港枣线1#阀室围墙顶管穿越施工方案.doc

港枣线1#阀室围墙顶管穿越施工方案

天津港-华北石化原油管道工程
中国石油天然气管道局管道六公司
津华线管道工程项目部

技术方案
线路工程第一标段
港枣线1#阀室顶管穿越
施工方案

0
2014.10.24
用于施工

唐伟
马保全
陈卫星
版本
日 期
文件状态
编制人
审核人
批准人

目 录
一、编制依据 2
二、工程概况 2
三、组织机构 3
四、顶管穿越施工方法与措施 4
五、管线穿越 13
六、质量控制 15
七、保证措施 20
八、施工平面部署图 22
1编制依据
1.1天津港—华北石化原油管道工程设计图纸
1.2 施工现场踏勘资料和天津港-华北石化原油管道工程线路部分通用图
1.3国家现行的法令、法规，地区行业颁发的安全、消防、环保、质量等管理规定
《中华人民共和国安全生产法》（2014年12月1日）
《建设工程安全生产管理条例》中华人民共和国国务院令第393号（2004年2月1日）
《中华人民共和国环境保护法》（2015年1月1日）
《中华人民共和国水土保持法》中华人民共和国主席令第39号（2011年3月1日）
《中华人民共和国土地管理法》中华人民共和国主席令第28号（2004年8月28日）
《建设项目环境保护管理条例》中华人民共和国国务院令第253号（1998年11月29日）
《中国石油天然气集团公司质量管理办法》（中油质[2008]567号）
《中国石油天然气集团公司质量事故管理规定》（中油质〔2009〕613号）
《石油天然气建设工程质量监督工作程序》（集团公司计划字[2005]122号）
《石油天然气建设工程施工质量验收规范》(4200—4209)。
1.4施工技术标准与验收规范。
《油气长输管道工程施工与验收规范》（50369-2014）；
《油气输送管道穿越工程施工规范》（50424-2007）；
《油气管道地面标识设置规范》（ 1357-2010）；
《油气管道清管、试压与干燥技术规定》（027-2012-1
《天津港-华北石化原油管道工程焊接工艺规程》
《防腐保温施工质量管理手册(正式版）》
《建设工程监理规范》（50319-2013）
二、工程概况
2.1 工程概况
目前津华线中线位于港枣线1#南侧围墙外500位置，且中线位于红旗路规划红线上。如该处以开挖下沟方式施工，港枣线围墙势必要拆除，且对阀室基础的稳定性有较大影响，所以考虑该处采用顶进钢套管穿越的方式施工，顶进长度24m，钢管规格为1000*12.7。
因受到港枣管道位置制约，顶进钢管按6m一段考虑。

2.2 地质情况
根据勘察成果，在勘察深度范围内穿越处地层主要为：
滨海堆积平原主要为粉质粘土，黄褐色，可塑、软塑状态，层状结构，局部夹粉土薄层，中～高压缩性。第四系全新统中组浅海相沉积：主要为淤泥质土、粉土等。管道沿线一般区段50年超越概率10％的地震动峰值加速度为0.20g 。
三、组织机构
3.1项目部采取精干人员、减少层次，调度灵活的原则，建立效率的指挥系统，顶管穿越领导小组组织机构图如下：

