高速穿越.docx

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高速穿越

广西液化天然气（LNG）项目输气管道工程

高速公路穿越施工方案

编制：

审核：

审批：

中原石油勘探局工程建设总公司西南工程处

2013年3月20日

目录

一、编制依据-2-

㈠、业主提供的资料-2-

二、工程概况-3-

㈠、工程名称-3-

㈡、工程概况-3-

㈢、各高速穿越施工场地-3-

三、施工部署-4-

㈠、组织机构及职责-4-

四、施工方案-4-

㈠、施工准备-4-

㈢、施工方法-7-

㈣、施工技术措施-7-

五、质量保证措施-12-

六、HSE管理措施-12-

㈠、施工前准备-12-

㈡、施工现场HSE保证措施-12-

㈢、顶管施工工序安全措施-13-

㈣、起重作业HSE管理规定-15-

㈤、应急管理-18-

㈥、风险评价及消减措施-22-

一、编制依据

、业主提供的资料

1、设计院提供的广西液化天然气（LNG）项目输气管道工程（试验段）线路部分主干线北海市铁山港区境内图纸：

DL1-0102CC05、DL1-0102PL05

DL1-0102CC03、DL1-0102PL03

DL1-0102CC04、DL1-0102PL04

DL1-0102CC02、DL1-0102PL02

、国家和行业标准规范

1、《油气长输管道工程施工及验收规范》GB50369-2006

2、《油气输送管道穿越工程施工规范》GB50424-2007

3、《石油建设工程质量检验评定标准（管道穿越工程）》SY4104-95

4、《地埋钢制管道聚乙烯防腐层》GB/T23257-2009

5、《管道防腐层检漏试验方法》SY/T0063-1999

6、《涂装前钢材表面预处理规范》SY/T0407-1997

二、工程概况

㈠、工程名称

广西液化天然气（LNG）项目输气管道工程高速公路穿越施工工程

㈡、工程概况

G75兰海高速十字路出口穿越位于广西壮族自治区北海市合浦县石康镇十字路乡北风塘村，拟采用顶管穿越法，穿越前后桩号为ZQHP032-ZQHP033，开挖穿越段管道水平距离为54米，实际长度为54米，套管长度为52米,主要穿越地层为粉质粘土、粘土。

南北高速公路穿越位于广西壮族自治区北海市合浦县星岛湖乡洪潮村官子根队，拟采用顶管穿越法，穿越前后桩号为ZQHP109-ZQHP110，开挖穿越段管道水平距离为64米，实际长度为64米，套管长度为62米,主要穿越地层为泥质粉砂岩、粘土。

合北高速公路穿越位于广西壮族自治区北海市合浦县石湾镇陈屋村，拟采用顶管穿越法，穿越前后桩号为ZQHP078-ZQHP079，开挖穿越段管道水平距离为86米，实际长度为86米，套管长度为84米,主要穿越地层为粉质粘土、粗砾砂。

在建玉铁高速公路匝道穿越位于广西壮族自治区北海市铁山港区南康镇江昃村，拟采用顶管穿越法，穿越前后桩号为BZTSG016-BZTSG017，开挖穿越段管道水平距离为30米，实际长度为30米，套管长度为28米,主要穿越地层为粘土。

