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顶管方案

广西液化天然气（LNG）项目输气管道工程

宜柳高速顶管穿越工程

施工方案

广西液化天然气（LNG）项目输气管道工程

柳州段线路施工中石化胜利油建项目部

2015年11月10日

目录

1编制依据1

1.1设计资料1

1.2施工现场踏勘资料1

1.3施工技术标准及验收规范1

2工程概况1

2.1概要1

2.2位置与交通错误！

未定义书签。

2.3地形、地貌错误！

未定义书签。

3施工部署错误！

未定义书签。

3.1劳动力安排1

3.2临设布置1

3.3施工围护1

3.4工作流程2

4主要技术方案2

4.1施工原理2

4.2施工准备3

4.3测量定位3

4.4作业坑开挖4

4.5顶管设备设施安装5

4.6顶管施工5

4.6.1安装护圈5

4.6.2安装管节6

4.6.3顶管作业6

5主要施工管理措施8

5.1技术管理措施8

6质量控制与措施8

6.1质量保证体系8

6.2质量控制措施8

7HSE施工管理措施10

8工期安排11

9机具设备配置表11

10施工平面规划12

11安全保障措施12

12施工险情意外事故应急预案13

13防塌陷的安全措施和顶进后的注浆处理措施15

14交通管制及交通应急预案18

14.1交通管制方案18

14.2交通应急措施20

14.2.1应急要素20

14.2.2具体措施21

1编制依据

1.1设计资料

1.1.1《管道防腐线路部分施工技术要求》（护-3791）

1.1.2《天然气管道工程钢管通用技术条件》（CDP-S-NGP-PL-006-2011-2）

1.1.3《油气管道线路标识通用图集》（CDP-M-PC-OGP-PL-008—2010-1）

1.1.4《油气管道工程感应加热弯管通用技术条件》（CDP-S-OGP-PL-016-2011-2）

1.1.5《油气管道工程感应加热弯管母管通用技术条件》（CDP-S-OGP-PL-017-2011-2）

1.1.6广西液化天然气（LNG）项目输气管道工程施工技术要求

1.1.7《广西液化天然气（LNG）项目输气管道工程干线部分柳江县境内LLLJ123～LLLJ124号桩宜柳高速公路穿越》

1.1.8《广西液化天然气（LNG）项目输气管道工程顶混凝土套管穿越公路通用图》

1.2施工现场踏勘资料

1.3施工技术标准及验收规范

1.3.1《油气长输管道工程施工及验收规范》（GB50369-2006）

1.3.2《油气输送管道穿越工程施工规范》（GB50424-2007）

1.3.3《石油天然气建设工程施工质量验收规范管道穿跨越工程》（SY4207-2007）

1.3.4《混凝土和钢筋混凝土排水管》（GBT11836-2009）

1.3.5《钢质管道焊接及验收》（SY/T4103-2006）

1.3.6《石油天然气钢制管道无损检测》（SY/T4109-2005）

1.3.7《广西液化天然气（LNG）项目输气管道工程施工技术要求》

1.3.8其他相关的标准规范及管理条例

2工程概况

2.1概要

本工程钢筋混凝土套管内径米，操作坑深7.5米，采用钢筋混凝土墙支护，坑底净尺寸长4.7米，宽3.5米，共分四次浇筑。

2.2劳动力安排

施工机组：

机组长1人；质检员1人，安全员1人；测量技术1人

顶管施工由1个顶管机组组成，顶管作业一般连续不停，三班制昼夜不停施工。

开挖加套管由土建机组在顶管结束后完成。

2.3临设布置

3临时施工用电采用50kw发电机供电；施工用水、生活用水可外部拉运。

在工作井的南北两侧分别设置堆管场和堆土区。

休息区设置在高速公路控制区外35m。

详见（施工平面规划）

3.1施工围护

工作井四周设置围挡，施工区域设置安全警戒标志与外界隔离。

3.2工作流程

本工程的涉路施工为顶管施工，其工艺流程见下图：

4主要技术方案

4.1施工原理

在公路两侧放出管道中心线，选择地势较低的一侧作为顶管操作坑，另一侧为接收坑，确定顶管穿越的进、出口位置，在操作坑内放入第一节穿越套管和顶管设备。

由人工先在套管前端挖土，然后掏出，待套管前端形成略大于套管外径的圆型空间后，再顶进套管。

