建筑施工工程管理之穿越G顶管方案.docx

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建筑施工工程管理之穿越G顶管方案

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日照-仪征原油管道及配套工程第4标段

顶管穿越G205国道施工方案

（设计单出图：

DL1-5010线08）

编制：

审核：

审批：

中原油田建设集团公司

日照至仪征原油管道项目部

2010年04月30日

日照-仪征原油管道及配套工程第4标段

G205国道顶管穿越施工措施

1编制依据

1.1招标文件

《日照-仪征原油管道工程线路安装招标文件》

1.2施工合同

《日照-仪征原油管道管及配套工程线路管道敷设施工合同》

1.3施工组织设计

《日照-仪征原油管道及配套工程第4标段施工组织设计》

1.4施工蓝图

《日照-仪征原油管道及配套工程线路工程施工技术要求》

《日照-仪征原油管道及配套工程淮安市Ⅳ段管道防腐》

《日照-仪征原油管道及配套工程顶管穿越G205国道（DL1-5010线08）》

《日照-仪征原油管道及配套工程典型图部分顶管穿越公路、铁路典型图DWG-5000线01-04》

1.5施工标准及验收规范

《辅射交联聚乙烯热收缩带（套）》（SY/T4054-2003）

《管道防腐层检漏试验方法》（SY/T0063-1999）

《管道下向焊接工艺规程》（SY/T4071-93）

《石油天然气管道穿越工程施工及验收规范》（SY/T4079-95）

《长输天然气管道清管作业规程》（SY/T6383-1999）

《油气长输管道工程施工及验收规范》GB50369－2006；

《油气输送管道穿越工程施工及验收规范》GB50424-2007

《油气输送管道跨越工程施工及验收规范》GB50460-2008

《管道下向焊接工艺规程》SY/T4071-93

《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98

《液体石油管道压力试验》GB/T16805

《涂装前钢材表面预处理规范》SY/T0407

《钢质管道焊接及验收》SY/T4103-2006

《长输管道阴极保护工程施工及验收规范》SYJ4006-1990

《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》SY/T0413-2002

《钢制管道聚乙烯粘胶带防腐层技术标准》SY/T0414

《长距离输油输气管道测量规范》SY/T0055-2003

《油气输送用钢制弯管》SY/T5257-2004

《钢制管道单层熔结环氧粉末外涂层技术规范》SY/T0315

及其他现行国家及行业规范。

2工程概况

2.1穿越位置及主要工程量：

管道穿越在东双沟镇沿河村，公路里程为142+450m，本段单出图主要工作量为混凝土套管（G型接口）DRC1350×2000GⅢA涵管长度52m，管道穿越长度130.39m，管道均采用φ914×15.9材质L450，φ914×15.9冷弯弯管8°43′、11°25′各1个，热煨弯头φ914×17.575°1个、65°1个材质L450，三层PE加强级外防腐，本段起点里程为K=17+977.7终点里程为K=18+107.5，套管起点K=18+026.4，套管终点K=18+078.4，补口用热收缩带φ914（宽600mm）16个、管道内支架φ914支架（高度50mm）52个。

