热力管道顶管施工方案.doc

国投电厂高背压改造新建管网工程
顶管穿越G55长晋高速K1043+148m
施工方案
编制：
审核：
批准：
中石化工建设有限公司
2017年7月1日
1、工程概况
国投电厂高背压改造新建官网工程管道设计压力1、6MPa，设计总长8、94Km，分六段建设：1段途经国投电厂—上辛安—下胡； 2段途经下胡—东蜀—上胡；3段途经上胡—龙化；4段途经龙化—兰花物流园；5段途经兰花物流园—侯匠；6段途经武庄路—吕匠路—兰花路—颐翠路。
根据工程敷设计划，施工得恒力建材—中继泵站一次网管线设计长度1、341Km,设计压力1、6Mpa,设计供回水温度为130/70℃，管材选用Q235B材质，管径D1220×16mm得螺旋缝埋弧焊钢管。
根据设计走向线路需从G55长晋高速泽州县段K1043+148处，在不破坏公路、不影响交通得情况下采用顶管施工工艺穿越公路。
顶套管穿越G55长晋高速K1043+148m处顶套管采用符合《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》内径2200mm三级钢筋混凝土套管（钢承插口）。
1、1建设规模
穿越段公路路面宽约10米，为填高型路基，两侧有排水沟、隔离栅；穿越套管长度86米，西侧超出隔离棚16米，东侧超出隔离棚20米，穿越角度90°。
1、2、建设地点：G55长晋高速K1043+148处。
1、3、场地工程地貌及地质条件
1、3、1交通
本单体穿越点所在紧邻龙化村、有改线207国道可依托，交通方便，材料与工程机械运输较为方便。
1、3、2气象与水文特征
(1)气象
泽州县大陆性季风气候明显，四季分明，一般为：春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季秋高气爽，冬季寒冷干燥。泽州县年平均气温10℃-11℃，气温总得分布趋势就是由南向北递减；盆地由平地向山区递减。泽州县多年无霜期192、6天，最多为226天。降水量得区域分布总趋势就是由西北向东南递增，山区多于平川、丘陵；南部与东南部山区大于北中部地区。降水量主要分布在夏季，占全年降水量得60 %。
1、3、3地形地貌
本单体穿越处属河流阶地，平均海拔在765m左右，就是内陆黄土高原得一部分，相对高差在5~10m之间，场地附近主要辟为耕地及林地。
1、3、4岩土工程评价
C0+830‾C0+916段为长晋高速公路穿越段。该段为山地地貌，地形较为平坦。地基土为红土。承载力满足要求。地下水对开槽铺管无影响。
1、4 各参建单位
建设单位：山西省经济建设投资集团有限公司
设计单位：河北华热工程设计有限公司
监理单位：德圣工程有限公司
施工单位：中石化工建设有限公司
2、编制依据
2、1、建设及设计单位提供得设计与地勘资料
2、2、现场交底情况及现场实际情况
2、3、施工技术标准及验收规范
（1）《城镇供热管网工程施工及验收规范》CJJ28-2014
（2）《高密度聚乙烯外护管硬质聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管及管件》GB/T29047-2012
（3）《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-2011
（4）《城镇供热直埋热水管道技术规程》CJJ34-2010
（5）《压力管道规范--工业管道》GB/T20801、1~6-2006
（6）《工业金属管道工程施工规范》GB50235-2010
（7）《工业金属管道工程施工质量验收规范》GB50184-2011
3、施工准备
3、1施工前与G55长晋高速管辖单位沟通，做好施工前各种手续得审批工作；主要对以下几点进行确认：
3、1、1我方管道穿越点：G55长晋高速K1043处，北侧100米内有涵洞，南侧100米范围内无涵洞。
3、1、2套管长度为86米，西侧超出隔离棚16米，北侧超出隔离棚20米。
3、1、3套管管顶距离公路路面为20米；套管采用符合《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》内径2200mm三级钢筋混凝土套管（钢承插口）。
3、1、4穿越角度90°；
3、1、5 管线穿越后，将检漏管引至北侧进行安装。
3、2确定施工用料及时达到施工现场，施工机具完好，满足施工需要；
3、3做好施工人员得技术培训工作；
4、施工技术措施
4、1未来公路扩建时，为保证套管能够承受来自路基压力、施工荷载及行车载荷得作用力，穿越管顶部距离公路路面距离为20米。
4、2顶管施工工艺
根据G55长晋高速K1043+148m处两侧现场地形及交通情况，顶管施工采取单向顶进，操作坑设置在公路南侧；
顶管工作坑尺寸为6米长×6米宽，7米深。
顶管选用钢筋混凝土套管内径2200mm三级套管。顶管时将第一节管全部压入土层后，便把第二节管子与第一节管子连接再继续顶进。在顶进得同时应将管内得泥土用机械结合人工随掏出随运走。当第二节管压入土中并将管内得渣土清理干净后再下第三节、第四节等。
顶管时校核顶管千斤顶得顶力，需克服在顶管时所产生得重力，摩擦力与端头得切土力，且顶管用钢筋混凝土制造，不能将管顶裂。
为了确保公路路基得稳定性，采取“少挖勤顶”得方式，顶管时严禁超前开挖，不扰动套管上部土层，管道顶进路基及边坡范围内，每次顶进距离不大于15cm；施工时在路缘石与分隔带设置沉降观测点，顶管过程中随时进行沉降观测，确保公路路基得稳定性。施工结束后在穿越点公路两侧设置永久性警示标志。
4、3顶管施工工艺流程如下：
安装
电源
安装机电设备
管材
运输
管件
加工
施
工
准
备

