石油管道顶管穿越公路项目安全预评价研究报告-毕业论文.doc

编号

********************公司
*****成品油管道顶管穿越*******公路工程
安全预评价报告
（报批版）

评价公司**********
资质证书编号：**********
****年**********月

**********公司
********成品油管道********顶管穿越********公路工程
安全预评价报告
（报批版）

法 定 代 表 人：******

技 术 负 责 人：********

评价项目负责人：**********

**年***月

前 言
*****成品油管道工程是中国石油天然气股份有限公司“兰州-郑州-长沙”成品油管道在*****市区段配套支线工程，该项目的建设将改善*****市及周边区域成品油供应的紧张状况。该项目起自“*****”管道49号阀室，向北敷设，经**********大道至*****石油公司的油库，全部位于*****境内。
输送的油品主要为90#汽油、93#汽油和0#柴油，设计流量为300m³/h，*****分输阀室的分输压力范围为1.9~6.05MPa，采用常温密闭顺序输送方式（极端最低温度为-20°，最高温度为40°）。该工程同沟敷设两条管道，一条柴油管道，一条汽油管道，线路全长约6.0km。管道沿线穿越城区道路2 条，穿越高速公路1处。全线设计压力0.8Mpa，管材采用Φ219.1×6.4 L245 直缝高频焊钢管，热煨弯头制作采用Φ219.1×7.1 L245 直缝高频电阻焊钢管，输油管道采用三层PE加强级防腐。
*****成品油管道工程在J20-J21处（J20桩坐标为X=3650610，Y=508977；J21桩坐标为X=3650590，Y=509069），成品油管道顶管越*****高速公路（K871+400），穿越长度80米，穿越处路面标高79.5米，套管管顶标高66.5米，套管顶部距离高速公路路面13米，与高速公路夹角为90度，顶管选用钢承口Ⅲ级钢筋混凝土排水管，套管规格为Φ1200*2000*120（内径1200mm，壁厚120mm，每节长度2000mm），穿越处高速公路路基现宽27米，高速公路即将扩建，东西两侧各扩建7米，建成41米宽的8车道高速，操作坑位于高速公路的西边，坑边与扩建后高速公路边沟外边沿距离为2米。作业坑深度4.5米，长度6.5米，宽度5米。
根据《安全生产法》、《道路交通安全法》、《公路安全保护条例》、《关于加强建设项目安全设施“三同时”工作的通知》（发改投资[2003]1346号）、《河南省安全生产条例》和《河南省高速公路条例》、《安全预评价导则》等规定，中国石油天然气股份有限公司河南销售分公司（以下简称中石油河南分公司）委托*****评价公司对***成品油管道*****分输支线工程穿越*****高速公路工程项目进行了安全预评价。
中石油河南分公司*****成品油管道工程***年9月8日取得《河南省发展和改革委员会关于*****成品油管道*****分输支线核准的批复》，批复文号豫发改能源（***）***号，该项目已经取得*****市环保局《关于*****成品油管道工程项目环境影响报告表的批复》（*****表（2010）2号），*****城乡规划局《关于*****成品油管道*****分输支线规划的函》（驻规文（***）41号），河南省安全生产监督管理局《危险化学品建设项目安全许可意见书》（豫安监危化项目设立审字（***）00205号）。
*****评价公司根据委托方提供的有关资料，经过现场勘察，针对项目的实际情况和特点，主要采用安全检查表法、预先危险性分析法等评价方法，依据国家法律、法规和行业标准，结合该工程的特点对该工程的危险、有害因素的种类和危险、危害程度进行分析、辨识，对该项目进行了综合评价，提出了有针对性的安全技术和管理措施及建议，得出了评价结论，并编制了《*****成品油管道工程顶管穿越*****高速公路工程项目安全预评价报告》。
通过危险有害因素辨识结果为：1）该项目存在的自然危险有害因素主要包括：地震、雷击、暴雨、洪水、高温、大风天气等。2）该项目施工过程的危险有害因素有：坍塌、机械伤害、起重伤害、物体打击、窒息、高处坠落、车辆伤害、粉尘、噪声、其他伤害等。3）主要危险因素有坍塌、高处坠落、起重伤害、物体打击、窒息及机械伤害。
评价结论为：该工程虽存在多种危险有害因素，但是只要安全认识到位、安全责任落实、安全监管得力、安全执法严格，施工安全就可以得到保障，该工程在后续的设计和施工中采取企业提供参考资料中述及的施工方法、保通方案及安全预评价报告中提出的安全对策措施及建议后，危险、有害程度可以得到控制、减弱和降低，管道穿越高速公路部位的安全稳定及今后高速公路安全通行可以得到保障，其内在的风险程度可以接受，*****成品油管道工程顶管穿越*****高速公路工程从安全施工的角度符合国家有关法律、法规、技术标准规定的要求。
本次评价得到了项目建设单位、施工单位和设计单位的大力支持，在此表示衷心的感谢。
*****评价公司
**年**月