2.2施工总平面布置：

穿越总平面布置示意图图1

2.3施工特点：

本次管道穿越地质条件较复杂，地下水位高，且穿越长度较长，施工难度较大。

3施工技术措施

3.1穿越施工工序：

施工准备→顶砼管施工→管段组焊（无损检测、防腐补口、补伤、电火花检漏、清扫试压）→管道内支架、阴极保护及钢支撑架安装→钢管道穿越→套管封堵及附件安装→地貌恢复。

3.2施工准备

3.2.1测量放线

3.2.1.1根据设计给定的控制桩位，用测量仪器放出穿越中心轴线，并设置穿越中心桩，施工作业带边线桩，撒上白灰线，地下有障碍物、光缆应作好标记。

有第三方提供地下检测报告。

3.2.1.2测量出G205国道及其两侧的自然地平标高，以便确定顶管深度。

3.2.1.3放线同时放出操作坑与接管坑的位置和开挖边线。

3.2.1.4保护好公路两侧中心线上的转角桩，以便按该桩测量、审核操作坑开挖深度和穿越准确度。

3.2.2现场布置

3.2.2.1由于现场的地形较复杂，经过现场勘察，决定将穿越点设置在K=18+002.9处，在K=18+103.3处设置一台卷扬机（作牵引用），在K=18+002.9的直线延长线上征一条长120m×宽25m的作业带，作为管道穿越引沟及预制管段的场地，引沟需与水泥套管在同一条直线上。

在K=18+002.9处设置一临时堆管场，所堆管材供穿越时用。

当征完地后，对现场的引沟需进行测量。

3.2.2.2本次穿越长度较长，所以我们采取机械与人工相结合的方法进行施工，在K=18+002.9处我们设置一块供穿越时用的“管道穿越引沟及预制场地”，以便放置设备及预制管段，引沟深度与水泥套管深度一致，沟底宽度为3m。

所以在施工之前，需相关单位进行临时征地工作，对于牵引卷扬机安装时，卷扬机的安装固定点必须要与水泥套管的中心在一个水平线上

3.2.2.3水泥套管穿越成功后，在K=18+103.3至G205国道处的管沟需要提前开挖好，以便卷扬机安装，卷扬机安装在管沟底部,与水泥套管中心线在同一水平面上。

3.2.3堆管场设置

3.2.3.1由于进入施工作业区的线路皆是乡间小路，所以顶管设备、函管、管材等只能从沿着作业带进入施工作业区，根据现场情况我们分别用布管车进行场内运输，水泥套管用5t载重车逐根拉运，运距为4km，装运过程配备人工10名，在两个堆管场各设一台PC220履带式液压挖掘机，供装卸车用。

为了减小征地，把临时堆管场就势近在管道穿越引沟及预制管段的场地内。

3.2.4管道滑轮钢支撑架制作

3.2.4.1钢支撑架是为减少管道内支架与砼管的摩擦力，保护内支架不损坏，便于穿越。

管道钢支撑架，强度高，承受能力强。

3.2.4.2安装方法：

在预制好的管段首端安装管道钢支撑架。

在安装过程中，为了防止钢支撑架在安装过程中损伤管道防腐层。

在其间加一层δ=5mm、宽为100mm的胶皮,管道钢支撑架上的螺栓一定要上紧,以防在穿越过程中松动。

3.4.1.2管道滑轮钢支撑架示意图如下:

1—管箍、2—螺栓、3—卡耳、4—轮架、5—导向轮

3.4.1.3制作材料、人员、工时、设备配备

①消耗材料表1

序号

材料名称

规格型号

数量

备注

1

管箍

φ914×10、宽100

1块

2

精制镀锌螺栓

M22×80

2套

3

卡耳

350×50×10钢板

2块

4

轮架

90×200×10钢板

2块

5

导向轮

钢轮

D100

2个

轮轴

δ=25、L=50圆钢

2根

6

胶皮

δ=5

1块

7

氧气

1瓶

8

乙炔

1瓶

9

电焊条

E4303

5kg

②制作人员及工时表2

序号

职务及工种

人数

工时（天）

备注

1

材料员

1

2

购料

2

技术员

1

3

管工

4

4

电焊工

2

5

气焊工

1

配备氧气、乙炔一套

③制作设备配置：

表3

序号

设备名称

型号及规格

数量

备注

1

熊谷电焊机

MPS-500

2台

2

载重汽车

1.5t

1台

购料

3.3顶管施工

3.3.1一般要求

3.3.1.1管道穿越公路时，距路面的埋深不得小于1.2m，距路边沟最低处埋深不得小于1.0m，穿越套管伸出路基坡脚2m。

3.3.1.2由业主苏皖分部与公路主管部门联系，按要求办理穿越施工手续。

施工单位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，对于此等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，加以保护，且保护方案应得到被穿越设施主管部门认可。