套管采用1.5×2米钢筋混凝土套管作为输气管道的专用保护管。

穿越段管道采用φ813mm钢管，壁厚为17.5mm，采用常温强级3PE防腐。

㈢、各高速穿越施工场地

序号

高速穿越名称

前后桩号

穿越段管线长度

套管长度

管沟深度

1

G75兰海高速十字路出口

ZQHP032

ZQHP033

54m

52m

ZQHP032：

4.3m

ZQHP033：

3m

2

南北高速公路

ZQHP109

ZQHP110

64m

62m

ZQHP109：

3.42m

ZQHP110：

4.55m

3

合北高速公路

ZQHP078

ZQHP079

86m

84m

ZQHP078：

3.89m

ZQHP079：

3.5m

4

在建玉铁高速公路匝道

BZTSG016

BZTSG017

30

28

BZTSG016：

3.97m

BZTSG017：

4.86m

三、施工部署

㈠、组织机构及职责

1、组织机构

职务

姓名

联系方式

备注

项目经理

施工经理

工艺安装队

防腐施工队

物资采购

质检员

；

HSE监督官

工艺工程师

2、人员职责

项目经理：

负责组织、协调及实施工作，是现场安全施工第一人；

施工经理：

负责与上级管理部门联系、协调及沟通关于设备、流程的停运和恢复，并负责现场的实施工作；

生产队长：

负责各自所承担单元的施工组织、安全管理任务，在施工经理领导下负责现场施工的具体实施，确保安全生产施工。

工程师：

详细了解工程概况，编制具有指导性的工艺施工方案，为现场施工给予技术、质量、安全指导工作；

质量管理：

负责现场安装质量的控制；

HSE监督官：

负责整个实施过程的安全监护工作，制止违章指挥、违章作业，确保全过程安全实施；负责办理相关作业票。

材料主管：

负责装所需要的材料及机具的采购，保证现场需求；

四、施工方案

㈠、施工准备

1、技术准备

专业技术人员到位，制定出切实可行，符合现场实际情况的施工方案。

收集相关的施工技术标准及验收规范，熟悉图纸，对基层施工队进行详细的技术交底。

与业主及监理单位取得联系，落实各种施工技术质量表格的样式，为施工作好准备。

2、物资准备

⑴与业主物资管理部门取得联系，办理领料备案手续。

⑵编制自购工程材料加工品计划，并按规定报批。

⑶编制施工所需措施用料，消耗材料计划，及时采购。

⑷编制物资供应计划，物资管理办法及相应管理性文件。

3、施工人员准备

⑴根据工作量明确施工任务划分，进行施工人员调配。

⑵对所有参与施工人员进行安全、质量教育。

⑶本工程施工人员配备：

序号

工种

人数

序号

工种

人数

1

队长

1

8

气焊工

1

2

质检员

1

9

防腐工

6

3

技术员

1

10

混凝土工

4

4

HSE安全员

1

11

起重工

2

5

测量工

1

12

司机

2

6

管工

3

13

机械操作手

4

7

电焊工

8

17

普工

8

4、施工设备准备

⑴根据施工工程量和工期，配备所需设备进行工程施工。

⑵由专业设备维修人员进行检修，确保设备处于良好的工作状态。

⑶根据施工工艺特点进行工具器具制作和改造。

⑷本工程施工设备、机具配备：

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

备注

1

熊谷焊机

ZX7-400

台

8

焊接

2

胶轮移动发电机组

R-754GT

台

4

焊接发电

3

外对口器

台

1

对口

4

千斤顶

300t

台

1

顶管

5

吊管机

DGY70H

台

2

对口、穿越

6

挖掘机

PC330

台

2

扫线、挖沟

7

破碎锤

台

1

8

风镐

G10

台

1

9

打气泵

0.8Mpa

台

1

10

砂轮机

Ф125mm

台

4

清口

11

砂轮机

Ф100mm

台

4

清口

12

滑轮钢支撑架

套

2

穿越引导

13

全站仪

尼康

台

1

测量放线

14

水准仪

S40

台

1

测量

15

千斤顶

3吨

套

1

管口校正

16

自卸卡车

EQ140

台

2

17

双排车

1.5t

台

1

18

布管拖车

自制

台

2

19

潜水泵

台

2

2.穿越辅助机具及材料

序号

材料名称

规格型号

数量

备注

1

发电机

50kW

2台

发电

2

混凝土搅拌机

JCD6

1台

垫层制作

3

手推车

0.5m3

6台

碎石转运

4

倒链架

2个

5

细土

480m3

根据穿越处土质而定

8

钢管

Φ89×6

120m

加固管沟

9

挡土板

1.2m×2m

40块

护坡挡土

10

铁丝

8#

100kg

绑扎

11

编织袋

1100条

防腐层保护

12

碘钨灯

1000W

20套

13

警示标牌

4块

14

警示彩带

200m

15

警示灯具

电瓶式

4套

㈢、施工方法

1、施工流程

根据设计要求，套管采用钢筋混凝土顶管穿越，主要施工工序如下:

