天然气高压管道穿越高速公路顶管工程施工方案

工方案

天然气高压管道穿越高速公路顶管工程施工方案

一、工程概况

本工程是城市天然气利用工程高压管线施工工程三标段，设计压力为4.0Mpa。高压天然气管道采用L415

D813×14.3mm螺旋双面埋弧焊接钢管，外防腐层为挤塑聚乙烯三层复合结构加强级防腐。管道全长为m。其中在编号***桩号为K***+***—K***+***（***县道涵洞东、高速公路里程约KM***）的位置上及编号***桩号为K***+***—K***+***（高速公路里程约KM***）的位置上，管道需分别垂直穿越高速公路。根据设计要求穿越采用顶管施工工艺，套管采用DN1500 RC-Ⅲ柔性企口钢筋混凝土套管，顶进长度分别为72m和85m。高压天然气管道管顶距高速公路现状路面分别为4.15m和11.20m。详见施工图。

二、编制依据

1.本工程施工组织设计

2.本工程施工图及设计说明

3.现场调查

4.《油气输送管道穿越工程施工规范》GB—2015

5.《油气长输管道工程施工及验收规范》GB-2014

三、资源配置计划

1.人员配置计划

队长：3人

安全员：3人

管道工：18人

质量员：3人

千斤顶操作手：3人

测量员：3人

辅助工：12人

合计：45人

2.机械设备配置计划

200型挖掘机1台

75kv发电机1台

500t液压千斤2台

16t吊车1辆

液压式打桩机1台

自卸汽车1辆

自制小车2辆

30t小千斤4个

3.材料配置计划

DN1500柔性企口钢筋混凝土管154m

DN1500胶圈77个

32#工字钢L=12m 100根

25#工字钢100m

4~5mm厚木板160㎡

导轨2根

后背铁1个 顶铁1套

四、施工进度计划

本工程拟分三个作业队昼夜施工，并且两处顶管穿插进行，计划用时30天完成全部施工内容。

五、施工工艺流程

测量放线—做框架—打桩—顶进工作坑开挖—作支撑—打垫层—做后背—设备安装—稳导轨—下管—入洞—顶进—掏土—测量—纠偏—调整

六、前期准备工作

1.开工前组织所有参建人员进行安全技术交底，要求所有参建人员熟悉本工种的施工工艺和技术要求。

2.在进行图纸会审时，应及时与设计团队沟通解决问题。3.进行现场踏勘，调查并了解地下和地上障碍物的分布和埋深情况。4.根据本工程的技术参数进行设备的选型。5.在开工前，必须前往高速公路管理部门办理相关手续，并等待管理部门的许可后再进行施工。6.对于调查出来的地下障碍，应在其障碍所属管理部门的监管下采用人工挖掘坑的方法将障碍暴露出来，并采取吊架保护措施。

