因。千斤顶活塞伸展长度应在规定范围内，以免损坏千斤顶结构。在整个顶进操作中应坚持连续作业，若顶进间隔时间过长，土拱容易下塌，使顶力增大。2）挖土顶进管节的方向和高程的控制，主要取决于挖土操作，对挖土严格要求如下：a必须在规定的范围内开挖，不得超挖，管底土基弧度在120°～135°范围内一定要保持管壁与原土层表面吻合，不得搅动管底下部的地基土。b根据土质情况，在套管每顶进0.1～0.2米时，向前挖一次，坚持先顶后挖，避免塌方。c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。d运土采用小车运土，从工作面挖下来的土，要及时通过管内用小推车水平运输至工作坑内，然后垂直提升至地面。7.7设备吊拆当套管顶进至对面接管坑时，套管穿越完毕，吊拆设备，清除管内余土，进行误差测量。进行主管穿越施工。滑车滑车套管道木顶管机公、铁路接收坑滚轮支架安装图7.8穿越管预制滚轮支架安装图1）在穿越套管之前，根据设计要求，选择主管，进行布管，然后用外对口器进行组装，组装应在穿越一侧进行，主管道长度应大于套管长度4m2）组装焊接技术要求应同一般地段相同，管道对口、焊接、防腐施工技术要求及质量保证措施见《22标段线路施工组织设计》第1.3主要工序施工技术措施。3）4）探伤合格后，按设计要求进行防腐补口。5）按设计和规范要求，对组焊完的管道进行单独水压试验。强度试验压力6MPa，稳压4小时，严密性试验压力4MPa，稳压24小时，压降不大于1%且不大于0.1MPa且管道无异常变形、无渗漏为合格。升压时在达到最高压力30%和60%时要分别停泵15分钟，经检查无泄露后继续升压。7.9主管的穿越1）主管穿越需要开挖一条发送沟，发送沟长度72m，底宽1.2m，深度2.6m（与套管底部标高相同），坡比1：0.5。2）将已试压合格的管段用两台吊管机配合一台单斗吊入沟内，在管前端安装滚轮支架，按设计图纸要求安装好套管与主管之间的支撑块缓慢地穿入套管中。3）按设计要求进行套管与主管之间的封堵工作和阴极保护工作。7.10回填、恢复地貌1）在穿越主管工程完毕后，应进行回填，靠近公路侧的回填土应分层夯实，恢复边沟、排水沟等道路设施。2）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。8、质量控制与误差校正8.1质量控制1）顶管的质量要求顶管中心线允许偏差不得超过顶进长度的1.5%，顶进位移纠偏时，每次纠偏角度不宜过大，一般在5′～20′之间为宜。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：a由于两侧千斤顶的顶力不对称，或后背发生倾斜，造成中线左右偏离。b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。c顶管的端面或后背上下部位的土壤承载力相差较大。d导轨安装有较大误差。e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，首节套管每隔0.3m测量一次，顶进正常后（约2根套管）每隔2m测量一次，套管位置发生顶偏移时，要及时采取校正措施。3）顶管质量的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。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垂球线，若管首端通过中心点的垂球线和上两垂球线在一条直线上，则顶管方位是准确的，否则存在偏差。8.2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，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：1）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2）顶木校正法：当偏差大于20毫米或者用挖土法校正无效时，可用圆木或方木一端顶在管子偏离设计中心的一侧管壁上，另一端装在垫有钢板或木板的管前土壤上，支架稳固后开动千斤顶，利用顶进时顶木斜支管子所产生的分力，使管子得到校正。3）加垫块校正法：即在顶管末端与顶铁间的适当位置垫上一块相应厚度的楔形钢板，使顶铁和管间形成一角度，顶进时可使被顶管得到纠正。9、套管穿越施工机具配置序号名称规格数量用途1液压千斤顶200吨2台顶管穿越2液压站-1台动力3单斗挖掘机PC-2201台挖土方4汽车吊车8t1台吊装5柴油发电机30kw1台动力源6中巴车16座1辆接送职工7工具房-1座物品堆放8DN50污水泵-2台基坑降排水9空气压缩机CV—6/8一台通风及喷水10、人员配备（不包括管线安装）序号工种人数序号工种人数1队长12技术、质量、HSE33测量14机械25管工26电工17起重18电、气焊19司机110炊事员111操作工12合计26人11、安全保证措施11.1施工现场操作坑比较深，应在坑内设置逃生梯，并严密注意沟壁的稳定状况，防止产生塌方伤人。11.2注意现场的安全用电。必须由专业电工进行电工作业，要时刻注意线路是否漏电。11.3试压要有专人负责，严格按照试压方案去做，要做好试压时安全防护工作。11.4穿越施工要由专业起重工指挥吊装，要