组长：侯德功

副组长
原春浩

副组长
易磊
副组长
温华林

H
S
E部
王博

地协部
站克明
质量部
李志强
工程部
魏超

顶管穿越
机组

防腐施工机组

焊接施工机组

试压
干燥机组

三、顶管穿越施工方法与措施
3.1 顶管设备选型
1）顶力计算
根据总顶力经验计算公式×G×L
其中土质粘住系数 每米套管自重 顶管长度
2）允许顶力
施工时管节端面接触加压位置采用加垫层全圆加压。
允许顶力［F］=σ0×A×η/（1000S）（牛）
式中σ0管体抗压强度（） 加压面积（m2）
安全率，采用2.5-3.0 η接触系数，采用0.80
3）土抗力
σ×Y×h
式中被动土压力系数,粘土2.04
后背土容重(千牛/ m2)
后背土高度
根据以上公式，施工时可采用500t液压千斤顶就可以满足施工要求。
3.2千斤顶顶管施工工艺流程
3.4 施工技术措施
3.4.1 施工准备
（1）组织施工人员熟悉施工图，勘察现场，进行技术交底，掌握所要施工段的设计要求与现场地形、穿越土层地质情况。
（2）与港枣线主管部门联系，了解穿越地段地下障碍物情况，按港枣线管理单位的要求办理穿越施工手续。
（3）现场确定超占地使用范围，并与当地政府联系获得土地使用许可。
（4）施工机组人员、机械、设备检测仪器等相关资料进场报验,并经监理签字确认合格。
（5）施工材料准备齐全，穿越套管、管材、防腐材料等进行进场报验，并经监理工程师认可合格。对不合格材料禁止使用,并清除现场。
（6）对施工机具进行检修和保养，使其状态良好。
（7）穿越施工前，上报施工方案，并经、监理工程师、港枣线管理单位审批。
3.4.2 测量放线
（1）根据交桩记录、测量成果表、施工图复测设计桩的位置和高程。
（2）确定入土点和出土点的位置，核实穿越长度。
（3）放出管道中心线、施工作业带边线、操作坑与接收坑开挖边线和超占地边界线，撒上白灰。
（4）用放出穿越中心线和操作坑中心位置二点,用经纬仪放出操作坑边界线,并沿中心位置设4个控制桩,路二边各设2个控制桩,作好记录,作为施工过程控制的依据。施工过程对测量控制桩进行全过程保护。
3.4.3 场地平整与施工便道修筑
1)清除施工作业带内影响施工机具通行或施工作业的杂草、树木、构筑物等，沟、坎应予平整，有积水的地势低洼地段应排水填平。
2)探测该施工区域内的地下障碍物情况，人工开挖探沟确定障碍物准确位置。重点确定港枣线进出阀室管线的位置与埋深情况。
13m

港枣线管道

35m
1#阀室

7m

津华线管道
500mm

顶管操作坑

8m
24m

作业带平面布置图

3.4.4 作业坑开挖和修筑
（1）操作坑长8m，宽5m，深度由港枣线管底高程而定，据了解港枣阀室围墙基础1.0m深，顶管深度初步暂定为3.3m。接收坑长5m，宽5m，其深度比设计套管底标高低300mm。操作坑四面打钢板桩支护。8m长的36B型工字钢并排打入硬土层深入2.5m。
（2）作业坑背部处理成垂直状，并根据土质情况，后背墙采取相应的支撑措施，用枕木排靠紧后背坑壁，有缝隙用沙子填实，枕木排与千斤顶之间用钢板作承力板，钢板面积不小于2m×1.5m。当作业坑背部承力土壤性能较差时，采用适当的加固措施，如增加混凝土靠背墙等。作业坑侧壁坡比依地质状况而定，坑底抄平夯实，平整度不超过50，坑底基面铺垫枕木，沿穿越轴线做成图纸要求的穿越坡度。
（3）当地下水位较高，可在适当位置设0.6m×0.6m×0.6m集水坑集水，用潜水泵提升排放。坑上口边沿设挡土堰，以防地表水汇入坑内。
（4）在后座墙加装20厚钢板，并在操作坑底夯实的前提下修筑水泥基础。
（5）千斤顶着力点被顶管端面上的部位是离管底1/3管径处，故千斤顶下面需要垫枕木,用枕木做支架，两个千斤顶要按管中线对称布置。
顶管工作坑允许偏差应符合下表的规定
序号
项 目
允许偏差
（）
检验频率
检验方法
范围
频率
1
中线位移
15
每座
2
经纬仪检测或挂中心线钢尺检查
2
后背
垂直度
1
1
垂线与钢尺检查
水平线 与中线偏差
1
3
导轨
高程
+3，0
水准仪检测
中线偏位
3
经纬仪检测

3.4.5 设备安装
操作坑经测量合格后，安装千斤顶等设备，测量校正导轨面，确保施工精确度。用挖掘机将套管轻放在导轨上，使液压顶管器活塞的中心线与套管的中心线在一条直线上，中间加上环形顶铁和U型顶铁，套管端部加工具管，套管端面垂直顶管中轴线，液压千斤顶与后背墙靠紧。
1）千斤顶是顶管的动力来源，一般用两个千斤顶和轨道组合而成，以确保轨道轴线和千斤顶轴线平行。
2）顶铁包括环形顶铁和U型顶铁两种。环形顶铁安放在套管端面处，其内、外径尺寸要与管端面尺寸相适应，厚度300～500。其作用是使U型顶铁传来的顶力较均匀地分布到被顶管端面上，以免管端面顶坏。U型顶铁是在顶管过程中调节间距的垫铁。