施工准备→测量放线→修筑施工便道和作业带清理→顶管→主管线预制、防腐、试压→管沟开挖→管道内塑料滑块、钢支撑架安装→穿越主管线→连头穿越→套管封堵及附件安装→管沟回填及地貌恢复

2、顶管穿越示意图

、施工技术措施

1、施工准备及技术要求

⑴施工前应先熟悉图纸，掌握穿越长度与深度，防腐等级，穿越结构及辅助设施的结构及要求，掌握管段内地层状况。

开工前与公路管理部门联系，按照专业部门的要求办理穿越施工手续、设置相应的警示标志，并将施工程序和计划报监理和其他主管单位，并征得同意。

根据路面结构、地下设施、土层结构及施工时间安排组织好施工人员、设备及各种辅助设施。

根据设计要求保护套管北侧挖深5.05m，南侧挖深3.87m，开挖深度不得小于规范及设计要求。

保护套管或输气管道顶管距公路路面＞1.2M。

距公路边沟沟底＞1.0M，尽量正交穿越，受地形地物限制时不应小于30度。

2、穿越现场布置

⑴根据设计给定的控制桩位，用全站仪放出穿越轴线，并安装穿越中心桩、划定施工带边线，并撒上灰线。

放线时同时放出工作坑和接管坑的位置。

在顶进验收的全过程中随时使用测量仪器配合。

工作坑和接管坑设置在图纸给定的套管长度的外侧，应选择公路旁场地宽阔的一侧，一般位于地面标高较低一侧。

作业坑一般为直径为4.5ｍ的圆形，根据现场实际情况可适当调整，同时平整10×20ｍ场地用于堆放材料及土方。

工作坑深度比设计管底标高低0.6ｍ。

3、测量放线

⑴根据设计给定的控制桩位，用经纬仪放出穿越轴线，打出管线穿越中心桩、并将其引至顶管侧作业带上，便于施工中核对顶管方向和纠偏。

放线时，同时放出施工场地边线及操作坑与接收坑的位置与尺寸。

具体位置尺寸见附图：

顶管穿越施工平面布置图。

图中顶管侧选择运输方便、平整且障碍较少的一侧作为施工场地。

4、操作坑开挖

⑴操作坑为矩形，尺寸为4×5米，其深度按图纸给定的管道埋深具体确定，其值为：

管道埋深+0.5m。

承受顶进反作用力的作业坑背部处理成垂直状，误差小于+5°，并用水泥板及枕木排靠紧坑壁。

当作业坑背部承力土壤性能较差时，加大承载面积进行加固。

作业坑侧壁坡比依地质状况而定，坑底抄平夯实，高差不超过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。