3.3.2顶管施工程序

3.3.3顶前施工技术措施

3.3.3.1操作坑、接收坑开挖：

操作坑设置在G205国道的西面，接收坑设置在G205国道的东面，操作坑、接收坑的大小尺寸如图3-1、图3-2所示，采用人工与机械相互配合的方式开挖基坑，所取出的土方堆置在堆管场附近。

具体开挖数量见图纸。

3.3.3.2为了取土操作方便及防止意外事故发生，在操作坑及接收坑处各设安装通道一处。

3.3.3.3操作坑（接收坑）平立面图

3.3.3.4据图纸提供的资料显示，当操作坑开挖到1m时，土质为粉质粘土，土质较均匀，干强度中~高，韧性中~高，局部性质近似粘土可塑，所以在顶管时，必须加强液压顶的后座功能，使顶管后坐力达到施工要求，根据经验，采用2m×3m×30mm的钢板为宜。

3.3.3.5降水：

因管道埋设在地表以下4.8m，公路西侧为水稻田、东侧为林园，地下水位高、水量大，基坑渗水严重，根据现场实际勘查，拟采取井点降水方法施工，穿越位置两侧各设置4组井点6寸降水装置，间距1m。

在基坑一角开挖一个1.5m×1.5m×1.5m积水坑，用30kw柴油发电机和多级离心泵DN200降水（24小时不间断降水）。

3.3.3.6混凝土底座：

因基坑深、水位高，在基坑底部浇注C30防渗混凝土，尺寸8m×8m×0.2m，在基坑后壁浇注浇注C30防渗混凝土，尺寸8m×5.8m×0.2m。

3.3.3.7基坑支护：

由于水位高对基坑采取相应的保护措施，在基坑内侧打一排钢桩固堰，南北侧用植入钢桩Φ89*5无缝钢管，钢桩间距5cm（数量114根，钢桩6.5m/根），用铁丝将钢桩紧紧捆绑，在基坑旁边打入地锚和钢桩排连接，以保证钢桩稳定预防塌方（地锚用Φ40钢筋5.5m/根）。

基坑顶管面同样植入钢桩47根Φ89*5无缝钢管，中间预留出1.35m套管宽度，套管上方用钢丝网（长4.4m×宽1.4m）与两侧钢桩连接。

接收坑防护措施同操作坑。

基坑支护

（2）：

同时可采取沉箱施工方法，在基坑四壁安装相同尺寸δ=12mm钢板，钢板与钢板之间用满焊焊接，对角用钢管焊接支撑，保证钢板的稳定。

在套管顶进方向预留出直径为1.4m圆弧，供涵管通过。

3.3.4顶管设备机具安装

3.3.4.1设备紧靠工作坑背面的枕木排，设备与枕木排间用30mm厚钢板做承力板。

3.3.4.2顶管设备系统安装定位要准确，应加适当支撑，以保证施工安全。

3.3.4.3液压系统含高压油泵、动力传递机构等安装，液压缸按顶管中轴线对称布置，顶管中保持轴线重合。

3.3.4.4顶铁安装：

顶铁是顶进过程中的传力工具，传递顶力并扩大管节端面的承压面积，由于顶程长，顶铁安装要与顶力线一致。

3.3.4.5刃脚安装：

刃脚位于首节管端部，用它贯入土中以减少贯入阻力，防止管面土塌方，且保证套管不顶偏。

3.3.5砼套管安装

3.3.5.1套管安装下坑前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，检查合格的套管用吊车吊到顶管工作导轨上，准备连接顶进。