定
位
挖操做坑
作后背墙
铺设后背
安装顶管机
清理槽坑
铺设枕木导轨、加固坑槽
沿线复测
顶管挖土、运土
缩小导轨、加顶铁
下管
机械拆运
穿内管封管头
回填土
余土运输

1—后座墙；2—后背；
3—立铁；4—顶铁；
5—千斤顶；6—混凝土套管；
7—内涨圈；8—基础；
9—导轨；10—掘进工作面
4、3、1场地平整、测量放线
4、3、2、1场地平整
根据现场情况，在工作坑一侧平整出一块施工场地。
4、3、2、2测量防线
1） 根据设计给定得控制桩位，用经纬仪放出穿越中心轴线，并定穿越中心桩，施工带边线桩，撒上白灰线。
2） 防线同时放出操作坑与管坑得位置与开挖边线。
3） 保护好公路两侧中心线上得标志木桩，以便按该测量、审核操作坑开挖深度与穿越准确度。
4、3、2工作井开挖：工作井尺寸与管径大小、管节长短，顶管形式，施工方法等方面有关，并受土得性质、地下水位条件等影响，以及各机械安装得位置，操作空间，现场条件，工期长短，垂直运输等各方面因素有关。将工作井地面宽度及长度、
高度计算出来后即可进行开挖。挖掘采用挖掘机进行开挖。根据现场具体情况，操作坑设置公路南侧，接收坑设置路北侧；
1） 工作井地面得宽度:B=D+2b+2c
式中B—工作井地面宽度（m）；
D—顶进管节外径（m）；
b—工作井内稳好管节后两侧空间（m）：
根据本工程套管直径，b取1、3m；
C—两侧支撑材料厚度，取0、1m；
2） 工作井地面长度
L=L1+L2+L3+L4+L5
式中：L—工作井底面总长度（m）;
L1—套管管节长度（m）；
L2—千斤顶长度；
L3—后背墙垫木厚度；
L4—顶进管节预留在导轨最小长度
钢筋混凝土管取0、3—0、5m；
L5—管内出土在管尾留出空间长度，输送带运土1、6m；
顶管按每节2、5m考虑，500吨油压千斤顶长度1、7m，后背墙为两层道木加一层钢板约为0、8m，采用土斗车取土，得出总长度约为6m。