七、主要施工方法

1.顶管方式

该管道在两次穿越西北环高速公路时，采用人工掘进顶管法。该方法设备投入少，经济合理，操作灵活，安全可靠，对环境影响和污染较小。

2.测量放线

2.1 根据设计给出的管道平面和纵向坐标网，准确放置顶进和接收工作坑的位置。

2.2 工作坑尺寸

在两处穿越西北环高速公路的道路两侧，分别设置1个顶进工作坑和1个接收工作坑。

顶进工作坑：长5米、宽4米、深6米（因穿越西北环西侧高速公路位置的现状路面与顶进工作坑现状路面相差7.58m，所以工作坑深度也为6m）

接收工作坑：长4米、宽4米、深6米

2.3 在地面上，将永久性水准点引测至工作坑内，并按二级水准控制闭合差。

2.4 左右偏差测量采用在后座设一激光经纬仪，在满足通视的条件下，直接看机头内标靶测量左右偏差。

3.打桩

3.1 钢桩选用工字钢。顶进工作坑四面选用型号为I32b工字钢，工作坑前面和两侧采用密打工字钢，工作坑后背一侧采用打双排工字钢，打法为一横一竖，桩长均为12米。

3.2 打桩时，首先挖出桩沟，然后用25#工字钢做成框架，用液压式打桩机沿框架四周将桩打入。打桩时应保证钢桩的垂直度，缓慢地将钢桩全部打入地下。

3.3 钢板桩由10t超长汽车运至施工现场，并沿工作坑四周分散堆放。

3.4 施工工艺流程：桩机安装就位→吊桩→插桩→捶击下沉。

3.5 捶击钢桩时需设置横向稳定措施，插桩时需对准方向，X、Y轴互相垂直。

4.工作坑开挖

4.1 工作坑开挖采用200型挖掘机开挖。挖出来的土用自卸汽车倒运到一平坦地方集中存放，待回填时再二次倒运回来。工作坑周边不得堆土。

4.2、在挖土的同时，需要将角撑、一道撑和二道撑安装好。一、二道撑使用25#工字钢，分别与32#立面桩在地面以下2m和4m处焊接牢固。具体见下图。如果在开挖工作坑的过程中出现渗水现象，可以采用明沟排水方法。在工作坑开挖面底部沿四周挖一条排水沟，并在工作坑一角设置一个直径为500毫米、深度约为0.8米的集水井，井内放置水泵，及时将水排出工作坑，以保证干场作业。降水持续到工作坑回填完毕为止。

5、打垫层、安装后背、导轨、设备

5.1、在工作坑开挖后，先铺设20厘米厚的碎石作为垫层，然后在上面浇筑25厘米厚的C25混凝土作为基础。在打基础时，应预埋好铁板以便连接导轨。混凝土与钢板桩之间应涂刷隔离剂，以防止粘结给拔桩造成困难。基础表面应抹平并压实。

5.2、安装导轨

本工程采用复合导轨，导轨的作用是引导管子按照设计的中心线和坡度顶入土中，保证管子在将要顶入土中前的位置正确。因此，导轨的安装是保证顶管工程质量的关键一环。

5.2、安装顶铁

顶铁的安装和使用应符合以下规定：

5.2.1、安装后的顶铁轴线应与管道轴线平行、对称，顶铁与导轨和顶铁之间的接触面不得有泥土、油污；

5.2.2、更换顶铁时，应先使用长度较大的顶铁，并在拼装后锁定；

5.2.3、顶铁的允许连接长度应根据顶铁的截面尺寸确定。当采用截面为20cm×30cm顶铁时，单行顺向使用的长度不得大于1.5米，双行使用的长度不得大于2.5米，并且应在中间加横向顶铁相连；

5.2.4、顶铁与管口之间应采用缓冲材料衬垫。当顶力接近管节材料的允许抗压强度时，管端应增加U形或环形顶铁；

5.2.5、在顶进时，操作人员不得在顶铁上方及侧面停留，并应随时观察顶铁是否有异常迹象。

5.3、千斤顶和油泵的安装

千斤顶应固定在支架上，并与管道中心的垂线对称。其合力的作用点应在管道中心的垂直线上。千斤顶合力作用点除与管道中心的垂线对称外，其高提的位置一般位于管子总高的1/4到1/5处。若高提值过大，则会促使管节愈顶愈低。两台千斤顶应对称布置。千斤顶的油路应并联，每台千斤顶应配备进油和退油的控制系统。

在顶进工程中，油泵的设置应该在千斤顶附近，油管应该是顺直的，转角要少；油泵应该与千斤顶匹配，并且需要备用油泵。在安装完毕后，应该进行试运转；在开始顶进时，应该缓慢进行，待各接触部位密合后，再按照正常的顶进速度进行；如果在顶进过程中发现油压突然增高，应该立即停止顶进，检查原因并加以处理后才能继续顶进。在千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。

本工程采用的是整体后背铁，尺寸为：长*宽*厚度=3.5*2.5*0.4m，在吊装过程中应符合以下规定：后背墙应该有足够的强度和刚度；后背铁壁面应该平整，并且与管道顶进方向垂直；后背铁壁面应该与后背墙贴紧，如果有孔隙的话应该采用砂石料填塞密实。