3.3.5.2环形顶铁安放在管端面处，它的内外尺寸与管端面尺寸相适应，厚度300~500mm。

它的作用是使纵向顶铁传送顶力较均匀地分布到被顶管端面上，以免管端面顶坏。

3.3.5.3纵向顶铁是在顶管过程中调节间距的垫铁，因此纵向顶铁的长度要根据千斤顶的冲程、管节长度而确定。

纵向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。

在做预顶试验时检验液压系统性能、液压缸行程、传力设备的中心线和垂直度等。

3.3.5.4其它设施：

工作坑上设活动工作台，安装有卷扬机与配电柜，工作台用30#工字钢作梁，两端支撑于台上，梁上铺方木作活动平台，作为出土及其它工具垂直运输之用，在工作台上还应搭工作棚，以防雨。

3.3.6顶管作业

3.3.6.1顶进操作要坚持“先挖后顶，随挖随顶”的施工原则，顶铁安装应平直，顶进时严禁偏心，以免使顶铁崩出伤人，且注意油压变化，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。

3.3.6.2套管接口处理：

施工中，当砼套管外漏20~30mm时，停泵，在每处G型接口间，用遇水膨胀橡胶密封，检查确认安装合格后，继续顶进。

3.3.6.3顶进管节的方向和高程的控制，主要取决于挖土操作，工作面上挖土不但影响顶进效率，更重要影响质量控制，这就要求对挖土有严格的要求。

3.3.6.4必须在规定的施工范围内开挖，不得超挖，管底土基弧度控制在120°~135°范围内，一定要保持管壁与原土层表面吻合。

3.3.6.5在人工挖土时，不得搅动管底下部的地基土。

3.3.6.6根据土质情况，工作面向前挖至0.1~0.2m时，顶进一次，挖出的土要及时外运。

3.3.6.7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。

3.3.6.8挖出的土要及时用自制小铁车倒出套管，并用吊绳倒出，至指定地点堆放，严禁堆放在坑边。

3.3.7顶管的质量要求

3.3.7.1顶管作业时，套管的轴向偏差不超过顶进长度的1.5%。

3.3.7.2上下偏差应≤200mm。

3.3.7.3顶管作业开始后，应连续进行，不应中途停止。

3.3.7.4顶管后，用测量仪器控制中心线和高程，以施工放线布置的中心桩为基准进行导向监控。

3.3.8顶管质量的检测、校正及控制

3.3.8.1套管在顶进时，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：

由于后座墙受力发生倾斜，造成中线左右偏离；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不均；顶管的端面或后背上下部位的土壤承载力相差较大；导轨安装有较大误差；顶铁制造质量差，受力后变形。

3.3.8.2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，只要测量出十字架交点偏离的垂直距离，就可读出顶管的高程偏离，若水准仪从坑外引进绝对高程，那么顶进管段的各点高程也可推测出来，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。

套管内工作面挖成形后，要由专检人员进行质量检验，符合要求后，方可进行顶进作业。

3.3.8.3在顶管过程中校正偏差是保证顶管质量的有力措施，偏差是逐渐积累起来的，也只有逐渐校正过来，偏差过大校正就很困难，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两类方法，具体作法如下：

①挖土校正法：

在管子偏离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，以防产生相反结果，当管前土方被切削形成一定的土洞孔隙时，利用顶力设备顶管。

当偏差为10~20mm时，可采用此法校正。

②顶木校正法：

当偏差大于20mm或者用挖土法无效时，用圆木或方木一端顶在管子偏离设计中心一侧管壁上，另一端装在垫有钢板或木板的管前土壤上，支架稳固后开动液压泵，利用顶进时横顶木斜支管子所产生的分力，使管子得到校正。