4、3、3坑挖好后还需要进行坑底处理，坑底铺设厚0、2m砂石，为了安放导轨，坑底上还需要设枕木，枕木间距为500—700mm。在套管低必须敷设导轨（见下图），一般选用钢轨43Kg/m型即可。导轨必须牢固地固定在枕木上。
钢轨间距为
A0=2
A0——导轨上部得净距（mm）；
D——管内径（mm）；
t——管壁厚（mm）；
h——导轨高度（mm）；
c——预留空隙高度（mm）
一般选用50-70mm。

4、3、4千斤顶选择
顶管法得计算公式较为复杂，为了减少计算复杂得程序与施工方便，结合以往得实践，按下列经验公式进行计算。
T=Kq*p
式中：T——为总顶力；
Kq——为顶管段内土质系数；
当粘土、沙粘土、天然含水量得沙质土挖洞时能形成Kq值为1、5—2；当土质为含水量很低得沙质土、沙砾土，回填土等不能形成供得Kq值取3
P——为被顶管得全部自重（t）。
G5512长晋高速K3+620处顶管长度约62m，采用单向顶进方式，其土质系数取2，考虑其摩擦系数及施工安全，可选500t油压千斤顶进行顶进，配备相应油压泵。
4、3、5顶铁安装：预备1—0、01m长度得多种型号得顶铁，以利于施工减少顶管机空运转。顶铁要平稳放在顶铁运行轨道上，轨道选用[18—20钢槽。顶铁位置设在管下面。作用点在1/4—1/5D处。以便于出土及工作人员进出管内外为宜。
4、3、6掏土：顶管采用人工掏土，自制运土小车在管内进行运土。管内应暗设便于作业得安全照明，一般用低于32V得安全电压、内外应规定明确安全信号；工人在管内时，不得将头或身体伸出管外，以防塌方伤人，管四周必须均匀清土，不能留残土。在含有地下水得土中挖土，可采用自上而下得挖土方法，底部应挖得平整，管低坡度始终应符合设计要求，防止弯曲、扭转。边挖土边顶进，挖土直径小于管口直径，可以预留10mm，让管子在前进时切去。
4、3、7后背墙得处理：后背墙墙结构示意图如下
原有土
枕木
枕木
加强钢板
后背墙示意图