III

目 录
1 评价概述 6
1.1 安全预评价目的 6
1.2 安全预评价的原则 6
1.3 安全预评价的范围、内容 6
1.4 安全预评价依据 7
1.5 安全预评价工作程序 10
2 建设项目概述 13
2.1 建设单位、设计单位、施工单位简介 13
2.2 建设项目简介 14
2.3 顶管穿越工程 15
2.4 公路穿越工程施工方案 20
2.5质量控制与误差校正 32
2.6套管穿越施工机具配置 33
2.7人员配备（不包括管线安装） 34
2.8安全保证措施 34
2.9 电供应 39
2.10 工期 39
3 主要危险、有害因素辨识与分析 40
3.1自然危险有害因素分析 40
3.2 主要危险有害物质 42
3.3施工过程危险有害因素分析 46
3.4 重大危险源辨识 50
3.5相关事故案例 52
4 评价单元划分和评价方法简介 55
4.1评价单元的划分 55
4.2评价方法的选择 55
4.3各单元采用的评价方法 57
5 定性、定量评价单元 58
5.1项目路选址及周边环境单元安全预评价 58
5.2 穿越公路工程施工评价单元 63
5.3临时用电单元 72
5.4机械设备单元 77
5.5专项保通方案单元 80
5.6施工安全管理单元 82
6 安全对策措施及建议 87
6.1 安全对策措施建议的原则 87
6.2 施工方案已提出的对策措施 88
6.3 本报告提出的安全对策措施 88
7 安全预评价结论 93
7.1 主要危险、有害因素评价结果 93
7.2 建设工程应重点防范的危险、有害因素 93
7.3 安全预评价综合结论 94
附 件 96