如穿越处的地下水位高、土壤承载力较小，则在坑底加碎石或混凝土垫层，同时在作业坑坡道对侧开挖深度为0.5米的积水坑，施工期间用潜水泵降水。

在作业坑路对面的套管长度外挖接收坑，其尺寸为3.5m×2m，深度比设计套管底标高低300mm。

5、顶进设备的安装和后背墙处理

顶进设备主要包括柱塞式液压缸、顶铁、导轨等。

穿越处工作坑开挖完毕后，考虑地基承载力和地下水位情况，采用混凝土方木基础。

用汽车吊将顶进设备安装就位，先将导轨安装在基础上并放上穿越用套管，借助全站仪和水准仪测量来调整套管中心线，确保与穿越中心线重合，且保持水平。

然后用汽车吊将柱塞式液压缸及其支架安装就位。

为保证穿越精度，需将调整完毕的临时支架和导轨固定成整体。

后背墙表面必须平行垂直于顶进管线的轴线，以确保顶进方向。

其面积经计算确定，施工时，根据工作坑开挖后的情况进一步进行校核计算。

顶进作业中必须密切注意压缩变形，一般压缩变形值必须控制在20mm左右，否则增大后座墙的面积。

  推力的理论计算：

（以Φ1000mm计算）

   F=F1十f2

   其中F—总推力

   Fl一迎面阻力   F2—顶进阻力

 F1＝π/4×D²×P （D—管外径1.5m P—控制土压力）

   P＝Ko×γ×Ho

   式中Ko—静止土压力系数，一般取0.55

       Ho—地面至掘进机中心的厚度，取最大值4m

       γ—土的湿重量，取1.9t/m3

   P＝0.55×1.9×4＝4.18t/m2

   F1=3.14/4×1×1×4.18＝3.553t

 F2＝πD×f×L

   式中f一管外表面平均（根据顶进距离平均淤泥土）综合摩阻力，取0.8t/m2

   D—管外径1m

   L—顶距，取最大值22m

   F2＝3.14×1×0.8×22＝55.264t。

计算得知，总推力F=3.553+55.264＝58.817t。

根据总推力、工作井所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。

主顶油缸选用2台300t（3000KN）级油缸。

每只油缸顶力控制在250t以下，这可以通过油泵压力来控制，千斤顶总推力500t。

因此我们无需增加额外的顶进系统即可满足要求。

6、顶管作业

做预顶试验：

检验液压系统性能，液压缸行程，传力设备的中心线和垂直度等。

对顶入管节做最后检查，如端面平直度、椭圆度，管壳任一侧母线直线度等。

用吊车将管节放在导轨上，测量中线与前后两端高程，管节端面垂直顶管中轴线。

顶进管每节长度为2m。

首节管顶入后，液压缸退回到起始位置，测量合格后，将第二节套管吊至导轨上，与首节套管连接。

并用钢套环、橡胶垫等将两节套管连接牢固，避免继续顶进作业时产生错口，保证顶进过程中管节标高和方向的准确度。

再依次顶进，直至顶入设计的管长度，完成顶管作业。

7、顶进偏差控制

首节套管的入土点和安装角度在顶进作业前应测量准确，顶进400mm～600mm后检查是否有偏斜现象。

顶管过程中，用GPS与全站仪控制中心位移线。

每顶进300mm—500mm左右就要对顶管中线、高程进行观测，施工中采用全站仪控向，以施工放线时布置的中心桩为准，用GPS进行监测，发现位移，要采取适当措施予调整过来。

每次纠偏角度不宜过大，可根据管径、顶进长度和土质情况来确定，一般可在5ˊ—20ˊ之间选择。

另外应严格控制纠偏油泵的压力，不使油泵压力升得过快，纠偏结束后应锁紧螺旋定位器。

顶进完成后的轴线偏差不大于200mm，管底偏差为±200mm。

8、纠偏调整措施

偏斜发生时通过调节柱塞式液压缸的行程或在顶管处加、减垫铁调整顶进偏差。

在顶进管的前端挖空。

挖土成拱时，管顶不允许超挖；一定要保持管壁与土基表面吻合，不能超挖。

在连接新管时调整管口。

9、穿越管的预制

根据顶管进度适时进行穿越段预制，预制长度为40米。

管段预制完成并经外观检查合格后（检验标准SY/T4071-93），对焊口进行100%超声波和100%X射线检测；

检验合格后进行清管、水压强度和严密性试验。

强度试验压力为15Mpa,严密性试验压力为10Mpa;强度试压稳压时间为4小时，以无异常变形、无渗漏为合格；严密性试压稳压时间为24小时，以无渗漏为合格；进行强度试压和严密性试压时，在规定时间内允许压降分别不应大于相应试验压力的1%，且不大于0.1Mpa。

