热力管道顶管工程施工组织设计方案.docx

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热力管道顶管工程施工组织设计方案

国投电厂高背压改造新建管网工程

顶管穿越G55长晋高速K1043+148m

施工方案

编制：

审核：

批准：

中石化工建设

2017年7月1日

1.工程概况

国投电厂高背压改造新建官网工程管道设计压力1.6MPa，设计总长8.94Km，分六段建设：

1段途经国投电厂—上辛安—下胡；2段途经下胡—东蜀—上胡；3段途经上胡—龙化；4段途经龙化—兰花物流园；5段途经兰花物流园—侯匠；6段途经武庄路—吕匠路—兰花路—颐翠路。

根据工程敷设计划，施工的恒力建材—中继泵站一次网管线设计长度1.341Km,设计压力1.6Mpa,设计供回水温度为130/70℃，管材选用Q235B材质，管径D1220×16mm的螺旋缝埋弧焊钢管。

根据设计走向线路需从G55长晋高速泽州县段K1043+148处，在不破坏公路、不影响交通的情况下采用顶管施工工艺穿越公路。

顶套管穿越G55长晋高速K1043+148m处顶套管采用符合《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》径2200mm三级钢筋混凝土套管（钢承插口）。

1.1建设规模

穿越段公路路面宽约10米，为填高型路基，两侧有排水沟、隔离栅；穿越套管长度86米，西侧超出隔离棚16米，东侧超出隔离棚20米，穿越角度90°。

1.2.建设地点：

G55长晋高速K1043+148处。

1.3.场地工程地貌及地质条件

1.3.1交通

本单体穿越点所在紧邻龙化村、有改线207国道可依托，交通方便，材料和工程机械运输较为方便。

1.3.2气象与水文特征

（1）气象

泽州县大陆性季风气候明显，四季分明，一般为：

春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季秋高气爽，冬季寒冷干燥。

泽州县年平均气温10℃-11℃，气温总的分布趋势是由南向北递减；盆地由平地向山区递减。

泽州县多年无霜期192.6天，最多为226天。

降水量的区域分布总趋势是由西北向东南递增，山区多于平川、丘陵；南部和东南部山区大于北中部地区。

降水量主要分布在夏季，占全年降水量的60%。

1.3.3地形地貌

本单体穿越处属河流阶地，平均海拔在765m左右，是陆黄土高原的一部分，相对高差在5~10m之间，场地附近主要辟为耕地及林地。

1.3.4岩土工程评价

C0+830‾C0+916段为长晋高速公路穿越段。

该段为山地地貌，地形较为平坦。

地基土为红土。

承载力满足要求。

地下水对开槽铺管无影响。

1.4各参建单位

建设单位：

省经济建设投资集团

设计单位：

华热工程设计

监理单位：

德圣工程

施工单位：

中石化工建设

2.编制依据

2.1.建设及设计单位提供的设计和地勘资料

2.2.现场交底情况及现场实际情况

2.3.施工技术标准及验收规

（1）《城镇供热管网工程施工及验收规》CJJ28-2014

（2）《高密度聚乙烯外护管硬质聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管及管件》GB/T29047-2012

（3）《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规》GB50236-2011

（4）《城镇供热直埋热水管道技术规程》CJJ34-2010

（5）《压力管道规--工业管道》GB/T20801.1~6-2006

（6）《工业金属管道工程施工规》GB50235-2010

（7）《工业金属管道工程施工质量验收规》GB50184-2011

3、施工准备

3.1施工前和G55长晋高速管辖单位沟通，做好施工前各种手续的审批工作；主要对以下几点进行确认：

3.1.1我方管道穿越点：

G55长晋高速K1043处，北侧100米有涵洞，南侧100米围无涵洞。

3.1.2套管长度为86米，西侧超出隔离棚16米，北侧超出隔离棚20米。

3.1.3套管管顶距离公路路面为20米；套管采用符合《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》径2200mm三级钢筋混凝土套管（钢承插口）。

3.1.4穿越角度90°；

3.1.5管线穿越后，将检漏管引至北侧进行安装。

3.2确定施工用料及时达到施工现场，施工机具完好，满足施工需要；

3.3做好施工人员的技术培训工作；

4、施工技术措施

4.1未来公路扩建时，为保证套管能够承受来自路基压力、施工荷载及行车载荷的作用力，穿越管顶部距离公路路面距离为20米。

4.2顶管施工工艺

根据G55长晋高速K1043+148m处两侧现场地形及交通情况，顶管施工采取单向顶进，操作坑设置在公路南侧；

顶管工作坑尺寸为6米长×6米宽，7米深。

顶管选用钢筋混凝土套管径2200mm三级套管。

顶管时将第一节管全部压入土层后，便把第二节管子与第一节管子连接再继续顶进。

在顶进的同时应将管的泥土用机械结合人工随掏出随运走。

当第二节管压入土中并将管的渣土清理干净后再下第三节、第四节等。

顶管时校核顶管千斤顶的顶力，需克服在顶管时所产生的重力，摩擦力和端头的切土力，且顶管用钢筋混凝土制造，不能将管顶裂。

为了确保公路路基的稳定性，采取“少挖勤顶”的方式，顶管时严禁超前开挖，不扰动套管上部土层，管道顶进路基及边坡围，每次顶进距离不大于15cm；施工时在路缘石和分隔带设置沉降观测点，顶管过程中随时进行沉降观测，确保公路路基的稳定性。