V
河南理工大学安全技术工程研究所

1 评价概述
1.1 安全预评价目的
1）贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，使“三同时”在工程建设中能够得到落实，以利于提高建设项目的本质安全程度。
2）根据建设项目的设计方案、施工方案，辨识系统潜在的危险、有害因素，应用系统工程的方法，对危险、有害因素进行分析，预测项目中可能的事故并预测其后果。
3）提出消除、预防和降低事故的合理可行、有针对性的措施，为建设项目的安全管理实现系统化、标准化和科学化提供依据和条件。
4）为安全生产监督管理部门实施监察、管理提供依据。安全预评价的分析、评价结论和对策措施可为编制建设项目初步设计文件提供依据。
1.2 安全预评价的原则
本次评价以国家现有的有关安全预评价的法律、法规及技术标准为依据，以施工现场勘查及《河南省发展和改革委员会关于*****成品油管道*****分输支线核准的批复》、《顶管穿越***高速公路施工方案》为基础，用科学的评价方法和规范的评价程序，遵循安全评价的相关原理、类推原理和惯性原理，坚持政策性、科学性、公正性、针对性等原则，以严肃的科学态度开展该项目的安全预评价工作。
1.3 安全预评价的范围、内容
评价范围：*****成品油管道工程穿越*****高速公路工程的顶管施工以及对高速公路的影响。评价范围向界区外适当延伸，延伸部分包括周边环境等。除顶管施工外的其他施工及油管道的焊接作业及危险化学品的评价不在本次评价范围之内。
该项目已经取得河南省安全生产监督管理局《危险化学品建设项目安全许可意见书》（豫安监危化项目设立审字（***）00205号），有关成品油危险化学品方面的评价内容不在本次评价范围。
评价内容：主要包括项目选址及周边环境、顶管施工、临时用电、机械设备、专项保通方案、施工安全管理等。
1.4 安全预评价依据
1.4.1 法律、法规
1）《中华人民共和国安全生产法》(中华人民共和国主席令第70号)
2）《中华人民共和国消防法》(中华人民共和国主席令第6号)
3）《中华人民共和国劳动合同法》(中华人民共和国主席令第65号)
4）《中华人民共和国职业病防治法》（中华人民共和国主席令第60号）
5）《中华人民共和国气象法》（中华人民共和国主席令第23号）
6）《中华人民共和国突发事件应对法》（中华人民共和国主席令第69号）
7）《中华人民共和国环境保护法》（中华人民共和国主席令第22号）
8）《中华人民共和国环境噪声污染防治法》（中华人民共和国主席令第77号）
9）《中华人民共和国石油天然气管道保护法》（中华人民共和国主席令第30号）
10）《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）
11）《危险化学品安全管理条例》（国务院591号令）；
12）《特种设备安全监察条例》（国务院令第549号）；
13）《石油天然气管道保护条例》（国务院令第313号）；
14）《公路安全保护条例》（国务院令593号，2011年7月1日执行）
1.4.2 规章及规范性文件
1）《国家发展和改革委员会、国家安全生产监督管理局关于加强建设项目“三同时”工作的通知》（发改投资1346号）
2）《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发23号）
3）《生产安全事故应急预案管理办法》（国家安全生产监督管理总局令第17号）
4）《职业病范围和职业病患者处理办法的规定》(卫防字第82号)
5）《劳动防护用品监督管理规定》（国家安监总局令第1号）
6）《特种作业人员安全技术培训考核管理规定》（国家安全生产监督管理总局令第30号）
7）《关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见》（国家安全生产监督管理局安监管协调字[2004]56号）