油压千斤顶

2500mm

顶管导轨

4、3、8套管得连接：在顶管施工中，套管得选用钢筋混凝土管，套管接口内封堵采用专用橡皮圈，缝隙用石油沥青麻丝抹平。
4、3、9顶进施工
工作坑内设备安装完毕，经检查各部处于良好状态，即可进行开挖与顶进。首先将管子下到导轨下，就位以后，装好顶铁，校测管轴线与管底标高就是否符合设计要求，合格后即可进行管前端挖土。
顶进利用千斤顶出镐。在后背部动得情况下将被顶进管子推向前进，其操作过程如下：
安装好顶铁挤牢，管前端已一定长度后，启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作进程，将管子推向一定距离。
停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。
添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。
卸下顶铁，下管，套管接口内封堵采用专用橡皮圈，缝隙用石油沥青麻丝抹平。
重新安装顶铁，重复上述操作。
顶进时应注意事项：
（1）顶进时应遵照“先开挖后顶，随挖随顶”得原则。应连续作业，避免中途停止，造成阻力增大，增加顶进困难。
（2）首节管子顶进得方向与高程，关系到整段顶进质量，应勤测量，勤检查及时校正偏差。
（3）安装顶铁应平顺无歪斜扭现象，每次收回活塞加放顶铁时，应换用可能安放得最长顶铁，使连接得顶铁数目为最少。
4、3、10顶管作业面通风
顶管作业面通风采用压入强制性通风措施，用风机通过1、5英寸铁管向工作面压风。
4、3、11测量与纠偏
（1）顶管测量：采用经纬仪与激光水准仪。
1）测量次数，开始顶第一节管子时，每顶进20～100cm/次。校正时，每顶进一镐即测量一次。
2）中心线测量，根据工作坑内用经纬仪设置得中心桩挂小线，使拉线对准垂球，读管前端得中心尺刻度，若拉线与中心尺上得中心刻度相重合，其差值即为偏差值。
3）高度测量一般在工作坑内引设水准点，停止顶进，将激光水准仪支设在顶铁上，测量前端管底高程。
（2）顶进偏差得校正
顶进中发现管位偏差10mm左右，既应进行校正。纠偏校正缓缓进行，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调。
4、3、12顶管结束后，管节接口处用水泥砂浆将缝隙抹平；
4、4、穿越管道得安装
顶管施工之前，在预制场地完成穿越段钢管线组对、焊接、保温、试压工作，为主管穿越做好准备。施工完毕后，及时组织钢管线穿越施工；
4、5管端封堵
钢管线穿越完毕后，混凝土套管与钢管之间用砂填充，管端采取封堵措施。
4、6在线监测安装
管端穿越完毕后在线监测光缆敷设。
5、施工进度计划
根据本工程得工程量与所使用得施工方法，拟定工期为60天，我单位将合理安排施工，尽可能争取提前完工。
6、劳动组织
采用混合工作队形式，以便相互配合，充分发挥多面手作用，现场配备较强技术力量，顶管采用2班连续作业，每班组配吊运土方，挖运土方4人，顶进4人，共16人。
7、质量保证措施
7、1地质勘察及资料整理工作，摸清顶管工程范围内得地质情况。
7、2严格执行专检、自检、互检、工序交接确保施工质量；
7、3做好管节、承压环顶进各阶段受力稳定控制，采取合理得技术措施。使后背得基受力与管节受力控制在允许范围之内。加强操作控制，使顶管均匀平稳。受力均匀。
7、4搞好测量控制检查，及时分析纠正顶进过程中出现得倾斜偏位与扭转，保证顶管位置正确。
7、5做好各项施工记录，责成专人进行施工技术总结，做到工程完资料齐全。
8、控制地面隆起、沉降得措施
为了确保顶管施工得顺利进行，不发生冒顶现象，且对现有最浅深度区极其周围管线得影响降至最低，我们将采取以下技术措施。
1具体措施
① 路面沉降量得计算
施工前我们将按以下公式估算顶管施工期间路面得沉降值，从而为以后施工做到心中有数，尽量减少对路面得影响；
沉降槽图式如下：