待套管顶进后再继续人工挖土，掏出，如此循序渐进，直至穿过公路为止。

套管穿越完毕后，将安装好绝缘支撑的主管道用配套滑车送入套管内。

施工中的清石、排渣采用轨道小滑车配合施工。

顶管示意图

4.2施工准备

4.2.1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。

4.2.2开工前预先与公路主管部门联系，按照管理部门的要求办理穿越施工手续，按其要求设置相应的警示标志及进行有关工程措施。

4.2.3向公路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。

4.3测量定位

4.3.1测量轴线及水准点的引入：

管线轴线和水准点由设计单位进行交桩（点）。

在每个操作井附近确定管线中心，同时高程要求设置1个临时水准点，水准点必须设在相对稳定坚固的构筑物上，以免影响测量精度。

4.3.2测量技术要求：

施工过程中由专人负责测量工作，固定人员，固定仪器，固定观测线路。

4.3.3水准点复核：

对各个水准点进行闭合测量，闭合公差应符合要求。

4.3.4管道中心控制：

中心复测合格后，及时设置中心线控制桩（点），做明显标志。

4.3.5管道高程控制：

水准点复测合格后，应在操作井后靠背附近较稳定处设1个固定水准点和顶铁中心线供顶管施工中使用。

顶进过程中用水准仪测量。

4.3.6对中心、高程复测：

顶管施工开始后，每天复测工作坑内中心线和高程桩一次，以防顶管反作用力使井中心偏移。

4.3.7测量仪器校核：

测量用水准仪校核合格后方可使用，要定期校核，在检定期内使用。

4.4作业坑开挖

4.4.1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，另一个作为接收首节管的工作坑。

操作坑采用钢筋混凝土墙进行支护，操作坑分四次开挖和浇筑。

每层墙高1.8米厚0.25米，混凝土强度为C25。

钢筋直径为Φ12，靠模板侧单层布置，竖筋间距300mm，横筋间距200mm。

开挖第一层时可以用挖掘机辅助开挖，从第二层开始就只能人工开挖。

每层开挖完并把坑壁修平修直后先绑扎墙体钢筋，再支模浇筑混凝土。

等墙体混凝土达到拆模强度后再拆模并开挖下一层。

最后一层的墙体和坑底混凝土一起浇筑。

后背墙处的墙厚度为400mm，加厚高度1米。

具体结构见下图：

4.4.2根据穿越套管长以2m计算，操作坑长度确定为4.7m。

4.4.3工作坑的深度由设计管底高程及基础厚度而定，即管底高程减去轨道及基础厚度，就是坑底标高。

4.4.4在挖作业坑时，后背墙的原土层不得破坏，后背墙具体要求如下：

4.4.4.1要考虑有充分的强度，在顶进中能承受液压千斤顶的最大反作用力而不破坏。

4.4.4.2要有足够的刚度，当受到千斤顶的反作用力时，应使压缩变形小，当反作用力取消时，应能基本恢复原位，以充分发挥千斤顶的有效冲程。

4.4.4.3后背墙表面要平直，并且垂直于顶进管道的轴线，以充分避免产生偏心受压。

4.5顶管设备设施安装

操作井处理完毕后，布置液压站、发电机及管路、线路。

工作井内安装导轨、千斤顶及纵横顶铁。

安装后的导轨应牢固，不得在使用过程中产生位移或过大变形。

导轨内距计算：

S=2[（D-h+L）（h-L）]1/2=863mm式中：

S——导轨内距；D——管外径；h——轨高；L——管外底距导轨底距离

4.5.1顶力计算36

根据经验公式：

F＝n×G×L

其中n为粘度系数本地质取n=2G＝每米套管自重

L＝顶管长度

G＝每米套管自重＝材料密度×每米套管体积

为安全、稳妥的完成此项顶管任务，用1台最大顶力为500T的BT-500型液压顶机顶进，满足施工需要。

根据设计地勘报告，顶管作业坑处为石方，符合顶管施工后坐力顶力要求。

4.6顶管施工

4.6.1安装护圈

护圈装于首节管端部，护圈由外壳内环和肋板三部分组成，护圈外壳套于顶进管外部，遮板端部呈20°～30°角，尾板宽度15～20厘米。

套管护圈示意图

4.6.2安装管节

混凝土管节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，检查合格的管节用吊车吊到顶管工作导轨上，准备连接顶进。