1.4.3 标准规范及规程
1）《安全评价通则》 （AQ8001-2007）
2）《安全预评价导则》 （AQ8002-2007）
3）《输油管道工程设计规范》 GB50253-2003（2006版）
4）《石油天然气工程设计防火规范》 （GB50183-2004）
5）《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》 （GB50058-92）
6）《石油天然气管道安全规程》 （SY6186-1996）
7）《防止静电事故通用导则》 （GB12158-2006）
8）《危险化学品重大危险源辨识》 （GB18218-2009）
9）《公路路线设计规范》 （JTG D20-2006）
10）《石油天然气安全规程》 （AQ2012-2007）
11）《油气输送管道线路工程抗震技术规范》 （GB50470-2008）
12）《石油天然气工程总图设计规范》 （SY/T0048-2009）
13）《油气输送管道穿越工程设计规范》（GB50423-2007）
14）《油气管道穿越工程施工规范》（GB50424-2007）
15）《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》（JCT640-2010）
16）《石油天然气管道穿越工程施工及验收规范》SY/T4079-95
17）《输油输气管道线路工程施工及验收规范》SY0401-98
18）《生产经营单位安全生产事故应急预案编制导则》（AQ/T9002-2006）
19）《关于开展重大危险源管理工作的指导意见》（安监管协调字[2004]56号）
20）《河南省建设工程重大危险源安全监控管理暂行办法》（豫建建[2006]27号）
1.4.4 其他资料文件
1）《河南省发展和改革委员会关于*****成品油管道*****分输支线核准的批复》，批复文号豫发改能源（***）***号，***年9月8日
2）*****城乡规划局《关于*****成品油管道*****分输支线规划的函》（驻规文（***）41号）
3）河南省安全生产监督管理局《危险化学品建设项目安全许可意见书》（豫安监危化项目设立审字（***）00205号）。
4）施工单位提供的施工方案、保通方案等
5）安全预评价委托书
6）安全预评价技术服务合同
7）委托方提供的其他资料
1.5 安全预评价工作程序
安全评价程序一般包括以下几个阶段，即：准备阶段、辨识与分析危险、有害因素、划分评价单元、定性和定量的评价、提出相应的安全对策措施建议、做出安全评价结论、编制安全预评价报告。
1）准备阶段：明确评价对象和评价范围；组建评价组；收集国内相关法律法规、标准、规章、规范；收集并分析评价对象的基础资料、相关事故案例；对类比工程进行实地调查等内容。
2）辨识与分析危险、有害因素：辨识和分析评价对象可能存在的各种危险、有害因素；分析危险、有害因素发生作用的途径及其变化规律。
3）评价单元划分应考虑安全预评价的特点，以自然条件、基本工艺条件、危险、有害因素分布及状况、便于实施评价为原则进行。
4）定性和定量评价：根据评价的目的、要求和评价对象的特点、工艺、功能或活动分布，选择科学、合理、适用的定性、定量评价方法对危险、有害因素导致事故发生可能性及其严重程度进行评价。对于不同的评价单元，可根据评价的需要和单元特征选择不同的评价方法。
5）安全对策措施建议：根据定性、定量的评价结果提出消除或减弱危险、有害因素的技术措施和管理措施。
6）评价结论：概括评价结果，给出评价对象在评价时的条件下与国家有关法律法规、标准、规章、规范的符合性结论，给出危险、有害因素引发各类事故的可能性及其严重程度的预测性结论，明确评价对象建成或实施后能否安全运行的结论。
7）编制评价报告：按照《安全预评价导则》的要求，在报告的内容、结构、语言、文字等诸方面规范地编制评价报告。
该项目安全预评价的程序详见图1-1。