施工结束后在穿越点公路两侧设置永久性警示标志。

4.3顶管施工工艺流程如下：

安装

电源

安装机电设备

管材

运输

管件

加工

施

工

准

备

定

位

挖操做坑

作后背墙

铺设后背

安装顶管机

清理槽坑

铺设枕木导轨、加固坑槽

沿线复测

顶管挖土、运土

缩小导轨、加顶铁

下管

机械拆运

穿内管封管头

回填土

余土运输

1—后座墙；2—后背；

3—立铁；4—顶铁；

5—千斤顶；6—混凝土套管；

7—涨圈；8—基础；

9—导轨；10—掘进工作面

4.3.1场地平整、测量放线

4.3.2.1场地平整

根据现场情况，在工作坑一侧平整出一块施工场地。

4.3.2.2测量防线

1）根据设计给定的控制桩位，用经纬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。

2）防线同时放出操作坑与管坑的位置和开挖边线。

3）保护好公路两侧中心线上的标志木桩，以便按该测量、审核操作坑开挖深度和穿越准确度。

4.3.2工作井开挖：

工作井尺寸与管径大小、管节长短，顶管形式，施工方法等方面有关，并受土的性质、地下水位条件等影响，以及各机械安装的位置，操作空间，现场条件，工期长短，垂直运输等各方面因素有关。

将工作井地面宽度及长度、

高度计算出来后即可进行开挖。

挖掘采用挖掘机进行开挖。

根据现场具体情况，操作坑设置公路南侧，接收坑设置路北侧；

1）工作井地面的宽度:

B=D+2b+2c

式中B—工作井地面宽度（m）；

D—顶进管节外径（m）；

b—工作井稳好管节后两侧空间（m）：

根据本工程套管直径，b取1.3m；

C—两侧支撑材料厚度，取0.1m；

2）工作井地面长度

L=L1+L2+L3+L4+L5

式中：

L—工作井底面总长度（m）;

