长输管道项目顶管穿越公路施工方案.docx
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长输管道项目顶管穿越公路施工方案
长输管道项目顶管穿越公路施工方案
1、概述
本工程顶管穿越主要包括干线非单出图顶管穿越土路、砂石路及水泥路合计10处,支线非单出图顶管穿越土路、砂石路及水泥路合计3处。
以及单出图部分顶管穿越二广高速、国道G207、省道S317及沪昆高速。
2、施工流程
3、施工方案简述
3.1本方案论述的施工方案均为人工顶管法。
3.2通常情况下,公路非开挖穿越施工方式为顶砼套管顶进穿越。
3.3通常情况下,砼套管顶进方法均为机械顶进+人工开凿联合作业。
4、施工准备
4.1技术准备
(1)根据设计图纸要求、工期需求、外部环境影响等编制专项顶管施工方案,并上报监理单位、建设单位审核审批。
(2)根据专项顶管施工方案编制作业指导书,并上报监理单位审核。
(3)根据作业指导书编制技术交底记录与HSE交底记录,并由技术管理部门与HSE管理部门向作业机组现场交底,所有参加现场交底人员均需签字确认。
(4)根据施工验收规范及设计图纸,编制专项质量检验计划,并上报监理单位、建设单位审核审批。
(5)专项质量检验计划中应明确顶管作业、管道穿越作业、土石方作业、地貌恢复作业等所有包换工序的明确质量要求,并由技术管理部门编制质量交底记录向作业机组现场交底,所有参加现场交底人员均需签字确认。
4.2人力资源准备
(1)根据工程实际需要、工期要求,配置合适的管理人员、作业机组施工人员,并明确所有管理人员及施工人员进场时间计划。
(2)明确所有管理人员、作业机组的各自职责,使之有效的衔接。
4.3设备资源准备
根据工程需要,配置适用于施工的设备资源,并编制设备进场时间计划。
4.4物资准备
(1)物资准备包括甲供物资及乙供物资。
(2)由技术管理部门根据设计图纸及专项顶管施工方案,编制物资需求计划,并根据与工程管理部门结合的意见在物资需求计划中明确各项物资的进场时间计划。
(3)由物资采办部门根据技术管理部门提供的物资需求计划明确物资的属性:
1)甲供物资需由物资采办部门重新编制物资需求计划上报监理单位及建设单位审核合格后,申请物资调拨令,随后组织甲供物资拉运进场。
2)乙供物资需由物资采办部门编制采购计划及相关程序,组织乙供物资进场。
4.5施工现场外部环境准备
(1)按照工期计划,配合建设单位办理或直接办理道路通过权,并签订相应的补偿协议后,根据施工合同由付款单位支付补偿款。
(2)技术管理部门与工程管理部门的专业人员共同详勘施工现场,确认施工现场有无地下或地上障碍物,如有,则需通知政策处理人员办理相关手续。
4.6工程HSE准备
(1)由HSE管理部门、技术管理部门、工程管理部门专业人员详勘施工现场,共同查找及分析风险源,进行现场风险识别,同时共同议定应对措施,并记录在案。
(2)由HSE管理部门根据现场详勘资料编制专项HSE监督计划,并上报监理单位、建设单位审核审批。
(3)由HSE管理部门负责定制施工现场风险识别牌,并搁置在施工现场显眼的位置,以便于每日进入施工现场的所有人员观看。
(4)由HSE管理部门采购足够数量的标准安全警示牌、荧光警示带、荧光安全岛等警醒标志,并布置在施工现场。
(5)根据施工现场的详勘情况,现场确定是否设置硬性防护措施(钢制脚手架防护墙)。
5、测量放线
5.1根据设计给定的控制桩位,用RTK定位系统在施工现场标记顶管中心轴线、管道中心线、施工场地边线、进场通道边线、施工作业带边线、发送沟边线等。
5.2工作井及接收井放线定位,同时标记放坡开挖边线。
5.3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、修筑进场通道及施工场地
6.1修筑进场道路
6.1.1修筑工作井一侧进场道路
6.1.1.1顶管穿越等级公路时修筑工作井一侧进场道路
6.1.1.2通常情况下,工作井一侧的进场道路直接与顶管公路相连(需与公路管理部门商定管理开口位置),然后用钢制桥排(1.2m×4.5m)铺垫而成。
钢制桥排制作简图
6.1.1.3顶管穿越高速公路工作井一侧进场道路
6.1.1.4通常情况下,利用已建碎石路或机耕道扩建而成,如现场没有可以利用的碎石路或机耕道时,则需新建进场道路。
6.1.1.5进场道路结构