顶进装置示意图

4.6.3顶管作业

4.6.3.1顶进操作要坚持“先挖后顶，随挖随顶”的施工原则。

千斤顶顶进一个冲程后，千斤顶复位，更换合适的顶铁，然后继续顶进。

坚决落实“先挖后顶，随挖随顶”，可以有效的防止顶管过程中可能出现的路面塌陷现象。

4.6.3.2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。

4.6.3.3石方段进行顶管作业时，采用液压分裂机碎石的方法施工。

5.6.3.3.1设备：

岩芯钻一个、液压劈裂机一机两枪、辅助工具铁锨、撬杠。

5.6.3.3.2钻大孔：

岩芯钻在顶管的掌持面上钻孔，孔径110mm；

掏出岩芯，制造出岩石临空面；

打孔：

围绕岩芯钻钻孔的周围用风枪打孔，孔径为50mm

分裂：

岩芯钻钻孔制造出临空面，围绕抽心钻钻孔的周围孔，用劈裂机分裂岩石。

拆移：

分裂完成以后，及时用撬杠将岩石拨开、搬走。

5.6.3.3.3清除碎石后，顶进套管。

重复上述操作。

4.6.3.4管道接口

管节稳定后，在管内侧两管节对口的地方按设计要求用沥青麻丝填塞，再用热沥青油毛毡围裹两道，详见《高速公路穿越段钢筋混凝土圆涵管通用图》中“钢筋混凝土圆涵管基础形式及管节接头”。

在管内用钢涨圈将两节管接口支撑牢固，使接口处于刚性连接，避免在顶进中受力产生错口，保证顶进过程中高程和方向的准确性。

钢涨圈是用6～10mm钢圈焊成的圆环，宽260～300mm，环外径比钢筋混凝土管内径小30～40mm。

4.6.3.5空隙注浆

顶管完成后，由顶管机组负责，向套管顶进后套管与公路回填土之间的空隙注浆，有效防止因套管与公路地基不贴合而可能造成的路面开裂现象（详见第13节防塌陷的安全措施和顶进后的注浆处理措施）。

4.6.3.6碎石外运

采用双轮小推车运，从工作面开凿下的碎石及渣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。

4.6.3.7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，清除管内碎石及渣土，进行误差测量。

进行主管穿越施工。

5主要施工管理措施

5.1技术管理措施

（1）坚持按程序开展工作，落实各级技术管理岗位责任制，分岗定员，落实承包责任制。

（2）加强业务管理，坚持技术交底制度。

各道工序施工前必须给施工人员进行交底，明确设计要求，施工条件、材料做法，操作工艺、质量标准、成品保护、安全防护等要求。

并做到手续完备，签字齐全。

（3）加强对材料、设备的进场检查验证工作。

（4）组织有关人员对施工测量仪器进行计量检验，确保检测设备性能处于良好的使用状态，保证检测数据的准确性、可靠性。

（5）加强测量放线复核制度，尤其对顶管轴线、标高的检测。

（6）加强施工技术资料的管理，平时做好各类资料的收集、整理和归档工作。

6质量控制与措施

6.1质量保证体系

设备材料员

6.2质量控制措施

6.2.1顶管的质量要求

a）上下偏差：

套管钻进长度在36m，偏差不应大于100mm；

b）水平偏差不应大于套管长度的2%。

c）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，可根据管径、顶进长度和地质情况确定，一般在5′～20′之间为宜。

6.2.2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，并在正常顶进1～3米时就应测量一次，管线位置发生顶偏移时，要及时采取校正措施。