14mm堵板Φ325
Φ325×8钢管
1m、2m、3m

垫铁详图

4）液压站安装位于操作坑外指定位置，距离操作坑边2m，顶部安装一个防雨蓬。底部铺设油布防止液压油遗漏渗入地面，污染环境。
5)发电机组安装
发电机组安装位于操作坑外指定位置，距离操作坑边3m，顶部安装一个防雨蓬。底部铺设油布防止柴油油遗漏渗入地面，污染环境。油压连接、动力电线、照明电线、警示灯具电缆连接有专职电工连接，保证临时用电安全。
3.4.6套管就位
1)将12m光管对半切割后用起重设备吊至工作坑的导轨上就位。
2)下管时工作坑内严禁站人。当所下管子距导轨小于0.5m时，操作人员方可进前工作。第一节管作为工具管，顶进方向与高程的准确，是保证整段顶管质量的关键。第一根套管顶进中心线偏差不应超过管长的3％。
4.4.7 顶管作业
1)顶进也就是把管节沿导轨推顶到已挖好的土洞内的作业，顶进操作要坚持“先挖后顶，随挖随顶”的施工原则。在顶第一节管（即工具管）时，以与在校正偏差过程中，测量间隔不应超过0.3m，至少检查一次，以保证管道入土的位置正确；管道进入土层后的正常顶进，测量间隔不宜超过1m，至少检查一次，测量应在管前挖土后进行，根据偏差量修整管前土弧。
2)顶进测量
中线测量：顶进长度在0.6m范围内，可采用垂球拉线的方法进行测量，要求两垂球的间距尽可能地拉大，用水平尺测量头一节管前端的中心偏差。一次顶进超过0.6m采用经纬仪测量。
高程测量：用水准仪与特制高程尺（用于小管径），根据工作坑内设置的水准点标高（设两个），测第一节管前端与后端管内底高程，以掌握第一节管子的走向趋势。测量后应与工作坑内另一水准点闭合。
全段顶完后，应在每个管节接口处测量其中心位置和高程，有错口时，应测出错口的高差，以衡量全段高程与纵坡，高程与中心偏差应在允许值之内。
3)千斤顶顶进一个冲程后，千斤顶复位，在横铁和环形顶铁间装进合适的顶铁，然后继续顶进。套管顶进过程中，如果阻力较大，可在外壁打蜡减少阻力。
4)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，若顶进间隔时间过长，土拱容易下塌，使顶力增大。
5)在允许超挖的稳定土层中正常顶进时，管下部135°范围内不得超挖，管顶以上超挖量不得大于15，管前超挖应根据具体情况确定，并制定安全保护措施。
3.4.8套管接口
第一节钢管顶进5m后，将第二根钢管就位于导轨上，将两段套管进行焊接，焊接完成后继续顶进。
3.4.9 设备吊拆
当套管顶进至对面接管坑时，清除管内余土，进行误差测量。吊拆设备，坑内设备吊拆应该按照先上后下依次拆除，装车时按照先大后小的顺序依次装车。
3.4.10 所用设备
序号
名称与规格
数量
单位
用 途
备 注
1
北京213
1
辆
工程指挥车

2
柴油发电机90
1
台
给顶管机、水泵供电

3
500T液压顶管机
2
套
顶管用

4
吊车 20T
1
台
配合吊管与设备

5
40T吊管机
3
台
配合穿管

6
挖掘机
1
台
配合开槽、打桩

7
东风卡车5T
1
台
配合拉料

8
铁铲
4
个
挖土

9
钻机
1
台
打降水井

10
泥浆搅拌注浆机
1
台
注浆

11
经纬仪
1
台
测量

12

1
台
测量

3.4.11 千斤顶顶管穿越机组人员配备
工种
人数
工种
人数
机组长
1人
技术、质量、安全
各3人
测量
1人
机械
2人
管工
4人
电工
1人
起重
1人
推土工
6人
司机
2人