辨识与分析危险、有害因素
前期准备
划分评价单元
编制安全预评价报告
做出评价结论
提出安全评价对策措施建议
定性、定量评价
选择评价方法

图1-1 安全预评价程序图
2 建设项目概述
2.1 建设单位、设计单位、施工单位简介
2.1.1建设单位
中国石油天然气股份有限公司河南销售分公司是本项目的建设单位和委托单位，主要负责河南地区的燃料油，润滑油，沥青，石油焦，溶剂油，石脑油等化工产品的销售。成立于1998年，注册资本人民币50000万元，属于国有企业。
2.1.2设计单位
本工程设计单位为中国石油天然气管道工程有限公司，以长输管道工程、油气田地面工程、大型油气库工程、滩海油气田开发工程、海洋油气开发陆上终端工程、公用工程、市政工程等领域的咨询、勘察、设计、监理及工程总承包为主营业务的跨国经营的工程公司。持有工程设计综合甲级证书，编号：A113000069，勘察证书编号：030005-kj，压力管道设计许可证编号：TS1810106-2014，有效期至2014年8月15日，具有GA(1)(2)、GA2继续核实，没有这样的划分，参照《压力容器压力管道设计许可规则》附件B
级管道设计资质。
2.1.3施工单位
本工程施工单位为中油管道机械制造有限责任公司，位于河北省廊坊市广阳区和平路17号，法人代表穆铎，注册资本9800万元，具有压力管道安装改造维修许可证，证书编号：TS3810387-2014，范围GB1，GC1级，有效期2014年9月9日，安全生产许可证（冀）JZ安许证字（2007）003455，有效期至2013年7月23日。
2.1.4 设计施工单位资质符合性
设计施工单位的资质均能满足该项工程的要求，施工单位的安全生产许可证7月份到期，注意施工期间，施工单位的证照必须在有效期内。
2.2 建设项目简介
2.2.1项目概况
*****成品油管道工程是一条长距离多种油品顺序输送管道。*****成品油管道干线全长2134.4 km，输送的油品主要为90#汽油、93#汽油和0#柴油，采用常温密闭顺序输送方式。管道全线设计压力0.8MPa。
本工程为***成品油管道的分输支线工程，分输支线起自***成品油管道干线49#阀室上游6km处（*****分输阀室）止于*****油库，采用双管同沟敷设。
*****油库库容为5.5×104 m3，是全市储存能力最大的成品油库。油库占地83 亩，建筑面积1600m2，是*****市主要的成品油中转枢纽，油品销售辐射半径约100 km，可辐射整个*****地区。
该工程全线主要建设内容：
1、首站：*****分输阀室（***成品油管道干线开口）；
2、末站：*****油库调压计量站；
3、线路工程，*****分输站与*****油库之间修建2 条长约6.0 km、管径为219.1 mm的输油管道。
该工程首站*****分输阀室的供电依托当地供电部门，末站*****调压计量站所需供电、采暖、给排水、消防等公用工程依托*****油库。
该工程管理机构依托***成品油管道郑州管理分公司；维修机构依托***成品油管道郑州维抢修队；控制运行机构依托北京调控中心。本工程站场定员8 人，其中现场操作人员5 名，巡线员3 名。
2.2.2管道走径
输油管道大致走向为：管道出*****分输阀室，转向西北，伴行废弃铁路北11m处敷设约2km，穿越*****高速公路。管道向西继续伴行废弃铁路北11m处敷设约3km，穿越中原大道到***村。然后管道继续向西穿越****大道（***）及废弃铁路，并沿废弃铁路南侧向西北敷设约120m到终点------*****石油公司油库，线路长约6.0km。管道线路走向图见附件二。
2.3 顶管穿越工程
2.3.1项目基本情况
*****成品油管道工程在J21-J20处（J20桩坐标为X=3650610，Y=508977；J21桩坐标为X=3650590，Y=509069），成品油管道顶管越*****高速公路（K871+400），穿越长度80米，穿越处路面高程为79.5米，管顶高程66.5米，套管顶部距离高速公路路面13米，与高速公路夹角为90度，穿越处高速公路路基现宽27米，高速公路即将扩建，东西两侧各扩建7米，建成41米宽的8车道高速，操作坑位于高速公路的西边，坑边与扩建后高速公路边沟外边沿距离为2米。穿越处为粉质粘土层，套管穿越后在管道内并排铺设两根输油管道。
2.3.2套管的选用
根据GB/T11836-2009标准，按照外压荷载分级，其中钢筋混凝土管分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三级，在相同内径的情况下，Ⅲ级管的壁厚、外压载荷和内水压力都是最大的，本工程管道输送的是易燃易爆的危险品，从安全角度出发，我们选用等级最高的Ⅲ级管来进行顶管穿越。
套管中需要同时穿过两条D219.1×6.4的钢管，在保证能够正常施工的情况下，设计选用了内径为1200mm,壁厚为120mm,长度为2000mm的Ⅲ级管。
2.3.3选址及周边环境：
北
穿越场地位于*****市东边的***区*****村，在J21桩-J20桩处穿越*****高速，穿越处高速公路的里程为K871+400。穿越处*****高速公路目前为双向4车道，设计时速120米/小时，扩建后为双向8车道，路基宽度41米，边沟紧邻护坡，穿越处位于涵洞和桥涵之间，从西向东单向顶管穿越。穿越处断面示意图和平面示意图见下图：