(1)第一档施工现场为旱地时修筑进场道路流程:
集中收集耕植土(收集厚度不小于300mm)→路面碾压平整→块石层铺设(300mm)→碎石层铺设(100mm)→路面碾压平整→开挖两侧临时排水沟。
(2)第二档施工现场为水网时:
1)修筑进场道路均用钢制桥排铺设而成。
2)顶管穿越高速公路/顶箱涵穿越铁路接收井一侧进场道路通常情况下,接收井一侧的进场道路仅供履带爬行设备进入,故此仅需临时征用一定面积(面积大小根据现场实际情况确定)的土地即可。
3)进场道路路面宽度为6m,拐弯处路面宽度为7.5m,每隔300m修筑临时会车点1处。
6.2修筑施工场地
6.2.1通常情况下,接收井一侧仅有履带爬行设备进出,故此施工场地仅需达到施工条件即可,一般不做特殊处理。
6.2.2工作井一侧施工场地
6.2.2.1工作井一侧施工场地平面布置图
6.2.2.2修筑工作井一侧施工场地
6.2.2.3通常情况下,工作井一侧的施工场地布置需要20.0m×25.0m的临时用地,特殊情况下应根据施工现场实际情况确定。
6.2.2.4当施工场地地质结构为旱地时:
施工场地平整后,在施工场地内铺设1条碎石路(路面厚度200mm),用于砼制品运输车及轮胎吊车进出。
6.2.2.5当施工场地地质结构为水网时:
施工场地内的通行道路均采用钢制桥排铺垫。
6.2.2.6当施工场地地质结构为石方时:
根据现场实际情况,选择合适的方位进行布置,然后将所需区域内的石方进行山体降坡,使施工场地表面高程尽可能的靠近顶管底面的高程,即尽可能降低工作井的开挖深度。
7、修筑工作井/接收井
7.1修筑工作井
(1)工作井的修筑方式
由于施工作业人员长周期内工作井内中工作,且工作井内需要浇筑液压千斤顶后靠背及摆放液压千斤顶,出于安全角度的考虑,在受限空间内施工作业,必须采取相应的安全保证措施。
(2)通常情况下,工作井一般采用现浇钢筋混凝土而成,其中包括工作井砼垫层(厚度200mm/C25素砼)和砼护壁(厚度300mm/C30钢筋砼),工作井的净空断面尺寸不应小于6.0m×6.0m。
(3)特殊情况下(如水网或承载能力较小的地质结构),工作井可以采用自制钢制沉箱安装而成,钢制沉箱的高度H根据现场实际情况确定。
7.2修筑接收井
(1)通常情况下,接收井不需要特殊处理;当施工区域为水网且土方开挖不宜成型的区段时,也可采用自制钢制沉箱制作接收井。
(2)接收井的几何尺寸一般与工作井相同。
8、浇筑后靠背
8.1后靠背断面示意图
8.2后靠背技术要求
后靠背为钢筋砼,砼强度为C30;通常情况下,后靠背断面为梯形+矩形组合为一体,宽度为2.0m,矩形长度和梯形底长均为1.5m,梯形顶长为1.5m+坡比宽度;梯形部分位于工作井底层表面的上方,矩形部分位于工作井底层表面的下方。
8.3后靠背的主要作用
后靠背主要利用靠背后方的固定土石方抵消砼套管顶进过程中产生的后作用力,以确保液压千斤顶正常使用。
9、设备安装就位
9.1工作井设备安装断面示意图
9.2工作井设备安装
(1)在工作井内需要安装砼套管滑行轨道、旋转式自臂吊、液压千斤顶、前受力板、后受力板等;施工场地内需要安装的设备有柴油发电机组和液压千斤顶的主油泵。
(2)顶管轨道的中心线、液压千斤顶的中线必须与顶进中心线重合。
(3)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,两轨道之间的间距宜为0.7m-0.8m,轨面与基坑底部之间的高度宜为0.12m-0.15m,液压千斤顶的尾部通过后受力板连接紧贴在后靠背墙面。
(4)传力板采用钢板制作,作用是将液压千斤顶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、顶进中心线在同一直线上。
(5)液压千斤顶安装在轨道上。
(6)工具切屑管的安装
在顶进过程中,若有必要需在第一根套管的前端安装切削管。
切屑管采用δ=10mm的钢板卷制而成,切屑管的长度约0.4m。
(7)安装管节
1)管节安装下工作井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,检查合格的砼套管用吊车吊到顶管工作导轨上,准备连接顶进。
2)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,千斤顶可一只或多只,但要按管中线对称布置。