共计
21人
四、主管穿越与试压
4.1 穿越管预制
1）在穿越套管之前，根据设计要求，选择主管线，在穿越一侧进行布管、组对、焊接，主管道穿越预制长度应大于套管长度4m以上（穿越后两侧各露出2m以上）。
2）组焊完毕后严格按照设计规范进行X射线检测（或并超声波探伤），质量达到规范和设计要求。
3）探伤合格后，按设计要求进行防腐补口。
4）根据穿越主管线长度开挖引沟，引沟沟底宽度应大于正常管沟宽度（3.5-4m为宜，便于施工操作），引沟深度可根据实际情况变坡以减少土方量和开沟工时。如果因作业空间受限等原因，只能在顶管操作坑一侧开挖引沟穿越，并且顶管工序未完成的情况下，根据现场土制条件应保持引沟与操作坑6米以上的安全距离，以免顶管后坐力过大导致塌方。
4.2 主管的穿越
将已试压合格的管段用吊管机吊入沟内，按设计图纸要求安装好套管与主管之间的绝缘支撑和导向轮，如穿越管线过长，为了保护管线防腐层在穿越过程中不受磨损且便于穿越，可在管线加装导向轮。吊管机1、2将穿越管缓慢地穿入套管中，另一侧，将带U型环的钢丝绳与管线和吊管机链接，吊管机3启动牵引管线前行，后端两台吊管机1和2调整管子中心，辅助输送。专人指挥，吊管机协调一致。
1m
导向轮
牵引绳
吊管机1
吊管机2
绝缘支撑间距2米
管沟底面
穿主管示意图
吊管机3

4.3 回填、恢复地貌
1）在穿越主管工程完毕后，应进行回填，有电缆线或管道的应按图纸的要求进行相应防护后回填，并恢复至原地貌。
2）将穿越施工中留下的废钢铁、防腐材料、污水、油迹与其它废弃物等全部清除。
五、质量控制
5.1 顶管的质量要求
（1）上下偏差：顶进长度在30m以内的套管，偏差不应大于100mm；顶进长度在30～42m以内的套管，偏差不应大于150mm；钻进长度在42m以上的套管，偏差不应大于200mm。
（2）水平偏差不应大于套管长度的1%。
（3）顶管中心线允许偏差不应大于套管顶进长度的1.5%，顶进位移纠偏时，每次纠偏角度不宜过大，可根据管径、顶进长度和土质情况确定，一般在5′～20′之间为宜。
5.2 顶管质量控制
（1）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。
（2）对管内工作面已开挖成形，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。
5.3 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，发现偏差与时校正。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：
（1）挖土校正法：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，以防产生相反的结果。
（2）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土壤上，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。
（3）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。
5.5 质量保证措施
（1）套管焊接要严格按照有关施工规范进行。
（2）接受现场监理的监督检查，发现问题与时解决。
（3）特殊工种必须持证上岗，严禁无证操作。
（4）防腐补口工序要严格执行规范，要求详细的施工数据、施工记录，并搞好防腐检漏工作，把缺陷全部消除。
（5）认真贯彻三检制度，实行班组自检、互检与专业检查相结合的检查制度，并做好各项检查记录。
六、保证措施
6.1 现场设备较多，并且穿越时需连续昼夜作业，机械手精神会高度紧张，因此，要求施工人员相互关照，协同作业，时刻注意安全。
6.2 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。采用防水插座，电源应有漏电保护装置，闸刀盒盖应保证完好，保险丝不得随意代用。电源线绝缘层不得有破损，如有破损与时更换；用电设备应有接地保护，并搭设临时防雨防水棚进行等防护措施。
6.3 应采用循环送风机进行送风。
6.4 穿越施工要由专业起重工指挥吊装，要采用专业手势、旗语等，要平衡操作，严格遵守安全管理条例。起重工持证上岗指挥，起重机械性能保持完好，吊装锁具要经过检验计算安全可靠，起重机下严禁站人，无关人员不得进入吊装作业范围。
6.5 各工序有完善的安全管理组织，要有齐全的安全管理资料
6.6在穿越施工前向有关交通部门办理审批手续，了解作业点地形地貌，地上建筑物和地下障碍对穿越施工的影响。开工前，对员工进行安全技术教育，使员工熟悉穿越程序和注意事项。
6.7 在穿越施工前，在穿越两侧100米至穿越点间隔50米分设警示标志、减速标志、施工标志、安全交通标志、夜间照明装置。必要时设专人组织交通。
6.8成立穿越施工领导小组，加强现场施工的协调和组织，对地下电缆、光缆等设施必须采取妥善可靠的措施进行保护。
6.9挖掘操作坑的位置应取得交通部门许可，采取必要的措施防止塌方，操作坑内设置逃生梯。在穿越施工区域用钢管与铁丝、彩带围成一施工隔离带，用25钢管每间隔2m打一桩（桩高1.5m），需要钢管60根，然后用8#铁丝围3道，需要铁丝300m，铁丝上拴彩带，并悬挂施工警示牌，夜间设立警示灯并设专人职守。

16 / 16