穿越处平面示意图
周边环境现场实拍图：

穿越点东北方向 穿越点东侧
穿越点东南侧 穿越点东北侧

穿越点东北侧 穿越点西北侧
穿越点西侧 穿越点西南
穿越点西北侧
穿越处*****高速公路呈南北方向，从高速公路的西边向东边单向顶管穿越高速公路，在穿越处的西边是农田，向北50米有一个涵洞，向南50米是一个小铁路过高速公路桥洞，现铁路已经废弃，穿越处位于涵洞和桥洞的中间。西边除了一条小铁路外，没有其他设施。东边路基边沟外有一条便道，便道东边是一条电力线路，与高速公路平行，线杆位置在穿越点南边约20米处，不对本次施工产生影响。穿越处周边500米范围内没有化工厂、加油站、村庄等设施。从施工现场布置示意图显示，线杆不会对本次施工产生影响。
2.3.3工程地质水文条件
管道穿越地段地貌类型为冲积平原区。地形较平坦开阔，勘察期间地表植被以农作物及林木为主。穿越场地位于平原地带，两侧地形较平坦，管道沿着驻汝铁路北侧敷设，地表以耕地、树木为主.
勘测范围内揭露的地层为第四季冲击平原形成的粉质黏土，根据黏土的物理力学性质。将场地岩自上至下细分为4层。
1层，粉质黏土，黄褐色，可塑，土质不均，偶见铁锰质氧化物，表层0.5米为耕填土，该层厚度为7.2-7.8米。
2层粉质黏土，黄褐色夹灰色条纹，可塑，局部较硬。平均厚度3.34米。
3层粉质黏土，黄褐色，局部灰色可塑，土质不均。该层平均厚度3.7米。
4层粉质黏土，黄褐色夹灰色条纹，可塑，局部较硬，所有钻孔未揭穿该层，最大揭示厚度10.4米。
穿越处地下水类型为潜水，靠大气降水及灌溉余水补给，主要排泄方式蒸发、人工抽取为主。勘察期间地下水埋深为3.0～3.5m，勘察时间11月份。所以地下水埋深高于穿越管底及作业坑。地下水对钢结构具弱腐蚀性。
拟穿越场地内未见泥石流、滑坡、岩溶、新构造运动等不良地质现象，场地稳定。
穿越处场地抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，场地特征周期值为0.35s，设计地震分组为第一组。穿越处场地可不考虑砂土地震液化问题。场地内未发现活动性断裂通过。
2.3.4气候条件
*****属南暖温带季风气候区，一般春季温暖、夏季炎热、秋季凉爽、冬季较冷，四季分明。多年平均气温14.8˚C，平均降水量850-960mm，蒸发量1570.6mm，受季风气候影响，降水量年内分配不均，多集中在7-9月份，占全年降水量的45-50%，蒸发6、7两月最强，风向风速随季节变化显著，3、4月份风速最大，月平均风速可达25m/s。
根据“GB50007-2002”附录F《中国季节性冻土标准》冻深线图，*****市最大冻结深度小于60cm，一般为20-30cm。
2.4 公路穿越工程施工方案
2.4.1施工方方法概述
本工程设计采用水泥套管以顶管方式穿越公路。
顶管穿越施工设备主要包括千斤顶、高压液压站、工具管、顶铁及运土设备等。
施工前开挖工作坑，将设备安装就位，吊装套管、安装顶环，利用液压千斤顶顶推套管，每顶进一定行程，退回顶缸，操作人员进入套管内挖土外运，然后加入顶铁或套管继续顶进,循环作业，直至套管顶至对面接收坑；拆除设备，清理套管内余土，进行主管穿越。
管道采用φ219.1×6.4 L360MB直缝电阻焊钢管。管道外防腐采用三层聚乙烯加强级防腐，补口采用聚乙烯三层结构热收缩套补口。顶管穿越段管道应单独试压，以清水作为试压介质，先进行强度试压，试验压力12.0Mpa（设计压力8.0Mpa，试验压力是设计压力的1.5倍），稳压4h，合格后降到严密性试验压力9.2Mpa（气密性压力是设计压力的1.15倍），稳压24h，压降不大于1%试验压力值且不大于0.1MPa且管道无异常变形、无渗漏为合格。
管道试压前必须采用清管器进行清管，确保将管道内的污物清除干净。清管过程中，开口端不再排出杂物为清管合格，停止清管。
2.4.2工作坑的尺寸确定
工作坑应有足够的空间和工作面，不仅要考虑管道的下放、各种设备的进出、施工人员的上下以及坑内操作等必要的空间，还要考虑弃排土的位置等，因此，其平面形状一般采用矩形。
2.4.2.1工作坑的宽度
工作坑的宽度与管道的外径与坑深有关。工作坑的宽度计算公式
B =D+2b+2c 式中：
B——工作坑宽度；
D——顶进管节的外径尺寸；
b——工作坑内安好管节后两侧的工作空间，本工程采用每侧1.5m；
c——护壁厚度，本工程采用0.2m。
本工程的顶管外径为1440mm，
因此，工作坑的宽度尺寸为 B=1440＋2×1500＋2×200=4840mm；
2.4.2.2工作坑的长度
L = L1 + L2 + L3 + L4 + L5
式中 L － 矩形工作坑的底部长度（m）
L1 － 工具管长度当采用管道第一节管作为工具管时，一般可取0.3 ～0.6m,本工程取0.5m。
L2 － 管节长度（2.0m）
L3 － 运土工作间长度（1.5m）
L4——千斤顶长度（2m）
L5 － 后背墙的厚度（0.5m）
L=0.5+2+1.5+2+0.5=6.5m
根据计算得出：￠1200工作坑的长宽分别为：6.5m×4.84m,实际工程尺寸可取6.5m×5m。
2.4.2.3工作坑的深度
工作坑的深度由设计管底高程及基础厚度而定，即管底高程加上轨道及基础厚度，就是坑底标高。高速两侧路基有1.5米深的排水沟，为保证水泥套管顶部离地面最低点距离不小于1.2米，本次穿越作业坑的深度不小于1.5+1.2+1.44+0.2=4.34米，实际可取深度为4.5米。
接收坑在高速东侧，考虑施工安全，接收坑的长度为5米，宽度为5米，深度为4.5米，采用和工作坑同样的防护方式。
2.4.3顶力计算
工程施工采用1200×2000×120－Ⅲ钢筋混凝土管。
根据总顶力经验计算公式F=n·G·L
其中n——土质粘住系数， G——每米套管自重 L——顶管长度
每米套管自重=材料密度×每米套管体积=2.45×103kg/m3×π×1.35×0.12=1.248t，顶管长度80m，土质为粉质粘土，土质系数取2.5。
总顶力= n·G·L =2.5×1.248×80=249.6t
根据以上计算，结合标准设备情况，本次顶管穿越采用2台200吨电动液压千斤顶进行施工。
2.4.4施工工艺流程图
施工准备
测量放线
作业坑开挖
作业坑处理
工作面挖土