L1—套管管节长度（m）；

L2—千斤顶长度；

L3—后背墙垫木厚度；

L4—顶进管节预留在导轨最小长度

钢筋混凝土管取0.3—0.5m；

L5—管出土在管尾留出空间长度，输送带运土1.6m；

顶管按每节2.5m考虑，500吨油压千斤顶长度1.7m，后背墙为两层道木加一层钢板约为0.8m，采用土斗车取土，得出总长度约为6m。

4.3.3坑挖好后还需要进行坑底处理，坑底铺设厚0.2m砂石，为了安放导轨，坑底上还需要设枕木，枕木间距为500—700mm。

在套管低必须敷设导轨（见下图），一般选用钢轨43Kg/m型即可。

导轨必须牢固地固定在枕木上。

钢轨间距为

A0=2

A0——导轨上部的净距（mm）；

D——管径（mm）；

t——管壁厚（mm）；

h——导轨高度（mm）；

c——预留空隙高度（mm）

一般选用50-70mm。

4.3.4千斤顶选择

顶管法的计算公式较为复杂，为了减少计算复杂的程序和施工方便，结合以往的实践，按下列经验公式进行计算。

T=Kq*p

式中：

T——为总顶力；

Kq——为顶管段土质系数；

当粘土、沙粘土、天然含水量的沙质土挖洞时能形成Kq值为1.5—2；当土质为含水量很低的沙质土、沙砾土，回填土等不能形成供的Kq值取3

P——为被顶管的全部自重（t）。

G5512长晋高速K3+620处顶管长度约62m，采用单向顶进方式，其土质系数取2，考虑其摩擦系数及施工安全，可选500t油压千斤顶进行顶进，配备相应油压泵。

4.3.5顶铁安装：

预备1—0.01m长度的多种型号的顶铁，以利于施工减少顶管机空运转。

顶铁要平稳放在顶铁运行轨道上，轨道选用[18—20钢槽。

顶铁位置设在管下面。

作用点在1/4—1/5D处。

以便于出土及工作人员进出管外为宜。

4.3.6掏土：

顶管采用人工掏土，自制运土小车在管进行运土。

管应暗设便于作业的安全照明，一般用低于32V的安全电压、外应规定明确安全信号；工人在管时，不得将头或身体伸出管外，以防塌方伤人，管四周必须均匀清土，不能留残土。

在含有地下水的土中挖土，可采用自上而下的挖土方法，底部应挖的平整，管低坡度始终应符合设计要求，防止弯曲、扭转。

边挖土边顶进，挖土直径小于管口直径，可以预留10mm，让管子在前进时切去。

4.3.7后背墙的处理：

后背墙墙结构示意图如下

4.3.8套管的连接：

在顶管施工中，套管的选用钢筋混凝土管，套管接口封堵采用专用橡皮圈，缝隙用石油沥青麻丝抹平。

4.3.9顶进施工

工作坑设备安装完毕，经检查各部处于良好状态，即可进行开挖和顶进。

首先将管子下到导轨下，就位以后，装好顶铁，校测管轴线和管底标高是否符合设计要求，合格后即可进行管前端挖土。

顶进利用千斤顶出镐。

在后背部动的情况下将被顶进管子推向前进，其操作过程如下：

安装好顶铁挤牢，管前端已一定长度后，启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作进程，将管子推向一定距离。