在顶进的计算中，P代表最大顶力（吨），M代表土质系数，D代表钢管外径，L代表顶进混凝土管长度。对于西北环北侧，P=7×0.813²×70m=327吨；对于西北环西侧，

P=7×0.813²×84m=389吨。因此，选用两个500t千斤顶可以满足施工要求。

在工作坑靠近西北环高速公路一侧（顶进方向），按照混凝土套管管外径尺寸，用气焊将工字钢桩切割出一个圆形洞门。

用16t吊车将混凝土管吊放在导轨上，先进行高程和中心线的测量，符合要求后，配合顶镐缓缓将管推进洞口。

在顶管时，人工进入管内掏土，达到一定深度后开动顶镐，利用工作坑内顶镐做动力，推进管道向前方顶进。

在采用手工掘进顶管法时，应符合以下规定：工具管接触或切入土层后，应自上而下分层开挖；工具管迎面的超挖量应根据土质条件确定。为了保证管前挖土与管节外径顺直吻合，管前挖土应使用L型直角尺杆进行检查校验。在一般顶管情况下，管前挖土，混凝土管上部225°范围内挖土允许超过

1.50，但在下部135°范围内不得超挖。为防止顶管轧头（即前头低），在任何土层中挖土都不准扰动混凝土管地基。管内运土，采用自制小车运输。运出管道的土用吊车向上提升，堆放在工作坑一侧，堆土要求在两米以外。吊装应指定专人负责，其他人员不得开动机器。

差情况等重要信息，以备后续工作参考。

8、顶管施工结束后，应进行全面的验收检查，确保顶管质量符合设计要求。

在顶进管节施工过程中，及时进行顶管轴线和高程的测量检查是非常必要的，这样可以防患于未然。在第一节混凝土管顶进过程中，每顶进30cm应对轴线高程进行检查，而在顶进第二节管时，每顶一镐应进行一次测量检查。管节进入土层后的正常顶进测量间隔不得超过1m，以便及时发现偏差并进行纠正。在进行测量前，需要进行一些准备工作，如在工作坑内外稳定土层内设置固定水准点，将顶管中心轴线引入工作坑内前后土壁钉好木桩及中心线等。

在进行顶管偏差校正时，需要逐步进行，不可立即将顶好的管子校正到位。校正方法有两种，一种是管前挖土超挖纠偏

法，另一种是斜撑顶木（或支千斤顶）纠偏法。在进行顶管测量纠偏时，需要做好施工记录，以备后续工作参考。在质量保证方面，需要严格执行“三检”制度，每班均应填写施工记录，并进行全面的验收检查，确保顶管质量符合设计要求。

顶进管道的施工质量必须符合以下规定：7.1、管内必须清洁，管节不得有破损；7.2、偏差允许范围如下：轴线位置不得超过50mm，管道内底高程范围为-50～+40mm，相邻管间错口不得超过20mm。

混凝土管道的接口必须填料饱满、密实，且与管节接口内侧表面齐平，接口套环必须对正管缝、贴紧，不得脱落。顶管时地面沉降或隆起的允许量必须符合道路部门的规定。

安全文明施工措施如下：

1、进入施工现场的人员必须佩戴安全帽，非施工人员禁止进入施工现场。

2、在高速公路两侧必须搭设围挡，围挡高度不得低于1.8米，搭设长度为每侧50米。

3、打桩时周围不得有人通过和逗留，必须挂好安全链，并设专人指挥。

4、顶进工作坑、接收坑上部安全平台周围必须设置防护栏，高度不得低于1.2m，上下工作坑必须行走安全梯，严禁乘提升设备上下工作坑，安全梯必须设置外圈保护。

5、现场临时用电必须采用一机、一闸、一箱、一漏电保护。夜间施工要有足够的照明设施。

6、工作坑周围2m内不得堆放杂物，吊管、下管时工作坑内不得站人。

7、工作坑内施工照明应采用36V低压照明线路。 8、顶进中，管道两侧、顶铁上面不得站人。 9、吊装时，吊运设备必须和吊运吨位相匹配。 10、施工前，必须对所有参建人员进行安全技术交底。 11、特殊工种操作人员必须持证上岗。