3.4穿越管段组焊

管段预制在管道预制场地内进行，尽量靠近管沟边预制，以便管段顺利下沟。

Φ914×36的椭圆封头满焊封堵。

在预制场内预制好的管段就地进行100%超声波探伤和100%X射线探伤，无损探伤合格后就地进行清扫试压、防腐补口、补伤、电火花检漏。

3.4.1管段组对焊接技术要求与一般地段相同。

3.4.2对组焊完的管段按设计规范要求进行整体清管、试压。

清管在管段两端设临时清管收发装置，清管接收装置应设置在地势较高的地方，50m内不得有居民和建筑物。

清管器过盈量应为管内径的5%~8%。

3.4.3穿越管段试压

3.4.3.1待清管合格后进行管段试压，试压前在管段两端加封头、进水阀、放空阀和压力表，试压严格按操作规范进行。

3.4.3.2管段需单独进行强度及严密性试压，试压介质采用无腐蚀性洁净水，强度试压压力为12.75Mpa，严密性试压压力为8.5Mpa，强度试压稳压时间4小时，以在规定的时间内不泄漏为合格；严密性试压的持续稳压时间为24小时，以在规定的时间内，允许压降不大于1%试验压力值，且不大于0.1Mpa为合格。

3.4.3.3试压前在管段两端各安装一套PN25DN65型进水阀和放空阀，同时安装截止阀、压力表接头及压力表。

3.4.3.4试压设备采用DY-60电动试压泵，水源来自距施工地9km处的河水，采用水罐车拉运。

3.4.3.5试压用的压力表应经过校验，并应在有效期内，压力表精度应不低于1.5级，量程为被测量压力的1.5~2倍，选用0~25Mpa，表盘直径不应小于150mm，最小刻度应能显示0.05Mpa。

试压时的压力表为2块，分别安装在试压管段的的两端，稳压时间应在管段两端压力平衡后开始计算。

3.4.3.6试压时的升压速度不宜过快，压力应缓慢上升，每小时升压不得超过1Mpa。

当压力升至3.825Mpa和7.65Mpa时，应分别停止升压，稳压30min，并检查系统有无异常情况，如无异常情况继续升压。

3.4.3.7强度试压以管道不破裂、无渗漏为合格；严密性试压以压降不大于1%试验压力值为合格。

3.4.3.8试压合格后，进行放压，放压时所排出的水就地排放到水田边的沟内。

3.4.4试压探伤合格后，按设计要求进行防腐补口、补伤、电火花检漏，其技术要求与一般地段相同，防腐级别为加强级，补口采用热收缩带。

3.5管道内支架、阴极保护及钢支撑架安装

3.5.1试压合格后，在沟上安装内支架、阴极保护及钢支撑架。

3.5.2管道内支架每隔1m安装一套，要求支架牢固，不得松动。

3.5.3钢支撑架安装在管段的首端，安装方法见。

3.6管段下沟穿越

3.6.1上述工序安装完成后，需对管段再一次电火花检漏，检查合格后，方可下沟，下沟采用25t吊车及皮层PC220挖掘机、人工配合进行。

3.6.2管段下沟后，为了固定卷扬机的钢丝绳，在管段的首端的盲板上焊制一个用圆钢φ30煨制成的U型挂钩，供卷扬机牵引用。

U型挂钩与卷扬机的钢丝绳连接如图4所示，管段组焊的一端的盲板用磨光机打磨,然后清口、打坡口。

3.6.3待上述工作完工后，我们先利用挖掘机及吊车把管段上装钢支架的一端搁置到水泥套管内，用机械的的方法进行穿越，挖掘机及吊车停置在穿越引沟边，然后从K=18+103.3处发动卷扬机牵引。

具体的穿越示意图如图5。

吊车需扎在一级公路上进行管道吊装工作，施工期间在作业区前后200m范围内布设安全警示标识，设置警示带，夜间在穿越位置设置夜间警示灯。

3.6.4卷扬机及支架的制安:

3.6.4.1根据现场勘察及本段的地形，决定把卷扬机设置在K=18+103.3处（参看平面图）。

3.6.4.2为了防止人为的破坏，待卷扬机安装好后，需在卷扬机附近安装一顶军用帐篷，配置2名人员进行24小时的全天候看护（包括看守进场的设备）。

3.6.4.3卷扬机安装说明：

卷扬机安装在水泥套管的中心线上，要求安装稳固，有足够的操作空间，卷扬机安装位置视穿越的实际情况而定，要有利于管道穿越的需要，操作面积要满足管道穿越及人员的施工要求，为了保证卷扬机负载时安全,卷扬机基础尺寸（4.0m×3.0m×2m），基础采用C30混凝土现浇，内配钢筋网。

3.6.4.4材料、人员、工时、设备配备

①消耗材料表4

序号

材料名称

型号

数量

备注

1

钢筋

Φ25

728m

2

钢筋

Φ14

332m

3

钢板

δ=25mm

12㎡

4

钢板

δ=12mm

368㎡

5

无缝钢管

φ89×5

2093m

6

木排

φ150×4000

2块

7

螺纹钢

φ22

4.2m

8

螺纹钢

φ40

110m

9

钢丝绳

φ8

160m

10

铁丝

18#

30kg

11

拉紧器

16#

4个

12

锚固桩

φ114×5×1600

4根

13

氧气、乙炔

各1瓶

②安装人员及工时配置表5

序号

工种

人数

工时（天）

备注

1

电工

1

2

2

管理人员

4

机组长2人，技术员1人，生产经理1人

3

管工

10

4

电焊工

1

5

气焊工

1

6

司机

3

7

看护设备人员

2

每天24小时

③设备配置：

表6

序号

设备名称

规格型号

数量

备注

1

卷扬机

5t

1台

2

载重车

1.5t

2台

3

熊谷电焊机

MPS-500

2台

4

活动电站

120Kw

1台

供卷扬机发电

3.7套管封堵

3.7.1按照设计要求封堵套管两端。

套管两端封堵采用MU10红砖，M10水泥砂浆砌筑，再用沥青麻丝封堵防水，套管两端回填土要分层夯实。

3.8地貌恢复

3.8.1穿越工程完毕后及时回填发送沟及作业坑，靠近公路侧的回填土应夯实。

3.8.2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。

作到工完料尽场地清。

4施工人员、设备及材料（不包括工机具制安部分）

4.1人力资源配备表7

序号

职务/工种

人数

备注

1

管理人员

4

生产、技术、HSE、材料

2

电焊工

4

3

管工

5

4

修理工

1

5

电工

1

6

设备操作手

7

7

普工

20

8

后勤

1

9

防腐工

4

10

顶管工

15

综合

4.2设备机具材料配备表8

序号

设备名称

规格型号

数量

备注

1

平板拖车

30t

1辆

拖运电站、挖掘机等

2

移动电站

120KW

1台

供卷扬机发电

3

移动电站

60KW

1台

顶水泥套管用

4

道口穿越机

300t

1套

5

矿工灯

4盏

照明

6

自制小铁车

1辆

顶水泥套管用

7

靠背板

2m×2m

1付

顶水泥套管用

8

制作轨道

6m

1付

顶水泥套管用

9

环向顶铁

1个

顶水泥套管用

10

纵向顶铁

1m

1付

顶水泥套管用

11

自制护帽

2m

1付

顶水泥套管用

12

尼龙绳

6＇

200m

顶水泥套管用

13

爬梯

1个

顶水泥套管用

14

铁锹

20把

顶水泥套管用

15

出土斗

1副

顶水泥套管用

16

通风机

1台

顶水泥套管用

17

便携式电焊机

60KW

2台

18

吊车

25t

1台

吊设备、穿越等

19

履带式挖掘机

PC220

1台

挖填操作坑、导引沟及辅助穿越

20

载重车

5t

2辆

背运、套管工机具等

21

载重车

1.5t

2辆

22

潜水泵

QY-TA

2台

23

防风棚

2个

自制

24

环形火焰加热器

1个

25

全站仪

GTS-332

1