管道顶进时所用顶铁包括环形顶铁,方顶铁和横铁。
3)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300~500mm。
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。
4)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。
5)顶管横铁安在千斤顶与方顶铁之间,将多只千斤顶的顶推力传递到两侧的方顶铁上。
横铁断面尺寸300×300mm,长度按被顶管口径及千斤顶数量确定,横铁工作面要平行和平整,特别是中间一条焊缝要避免凸出。
10、砼套管顶进
10.1顶管总则
顶管作业要坚持“先挖后顶,随挖随顶”的作业原则。
10.2顶管设备全部安装就位后,即可开始安装第一节砼套管,并连接传力板、传力轴。
第一节砼套管紧贴前壁,开始挖土,挖到约0.5m时进行第一次顶进。
人工在砼套管内部清理和开凿土石方(或可加增气锤)。
10.3第一根砼套管顶进方向的准确性是顶管的关键,在顶进之前先校核套管中心线与设计中心线的偏差,其偏差不得超过管长的1%,且要保证工具管开始顶进5~10m的范围内,允许偏差应为:
轴线位置3mm,高程0~3mm,当超过允许偏差时应采用纠偏措施纠正。
10.4砼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。
10.5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。
10.6砼套管顶进施工采用人工掘进,电动油泵驱动顶进,人工掘进时只能在套管内进行,开挖完成后应立即顶进套管。
严禁超前开挖掘进。
10.7顶进过程中如遇石方,采取松动爆破,控制药量及孔径,保证爆破孔径比套管小,然后由人工采用风镐清孔,套管采用带注浆孔的砼管以减少摩阻。
10.8砼套管就位后应视具体情况,在砼制品上面钻孔注水泥浆,将挖掘、顶进时产生塌落形成的空隙填实。
10.9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。
11、顶管土石方处理
11.1砼套管顶进过程中所形成的土石方均通过人工+运土小车清理。
11.2从顶进凿土部位向后靠背放线开始布置,顶管土石方清理顺序为:
人工开挖→装土至后方的运土小车→人工将运管小车推出砼套管→旋转式自臂吊将转满土石方的运土小车吊出工作井→人工推送至堆土区卸车。
12、砼套管接口处理
12.1砼套管接口内封堵采用专用橡胶圈,缝隙用沥青麻丝抹平。
橡胶圈必须逐个检查,不得有割裂、破损、气泡、大飞边等缺陷,必须符合施工验收规范的规定。
12.2顶管作业完成后,对于管与管之间的缝隙,采用发泡混凝土压实填抹。
填抹前,将接口湿润,再分层填入,压实填抹平整后,在潮湿状态下养护。
13、砼套管顶进复测与纠偏
13.1砼套管顶进复测
(1)顶进过程需随时观测砼套管进土的对中度,一旦发现有偏移趋势,立即停止顶进,进行纠偏。
(2)砼套管每顶进1.0m都必须进行一次顶进方向检测,发现偏移量超标时应及时纠正,在顶进作业时,重点对第一根管的顶进方向加以控制,位置偏差不得大于管长的1.0%。
(3)顶进管道允许误差:
项目名称
允许偏差/mm
轴线位置
±50mm
砼制品内部高程
D<1500mm
﹢30mm/﹣40mm
D≥1500mm
﹢40mm/﹣50mm
相邻砼制品错口量
15%壁厚且不大于20mm
双侧对顶时错口量
±50mm
13.2砼套管顶进纠编
(1)挖土校正法:
在砼制品偏向设计中心的一侧适当超挖,而在相对的一侧不超挖成或挖成溜坎,使管子在继续顶进中逐渐回到设计位置,在校正中不得猛纠硬调,以防产生相反的结果。
适用于偏差为10-20mm范围内的纠偏。
(2)顶木校正法:
当偏差大于20mm或者用挖土校正法校正无效时,可用圆木或方木一端顶在砼制品偏离设计中心的一侧管壁上,另一端装在垫有钢板的基坑内,支架稳固后,开动千斤顶,利用顶进时顶木斜支砼制品所产生的分力,使顶进砼制品得到校正。
(3)千斤顶校正法:
同顶木校正法,即用小千斤顶接短顶木,利用小千斤顶的顶力使管位得到校正。
(4)加垫块校正法:
即在顶管未端与顶铁间的适当位置加一斜垫铁,使顶铁和管间形成一角度,顶进时可使被顶管得到纠正。
14、顶管设备拆除退场
砼套管顶进完成后,请监理单位、设计单位、建设单位共同现场检查,待共同确认合格后拆除顶管设备并退场。
15、穿越管段预制
15.1核对确认穿越主管的规格型号、防腐等级是否符合设计要求。
15.2穿越管段预制包括穿越主管组装、焊缝检测、焊缝补口、清管、单体压力试验、电火花检漏、防腐层补伤等工作内容。
15.3穿越管段预制同一般段管段组装。
16、穿越管段就位
16.1穿越管段就位的方法
(1)牵引+发送沟+滑送小车就位法,适用于穿越长度≤50.0m的穿越管段。
(2)牵引+发送沟+漂管就位法,适用于穿越长度>50.0m的穿越管段。
16.2牵引+发送沟+滑送小车就位法
(1)施工断面示意图:
(2)施工方法
1)在穿越管段上安装聚乙烯支撑架,在防腐管管头焊接专用牵引封头,并在防腐管管头绑一圈废旧轮胎,以保护套管和母管。
2)制作专用的滚轮架(滑送小车),在滚轮架和主管之间用胶皮板(δ=10mm)隔离,将滚轮架用螺栓紧固在穿越管段上,如下图:
3)开挖发送沟
通常情况下,发送沟开挖于接收井一侧;发送沟的中心线必须与砼套管中心线重合;发送沟沟底高程与砼套管内底高程相同;发送沟开挖长度不小于穿越管段预制长度;当发送沟开挖深度超过3.0m时应采用分层开挖作业。
4)穿越管段下沟
穿越管段下沟前应再次进行电火花检漏,确认防腐层合格且无损伤;穿越管段下沟前应确认牵引头及临时封堵已经完成;利用履带吊管机、履带挖掘机配合,共同将穿越管段吊入发送沟内。
5)穿越管段就位
人工穿越砼套管,连接卷扬机与穿越管段牵引头;履带吊管机与履带挖掘机配合将穿越管段的管头缓缓送入砼套管内,送入的穿越管段长度以滚轮架(滑送小车)全部进入砼套管为准;利用履带吊管机1台及履带挖掘机1台共同将穿越管段后半段缓缓提高(吊管机位于穿越管段中部,挖掘机位于穿越管段尾部),使之形成一定的坡度;履带吊管机与履带挖掘机在穿越管段上形成的吊点必须与穿越管段中心线、砼套管中心线重合,当开始牵引,吊管机与挖掘机配合时仅能履带行走,而吊臂则不能旋转和移动;现场指挥员确认牵引设备、履带吊管机、履带挖掘机均准备妥当达到牵引条件后,同时发出牵引指令,则卷扬机、吊管机、挖掘机同时开机将穿越管段缓缓在砼套管内部前进,每一次前进的长度宜控制在3.0-5.0m,以此类推,直至穿越全部完毕。
16.3牵引+发送沟+漂管就位法
(1)牵引+发送沟+漂管就位法的穿越准备、发送沟开挖均与牵引+发送沟+滑送小车就位法相同。
(2)当发送沟开挖完成后,发送沟内应有一定深度的蓄水,蓄水深度应低于砼套管内顶200mm;如地下水资源较为丰富时,应配备柴油发电机与潜水泵抽水以保持水面高程;如发送沟开挖完成后地下水资源不足以支撑漂管,则需另外考虑水源,向发送沟注入适当数量的蓄水。
(3)利用履带挖掘机1台固定穿越管段尾部,使之在穿越行进中穿越管段中心线与砼套管中心线始终重合。
(4)利用水的浮力,开启卷扬机,缓慢将穿越管段就位。
17、配套设施组装就位
17.1配套设施主要包括硅芯管钢制套管及砼套管内阴极保护工程。
17.2如设计有阴极保护工程工作内容,应在穿越管段就位前安装于穿越管段表面,随后随着穿越管段就位,阴极保护工程的工作内容也同时就位。
17.3由于穿越管段每隔一定的间距应安装1组绝缘支架,穿越管段一旦就位后,再安装硅芯管钢制套管将非常困难,应事先将组装完成的钢制套管捆绑(软制捆绑)在穿越管段正顶部偏移约100mm的部位,待穿越管段就位后人工拆除捆绑物,使之就位。
18、两侧管道连头
两侧管道连头同一般段管道连头。
19、砼套管封堵
19.1通常情况下,焊接主管和光缆套管就位后,按照设计要求管口第一层采用砖砌封堵,第二层用沥青麻丝涂刷封堵。
砖砌封堵部分施工前必须用8mm厚橡胶板对主管进行包裹保护,橡胶板长度要大于砖砌长度。
19.2如设计图纸有明确的封堵要求,则按照设计图纸进行封堵。
19.3砼套管封堵示意图:
20、回填与恢复地貌
检查记录填写完毕后,进行回填。
靠近公路一侧的回填土必须夯实,恢复边沟、排水沟等道路设施。
穿越施工中留下的废旧物品、防腐层垃圾、生产生活垃圾等全部清除,恢复至与施工前一致。
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