预制管段试压合格后进行补口补伤作业。

用电火花检漏仪检测防腐管，检测电压为15Kv。

发现漏点及时修补。

补伤用热熔胶+补伤片+视伤口情况加补伤带。

10、管道的穿越

在场地较开阔的一侧挖发送管沟，保证将预制完毕的干线管段下沟，在另一侧按下图所示设置滑轮，然后利用吊车以及卷扬机等牵引机械进行主管道的穿越作业。

为减小穿越阻力，在管端安装带滚轮的托板辅助发送。

托板用20mm的钢板卷制，托板与穿越主管之间用20mm的橡胶护层隔离，用以保护主管道防腐层。

为避免穿管过程中牵引时管线翻转，在管段端部牵引处设置万向节。

穿越时用牵引机械通过钢丝绳牵引万向节带动干线管段穿套管，后端用吊管机或吊车调整管段中心辅助放送。

干线管段到位后，切下牵引万向节，两端管口用盲板封死。

按图纸设计要求安装标志桩和保护测试桩。

所有附件安装完毕后，由施工单位和监理工程师共同进行检查，然后进行隐蔽。

11、回填、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。

五、质量保证措施

㈠、质量保证措施

1、上岗前培训，熟悉操作规程。

管理人员持证上岗，必须是有经验的顶管专业技术人员。

2、顶管前探明各种地下物及构建物，保证管壁外围50cm以内的净空间距。

3、开挖时，严格按照要求操作，顶进偏差走出要求及时汇报，由施工负责人、技术人员研究纠偏措施，严禁隐瞒蛮干，确保顶管方向及质量。

4、降水出现故障应立即采取有效措施补救。

5、调整顶进设备完好，保证连续施工，顶进时随时测量，防止偏差过大。

六、HSE管理措施

㈠、施工前准备

1、在施工期间，特殊工种必须经过考试，做到持证上岗。

在施工中要严格执行各项安全生产规章制度，必须穿戴、正确使用劳动保护用品。

2、施工区域用安全警戒线进行隔离，并设置明显的安全警示标志，严禁非施工人员进入施工场地。

㈡、施工现场HSE保证措施

⑴进场前所有人员要经过安全培训。

⑵施工场地要有明显的施工标记。

公路两侧50米布反光皮桶4个，操作坑周围采用警示带隔离，晚间采用警示灯提示。

见下图:

顶管时操作员要佩戴安全帽。

取土时，只能取安全防护器内土方。

作业井底照明采用12V低压电流照明。

在进行顶管作业时，非专职操作人员未经允许不得进入坑中或工作间，更不得开动机上的任何开关。

严禁私拉乱接电气线路和电气设备。

在操作坑开挖时，安全人员到位，现场进行指挥，注意坑壁塌方；

、顶管施工工序安全措施

⑴每班顶进作业开始之前，必须对后背基础与支撑进行仔细的检查，发现异常现象及时研究处理，确认安全可靠后方可施工。

⑵顶管作业必须建立交接班制度，并有记录，检查机电设备是否完好。

坑内工作人员必须戴安全帽，上下坑走扶梯，梯子应固定完好，深坑每步梯子的梯角平台、走道应平稳、牢固、有两道牢固的护身栏。

往工作坑内下管前，施工负责人必须进行防高处坠落，物体打击的安全交底，工作人员分工要明确，严格遵守纪律。

每次下管前，均应由施工负责人组织检查吊装设备及辅助设施（地锚等）是否完好无损，安全可靠，下管工序应有专人指挥，人工推运管子必须选用有效的打掩材料，管子前方严禁有人；运管与调整管子的方向时，必须有技术熟练，责任心强的人指挥，缓慢运、调；拖拉打掩枋木和运管作业的人员应精神集中，服从指挥，动作协调一致，如果工作平台口的栏杆必须撤掉时，拉打掩枋木和挖制管子方位的人员均应站在平台支架外侧，用足够承重的大绳作业，严禁在无防护的工作平台口边缘作业；挂勾人员应从支架两侧登安全梯上下，作业时必须严格按规定使用安全带，个人劳动保护用品应按规定正确使用，严禁用手扶钢丝绳，防止手被滑轮、吊钩碰挤致伤。

下管作业的全过程中，工作坑内严禁有人。

坑内上下吊运物品时，坑下人员应站在安全角落，严禁利用卷烟机上下运人。

垂直运输设备的操作人员，在作业前要对卷扬机等设备各部位进行检查，该注油的注油，制动装置、安全装置、滑轮、吊装索具、地锚、电器设备等确认无异常后方可作业，作业时精力集中服从指挥，严格执行卷扬机和起重作业有关的安全操作规程。