6.2.3顶管质量的控制

a）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。

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。

b）对管内工作面已挖成形，要由专检人员进行质量检验符合要求后，方准进行顶进作业。

6.2.4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，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这两类方法，具体作法如下：

a.挖石（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，以防产生相反结果。

当管前土方被切削形成一定的石（土）洞孔隙时，利用顶力设备。

当偏差为10-20毫米时，可采用此法校正。

b.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石（土）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。

c.千斤顶校正法：

这种矫正法基本上同顶木校正法，即用小千斤顶接一短顶木，利用小千斤顶的顶力使管位得到校正。

d.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。

7HSE施工管理措施

7.1穿越前应办理好有关穿越的手续,并委托管理部门做勘察,摸清基础的位置、深度,然后进行顶管穿越。

7.2现场设备较多，并且穿越时需连续昼夜作业，要求施工人员相互关照，协同作业，时刻注意安全。

7.3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。

7.4穿越施工要由专业起重工指挥吊装，要采用通俗、易懂的专业手势、旗语等，要平衡操作，严格遵守安全管理条例。

7.5现场连续作业时要特别注意以下几点：

7.5.1在施工现场配备足够的照明设备，并安排专职电工负责照明设备的安装和维护，不允许出现漏电现象。

7.5.2在连续施工时一定有安全员24小时进行巡查，对可能出现的危险做到早发现、早排除，以确安全施工。

7.5做好夜间施工措施，确保人员和设备的安全。

7.6为了确保施工人员用电安全，施工时要求做到以下几点:

7.6.1设立专门的电工，负责各种用电的安全，电工要定时对所有线路进行检，一旦发现存在用电隐患时要及时阻止，并对存在隐患线路和设备进行更换或检修。

7.6.2夜间施工时，专职安全员必须在施工现场，并配合电工一起维护用电的安全。

7.6.3医务人员对职工进行触电急救现场救助演示，所有职工要掌握急救方法。

7.7施工人员进场前必须接受hse部全面的入场安全教育。

8工期安排

计划顶管穿越工期25天；

施工准备（包括开挖操作坑、浇筑钢筋混凝土墙体、轨道安装、顶机安装）14天；

顶管及接收坑施工9天；

场地清理及竣工验收2天；

9机具设备配置表

机具设备配备表

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

进场日期

备注

1

电动泵站

YBZ16-50

台

1

配主顶机

2

主顶机

BT-500

台

1

3

卷扬机

2～3t

台

1

出土

4

搅拌机

400L

台

1

5

电焊机

BX1-500F-3

20KVA

台

1

6

挖掘机

小松220

台

1

7

气焊设备

套

1

8

发电机

50kw

台

1

施工用电

9

水准仪

S3

台

1

测量

10

汽车吊

30t

辆

1

下管

11

运输车

30t

辆

1

搬迁

12

行吊

3t

台

1

吊土

13

液压分裂机

FL100B

套

1

破碎岩石

14

岩芯钻

直径110

台

2

15

空压机

台

2

16

潜污泵

100WW40-15-3KW

台

1

降水用

17

潜污泵

150WW100-15-3.5KW

台

1

降水用

施工平面规划

休息区

11安全保障措施

11.1穿越作业对路面的主要危害有：

路面开裂，路基塌方；

11.2穿越作业人员的基本要求：

（1）持证上岗；

（2）熟练掌握穿越施工作业应知应会的知识，熟练掌握操作技能；（3）有丰富的穿越施工作业经验，有一定的应急能力。

11.3入场施工人员必须进行和接受必要的穿越施工作业安全知识教育（对危险点进行明确；发生意外情况时的处理方法和保障道路通畅措施）。

11.4在高速公路上来去车方向距离穿越施工作业点设立安全警示牌，并设专人巡视，严禁过路车辆路过车辆在警戒区内逗留停车。

（详见，警戒标志设置示意图）

11.5严格规范支护穿越顶管作业坑，顶管作业时，定时检查顶管做作业坑坑壁安全，如发现安全隐患，现场施工人员必须立即撤离，待处理至安全状态后，方可解除进场施工。

11.6顶管作业时，定时检查顶管顶进路面是否出现开裂塌陷等现象，如发现安全隐患，现场人员必须立即停止，及时疏导车流避让行驶，第一时间通知公路有关部门来现场检查处理。