计算穿越操作坑前距现有自然地平最小深度段
δmax=V/2、5i(φ1000)
δx=δmax*exp(—X2/2i)
式中：
δmax—管中心处最大沉降值
δx—距中心处X米处得沉降值
V—顶管引起得土质损失量，V=V1+V2+V3
V1—切削面土质失量，本工程取0、02
V2—纠偏引起得土质损失量
V2=1/2x2、3*R*la%
=1/2x2、3x0、6x（0、5x3、14/180）
=0、006
V3—管道外周环形空隙引起得土质损失量，V3=3、14xDxK（a为刀头与管子之间得半径之差，K为注浆充满系数，注浆良好时K=0、2~0、4）
V3=3、14*D*a*K
=3、14x3、56x0、001x0、2
=0、002
i—沉降槽宽度系数，i=R（Z/2*R）0、8,(Z为地面到管中心得深度，本工程取7、5m)i=R（Z/2*R）0、8
I=R（Z/2*R）0、8
=0、6x[7、5/(2x0、6)]0、8=2、6
则管中心处最大沉降值δmax：
δmax=V/2、5i
=（0、006+0、02+0、002）/（2、5x2、6）
=0、004m=4mm
根据计算，顶管最大沉降值可控制在4mm以内，对地面及地下管线影响很小，可以保证现有道路及地下管线得安全。
② 施工检测
在管道沿线上方得地面上设置一组路面沉降监测点，监测点公路两旁各设一个，路中间隔离带设一个，共计3个观测点，观测点高1、4m，自带刻度（类似塔尺），避免操作人员上路。距200m以外设置一个基准点，作为永久控制桩，对公路检测点进行不间断测量，观测点设置前与管理部门联系，在取得同意并确保安全得情况下派工作人员去设置观测点。顶管穿越道路期间每天定期观测，通过观测点与基准点得相对观测数据来测定地面得沉降量，每顶进一节，顶前顶后各测一次，已记录土体沉降、隆起曲线与最大沉降、隆起量。测出得每个沉降点位得原始数据，编制成册，并根据监测点得变化，以便有针对性地对顶进速度及土压力得控制进行调整，从而保证顶管对路面得影响降到最小。同时在顶管穿越前，根据上述计算公式计算出土体得最大隆起、沉降值，以便有针对性地对顶管施工工艺及时进行调整，以对地面产生最小得沉降值而控制其穿越道路期间得速率。在整个顶管施工期间对测点得监测始终全过程跟踪测量。
另外，在顶进施工期间，必须连续顶进连续顶进，不得中断，顶进过程中必须掌握好顶进速度与出土速度保持平衡。严禁出现顶进速度过快，出土速度过慢，始终应保证土体得稳定，确保顶管稳中求进。
操作人员在顶管顶进过程中加强对施工参数得监控，一旦发现土体不稳定、波动较大等现象，应立即停止推进，并查明原因。
对顶进操作人员进行重点交底，严格控制顶管轴线得偏差，确保顶管从工作坑按设计标高顶进到达收坑。
9、安全措施
9、1施工前办理部门施工许可手续，施工过程中；
9、2施工前对所有施工人员进行一次路附近特殊地段施工安全教育；在施工位置处前后200m位置设置明显标识牌“前方施工，减速慢行”，以提示车辆安全通过穿越点路面；
9、3施工过程中施工主要负责人及安全人员进行现场监护，严防施工人员跨越安全网及防护栏，并做好施工安全警示标示工作；
9、4施工完毕后及时对套管口进行封堵及对操作坑回填处理；
9、5严格执行有关安全生产制度与安全技术操作规程，对安全关键部位进行经常性得安全检查，及时排除部安全因素，确保安全施工。
9、6吊车、起重设备由专人指挥，统一信号，预防发生碰撞。吊车靠近工作进边坡行驶时，加强对地基稳定性检查，防止发生倾翻事故。
9、7加强机械设备维护、检查、保养。机电设备又专人操作，认真遵守用电安全操作规程，防止超负荷作业。
9、8开挖前详细了解沿线地下建筑物资料，做好沿线保护措施，特别就是电压电缆得保护工作。
10、套管穿越施工机具配置
10、1、施工所用得措施用料得规格及用量见下表
序号
名称
规格
数量
用途
1
钢管
Φ114×6mm
150米
桩管
2
枕木
25cm×25cm×4m
30根
轨道枕木与档墙
3
水龙带
4吋
100米
抽水
4
电缆线
三相四芯
200米
水泵电源
5
照明线
二相
100米
照明用
6
石子

20米3
基础与施工便道
7
铁锹

5把
掏土
8
卷扬机
5T
2台
提升土
9
钢丝绳
2吋
60米
卷扬机用
10
手推翻斗车

2辆
运土
11
麻绳

若干
拉车运土
11 示意图
附图1：G55长晋高速K1043+148m处穿越平面示意图

附图2：G55长晋高速K1043+148m处穿越纵断面面示意图
：
附图3：G55长晋高速K1043+148m处穿越横断面面示意图