12、挖掘机、吊车旋转半径范围内不得站人和通过。 13、排出的地下水应排入指定地点，不得随意向地面排放。 14、安全员必须加强安全监督管理，发现隐患及时纠正处理，建立严格的安全管理制度，及时向有关人员或部门反馈安全管理信息。

15、施工现场必须整洁有序，设备、机具、材料必须整齐安放，施工完毕后必须及时清理施工现场。

16、为保证施工现场安全，现场应设置一定数量的灭火器。 17、即将进入冬季施工，因此挖出的工作坑内的土和管内的土应及时进行苫盖，以免土方受冻，影响回填质量。

施工中的监控量测必须进行全程监控，监测重点分为基坑与道路施工两大部分。在顶管施工前，必须施作顶管工作坑，并对工作坑进行监测，包括施工过程及顶管施工过程中的监测。

工作坑监测采用巡视检查和仪器观测两种方法。巡视检查由一名专职人员进行，每天不间断地对工作坑和顶管施工进行目测和辅助器材检查，并详细记录异常情况。巡视检查记录应及时整理，并与仪器观测数据结合，进行综合分析。仪器观测项目包括工作坑顶部水平位移和竖向位移。水平位移采用经纬仪观测，竖向位移采用水准仪观测。监测点设置在顶管工作坑工字钢框架之上，基准点设置在基坑开挖深度3倍范围以外不受施工影响的稳定区域。观测频度为每天一次，夯管施工完成后停止观测。

顶管施工道路监测的目的是为了确定在管道顶进期间公路路面的竖向变化。监测点布设在西北环高速路两侧路面上，每侧布设3个监测点，沿路轴线点距为3米。监测采用独立高程系统，在远离顶管施工区50m的地方设置一个稳固水准点作为高程基准点。

为保证顶进施工期间公路的安全及路面结构的稳定，保证邻近建（构）筑物及地下管线的安全，制订了应急预案。其中，路面沉降控制要求为在顶管施工影响范围内的最大沉降值小于15mm。

1.2、要求控制路面裂纹，避免结构裂纹的产生。

2、观测频率及时间安排如下：

顶管施工前：每天观测一次，共计三天； 顶管作业期间：每天观测两次；

3、预警值（F）的确定： F=实测值/控制值

当F< 0.7时，施工安全，正常进行；

当0.7≤F≤1时，警告，暂停施工，分析原因，加强观测，准备补救措施；

当F。1时，停止施工，采取补救措施，避免位移值进一步增加。

4、路面沉降及开裂处理措施：

4.1、发现路面有沉降及开裂现象，立即通知工程负责人和道路管理部门；

4.2、判断路面沉降及开裂的程度，是否影响道路通行，并在沉降开裂位置设置警示标志，以警示过往行人、车辆；必要时在征得路政管理部门同意后对道路进行封闭；

4.3、道路管理部门和工程施工负责人对道路损坏原因及程度进行分析，并及时制定切实可行的修补措施，弥补或阻止沉降的继续发生；

4.4、如沉降及开裂情况继续发展，施工单位应立即停止施工，对产生沉降开裂的区域进行修补。

5、交通安全防护措施：

5.1、成立应急小组，明确岗位职责，确保应急预案的实施；

5.2、采用钢护栏围挡封闭施工区域，并在面向公路侧围栏设置夜间警示标志；

5.3、派专人对施工现场交通设施及安全维护设施进行检查巡视，保证防护措施的有效；

5.4、按时对公路路面进行沉降观测，了解路面的沉降情况，根据其数据控制顶管施工；

5.5、做好应急断路时的交通疏导工作；

5.6、顶管施工开始前，调查清楚西北环高速公路的各个出入口，制定各种导行方案。