待处理至安全状态后，必须经过公路部门同意，方可再次入场施工。

11.7夜间施工时应有充足照明；遇到6级以上大风、雷电、暴雨、大雾等恶劣气象时，禁止施工。

12施工险情意外事故应急预案

12.1重大风险因素清单

序号

风险、危害因素

风险源、活动及过程

1

道路开裂

顶管顶进路面

2

坍塌

顶管操作坑

12.2项目部应急领导小组及职责

项目部成立南柳高速顶管穿越应急领导小组，负责指挥、协调应急工作，为保证指挥机构和人员落实，形成人员后续替补指挥系统。

成员由有关部门和机组负责人组成。

应急指挥机构为应急领导小组，应急办公室设在HSE部，负责应急状态的起始、实施组织和解除。

应急预案的实施需在现场公路部门有关人员的配合指导下进行。

12.3应急抢险程序

12.3.1抢险原则

以人为本，保证施工人员以及过往车辆的安全，防止事态扩大。

12.3.2应急处置原则

.首先疏散无关人员，抢救遇险人员，最大限度减少人员伤亡。

.采取控制措施，防止事态扩大。

.及时向有关部门报告险情动态。

.分析判断现场，及时划定危险范围。

.及时增援，最大限度降低灾害损失。

12.3.3应急实施

1）险情既是命令，一旦发生险情，现场人员必须第一时间撤出施工现场。

2）立即联系道路管理部门，疏导过路车流避让事故区域行驶或在安全区域短暂停留等待，并在来车方向安全距离外安放反光警戒桩及安全警示牌。

3）及时控制事态发展，同时将险情向项目部相关部门报告。

4）现场负责人员必须第一时间向公路管理部门通知现场事故的具体情况。

5）项目部及时调拨施工力量到达事故现场，修筑临时道路或铺设临时过路钢板，保障道路通车能力。

6）经过公路有管部门鉴定，确认现场临时道路或过路钢板安全可靠后，疏导现场滞留车辆安全合理的通过事故路段。

12.3.4应急状态的解除

.当危险已经消除，人员、财产完全脱离危险，应急已没有必要时，才可以解除应急状态。

12.4应急准备

12.4.1物资准备

序号

名称

单位

数量

备注

1

应急指挥车

辆

1

配备项目部

2

铁锹

把

20

3

编织袋

条

1000

4

应急灯

只

10

5

扫帚

把

10

7

灭火器

只

5

8

挖掘机

台

1

每个机组至少1台

9

厚钢板

㎡

100

t=20mm

12.4.2信息准备

·信息联络组及时与当地气象部门保持联系，时刻关注气象变化，并将信息及时反馈给各部门及施工机组，遇恶劣天气情况严禁施工作业。

·与当地医院急救中心取得联系，必要时，寻求正规医疗急救。

·与当地消防部门取得联系，必要时，寻求消防支持。

·与当地公安取得联系，必要时，寻求警力支持。

12.4.3人员准备

（1）身体健康，持证上岗。

（2）熟练掌握穿越施工作业应知应会的知识，熟练掌握设备操作技能。

（3）有丰富的穿越施工作业经验，有一定的应急能力。

入场施工人员必须进行和接受必要的穿越施工作业安全知识教育

13防塌陷的安全措施和顶进后的注浆处理措施

13.1防塌陷的安全措施

顶管作为一种地下掘进方式在施工过程中势必会引起对土层的扰动，扰动的结果带来土层运动，如果控制不好就引起较大的沉降，严重的会引起塌陷。

13.1.1千斤顶必须同步顶进。

千斤顶不同步或千斤顶相差较大或安装精度不够,造成顶力合力偏差,极易造成管道轴线偏差,为此我们施工过程中选用同样规格的两台320T千斤顶,其顶力、行程、顶速相一致,这样可以确保顶力合力与管道中心线相重合,保证套管道轴线不会由于顶力相差面出现偏差。

13.1.2主油缸合力中心必须与顶进方向一致两台主油缸左右对称分布,但其合力中心直接影响顶进管道顶进的方向,由于在管道进洞时,工具管入土较浅,土的支撑面较小,支撑面的应力就较大,工具管头部易下沉,入土深度增加后支撑面应力很快减小,工具管不再下沉,为了防止在进洞初期工具管下沉,顶力的合力中心也应偏下,一般顶力合力中心低于管中心R/5~R/4。

13.1.3顶进速度控制顶进开始时,应缓慢进行,待各接触部位密合,再按正常顶进速度顶进,顶进中发现油路压力突然增高,应停止顶进,检查原因并经过处理后方可继续.回镐时,油路压力不得过大,速度不得过快。

另外,挖出的土应及时外运,及时顶进,尽可能使顶力限制在较小的范围。

13.1.4少挖勤顶在顶管施工操作中,少挖多顶减少土层悬空的时间，利用套管的支撑作用减少塌陷的的可能。

同时，减少了人员暴露在