高压油泵是顶镐的配套设备，安全使用时，应注意保护压力表和油管，发现异常停镐检查，特别是压力突然上升，经检查排除故障后方可继续作业。

顶镐、顶铁必须与管子保持平直，受力平均一致。

在顶进作业时，发现顶铁变形、异常、左右偏移或向上有凸出现象，应立即停镐进行调整；搬运顶铁，胀圈要稳拿轻放，不准经坑内抛掷；顶铁之间或顶铁与后背、底板联结不得有间隙，顶铁如用两排以上时，应平行、等距、松紧程度一致，顶进作业时，人不得站在顶铁上方或两侧，严禁穿行。

在顶进作业时，如发现混凝土管端有混凝土剥皮脱落等异常现象，应立即停镐检查。

在顶进作业过程中，对顶铁的观察要有专人，丝毫不得放松，严防崩铁事故的发生。

管前人工挖土，视土质情况决定掏挖长度。

沙土不得超过20cm土质良好最好不得超过50cm，管前顶进作业严禁纵向超挖，作业面的照明条件应良好。

管前纠正管位偏差，发生管前超挖时，应根据具体情况采用有效的支护措施。

如在土质条件较差、土壤中含水量大、容易塌方的地段施工时，在管前端应加管帽，管帽的长度与刚度应经过计算后确定。

在顶进作业时，管帽应先顶入土层中以后再开始按规定的套挖长度挖土，要始终让管帽前沿保持在土层中，在塌方特别严重、形成闷顶（不用挖砂、石就流入管内）时，应在地面进行有效土壤加固措施的同时，使用触变泥浆，确保施工安全。

管内运土，用运土斗运土，采用双筒卷扬机作动力，要有明确有效的联络信号与工具，卷扬机作业时，严禁有人在管内进出；卷扬机作业遵守有关的安全技术操作规程。

顶进中有防毒、防燃、防爆、防水措施，顶进长度超过50m时，应有预防缺氧、窒息的措施。

安全防护和劳动用品的选用应注意其有效性，必须用经有关部门批准的产品。

氧气瓶与乙炔瓶（罐）不得进入坑内。

顶进作业，应先试顶，确认安全后，方可正常作业；每次顶进前，应仔细检查液压系统、顶铁（柱），后背灯是否有异常现象。

底下水位较高或有流砂时，有专人监护支撑，平台、工作坑有无异常；发现异常，立即停止作业排除险情。

、起重作业HSE管理规定

⑴起重作业前应检查机具、设备，确认良好可靠；

⑵作业场地应坚实、车体应平正，对于汽车吊支撑腿伸展应适当，支撑坚实有力；

⑶起重作业应有一个专人指挥，指挥应使用国家推荐的通用手势信号和专用手势信号；

⑷起重臂下严禁有人，作业区上方应明朗开阔，不得在输电线路下作业，当在其一侧作业时应保持吊臂、吊具、钢绳、重物与线路的距离不小于7m；

⑸起重时应有载重指示器，不得超载、不得斜吊；

⑹作业时必须起吊平稳，慢速均匀升降，不得在重载情况下进行调臂、急进、急退和急速旋转；

⑺吊装作业中突然发生机械故障，暂停作业时，应设法把吊物放在安全位置，不允许将重物悬在吊勾上；

⑻禁止任何人随同物件升降；

⑼六级以上大风、大雷雨时，应停止作业；

⑽起重机行走时，必须按规定收回、放稳起重臂及支撑腿；

⑾起重机必须坚持按期保养、经常检查以及严禁使用带“病”的起重机械。

经常检查起重机械的钢丝绳吊索具，严格执行国家钢丝绳的报废标准，按照我国采用的ISO94309执行。

3、交叉作业HSE管理规定

凡在同一施工现场，有多个班组不同工序或多个工种在不同高度同时作业，或在同一面上同时施工，这种施工形式叫做交叉作业。

⑴交叉作业的危险性；

高空交叉作业时易出现落物伤人、损坏设备；

平面交叉作业时，易出现人员碰伤、中毒等不同作业造成的相互损伤及设备损坏。

⑵从事最危险的交叉作业形式主