停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。

添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。

卸下顶铁，下管，套管接口封堵采用专用橡皮圈，缝隙用石油沥青麻丝抹平。

重新安装顶铁，重复上述操作。

顶进时应注意事项：

（1）顶进时应遵照“先开挖后顶，随挖随顶”的原则。

应连续作业，避免中途停止，造成阻力增大，增加顶进困难。

（2）首节管子顶进的方向和高程，关系到整段顶进质量，应勤测量，勤检查及时校正偏差。

（3）安装顶铁应平顺无歪斜扭现象，每次收回活塞加放顶铁时，应换用可能安放的最长顶铁，使连接的顶铁数目为最少。

4.3.10顶管作业面通风

顶管作业面通风采用压入强制性通风措施，用风机通过1.5英寸铁管向工作面压风。

4.3.11测量与纠偏

（1）顶管测量：

采用经纬仪和激光水准仪。

1）测量次数，开始顶第一节管子时，每顶进20～100cm/次。

校正时，每顶进一镐即测量一次。

2）中心线测量，根据工作坑用经纬仪设置的中心桩挂小线，使拉线对准垂球，读管前端的中心尺刻度，若拉线与中心尺上的中心刻度相重合，其差值即为偏差值。

3）高度测量一般在工作坑引设水准点，停止顶进，将激光水准仪支设在顶铁上，测量前端管底高程。

（2）顶进偏差的校正

顶进中发现管位偏差10mm左右，既应进行校正。

纠偏校正缓缓进行，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调。

4.3.12顶管结束后，管节接口处用水泥砂浆将缝隙抹平；

4.4.穿越管道的安装

顶管施工之前，在预制场地完成穿越段钢管线组对、焊接、保温、试压工作，为主管穿越做好准备。

施工完毕后，及时组织钢管线穿越施工；

4.5管端封堵

钢管线穿越完毕后，混凝土套管与钢管之间用砂填充，管端采取封堵措施。

4.6在线监测安装

管端穿越完毕后在线监测光缆敷设。

5、施工进度计划

根据本工程的工程量和所使用的施工方法，拟定工期为60天，我单位将合理安排施工，尽可能争取提前完工。

6、劳动组织

采用混合工作队形式，以便相互配合，充分发挥多面手作用，现场配备较强技术力量，顶管采用2班连续作业，每班组配吊运土方，挖运土方4人，顶进4人，共16人。

7、质量保证措施

7.1地质勘察及资料整理工作，摸清顶管工程围的地质情况。

7.2严格执行专检、自检、互检、工序交接确保施工质量；

7.3做好管节、承压环顶进各阶段受力稳定控制，采取合理的技术措施。

使后背的基受力和管节受力控制在允许围之。

加强操作控制，使顶管均匀平稳。

受力均匀。

7.4搞好测量控制检查，及时分析纠正顶进过程中出现的倾斜偏位和扭转，保证顶管位置正确。

7.5做好各项施工记录，责成专人进行施工技术总结，做到工程完资料齐全。

8、控制地面隆起、沉降的措施

为了确保顶管施工的顺利进行，不发生冒顶现象，且对现有最浅深度区极其周围管线的影响降至最低，我们将采取以下技术措施。

1具体措施

1路面沉降量的计算

施工前我们将按以下公式估算顶管施工期间路面的沉降值，从而为以后施工做到心中有数，尽量减少对路面的影响；

沉降槽图式如下：

计算穿越操作坑前距现有自然地平最小深度段

δmax=V/2.5i（φ1000）

δx=δmax*exp（—X2/2i）

式中：

δmax—管中心处最大沉降值

δx—距中心处X米处的沉降值

V—顶管引起的土质损失量，V=V1+V2+V3

V1—切削面土质失量，本工程取0.02

V2—纠偏引起的土质损失量

V2=1/2x2.3*R*la%

=1/2x2.3x0.6x（0.5x3.14/180）

=0.006

V3—管道外周环形空隙引起的土质损失量，V3=3.14xDxK（a为刀头与管子之间的半径之差，K为注浆充满系数，注浆良好时K=0.2~0.4）

V3=3.14*D*a*K

=3.14x3.56x0.001x0.2

=0.002

i—沉降槽宽度系数，i=R（Z/2*R）0.8,（Z为地面到管中心的深度，本工程取7.5m）i=R（Z/2*R）0.8

I=R（Z/2*R）0.8

=0.6x[7.5/（2x0.6）]0.8=2.6

则管中心处最大沉降值δmax：

δmax=V/2.5i

=（0.006+0.02+0.002）/（2.5x2.6）

=0.004m=4mm

根据计算，顶管最大沉降值可控制在4mm以，对地面及地下管线影响很小，可以保证现有道路及地下管线的安全。

2施工检测

在管道沿线上方的地面上设置一组路面沉降监测点，监测点公路两旁各设一个，路中间隔离带设一个，共计3个观测点，观测点高1.4m，自带刻度（类似塔尺），避免操作人员上路。

距200m以外设置一个基准点，作为永久控制桩，对公路检测点进行不间断测量，观测点设置前与管理部门联系，在取得同意并确保安全的情况下派工作人员去设置观测点。

顶管穿越道路期间每天定期观测，通过观测点和基准点的相对观测数据来测定地面的沉降量，每顶进一节，顶前顶后各测一次，已记录土体沉降、隆起曲线和最大沉降、隆起量。

测出的每个沉降点位的原始数据，编制成册，并根据监测点的变化，以便有针对性地对顶进速度及土压力的控制进行调整，从而保证顶管对路面的影响降到最小。

同时在顶管穿越前，根据上述计算公式计算出土体的最大隆起、沉降值，以便有针对性地对顶管施工工艺及时进行调整，以对地面产生最小的沉降值而控制其穿越道路期间的速率。

在整个顶管施工期间对测点的监测始终全过程跟踪测量。

另外，在顶进施工期间，必须连续顶进连续顶进，不得中断，顶进过程中必须掌握好顶进速度与出土速度保持平衡。

严禁出现顶进速度过快，出土速度过慢，始终应保证土体的稳定，确保顶管稳中求进。

操作人员在顶管顶进过程中加强对施工参数的监控，一旦发现土体不稳定、波动较大等现象，应立即停止推进，并查明原因。

对顶进操作人员进行重点交底，严格控制顶管轴线的偏差，确保顶管从工作坑按设计标高顶进到达收坑。

9、安全措施

9.1施工前办理部门施工许可手续，施工过程中；

9.2施工前对所有施工人员进行一次路附近特殊地段施工安全教育；在施工位置处前后200m位置设置明显标识牌“前方施工，减速慢行”，以提示车辆安全通过穿越点路面；

9.3施工过程中施工主要负责人及安全人员进行现场监护，严防施工人员跨越安全网及防护栏，并做好施工安全警示标示工作；

9.4施工完毕后及时对套管口进行封堵及对操作坑回填处理；

9.5严格执行有关安全生产制度和安全技术操作规程，对安全关键部位进行经常性的安全检查，及时排除部安全因素，确保安全施工。

9.6吊车、起重设备由专人指挥，统一信号，预防发生碰撞。

吊车靠近工作进边坡行驶时，加强对地基稳定性检查，防止发生倾翻事故。

9.7加强机械设备维护、检查、保养。

机电设备又专人操作，认真遵守用电安全操作规程，防止超负荷作业。

9.8开挖前详细了解沿线地下建筑物资料，做好沿线保护措施，特别是电压电缆的保护工作。

10.套管穿越施工机具配置

10.1、施工所用的措施用料的规格及用量见下表

序号

名称

规格

数量

用途

1

钢管

Φ114×6mm

150米

桩管

2

枕木

25cm×25cm×4m

30根

轨道枕木和档墙

3

水龙带

4吋

100米

抽水

4

电缆线

三相四芯

200米

水泵电源

5

照明线

二相

100米

照明用

6

石子

20米3

基础和施工便道

7

铁锹

5把

掏土

8

卷扬机

5T

2台

提升土

9

钢丝绳

2吋

60米

卷扬机用

10

手推翻斗车

2辆

运土

11

麻绳

若干

拉车运土

11示意图

附图1：

G55长晋高速K1043+148m处穿越平面示意图

附图2：

G55长晋高速K1043+148m处穿越纵断面面示意图

：

附图3：

G55长晋高速K1043+148m处穿越横断面面示意图