挖土地
测量纠偏放线
安装管节
轨道及设备安装
顶进
顶进退程
加顶铁
管内运土
土方提升
弃土

2.4.5 施工准备
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。
2） 开工前预先与公路主管部门联系，按照路政部门的要求办理穿越施工手续，按照路政部门的要求设置相应的警示标志。
3） 应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） 顶管设备、配套设备及各种机具材料准备齐全。
2.4.6场地平整、测量放线
1）根据现场情况，在工作坑一侧平整出一块宽30m，长30m的施工场地。
2）测量放线
a根据设计给定的控制桩位，用全站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。
b放线同时放出操作坑与接管坑的位置和开挖边线。
c保护好公路两侧中心线上的标志木桩，以便按该桩测量、审核操作坑开挖深度和穿越准确度。
2.4.7 作业坑开挖
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，另一个为接收工作坑。
2）操作坑宽度为5米，长度为6.5m。
3）工作坑的深度4.5m，放坡比为1:0.5，工作坑的开挖以机械为主，人工配合进行。
***高速公路顶管穿越操作坑要加强支护，操作坑内沿坑的边线做竖向槽钢结合横向木板支护，防止塌方造成人员和设备损坏，具体做法：沿坑边线紧靠坑壁竖向每隔200mm打上一根4.5米长35#槽钢的钢桩，结合6m×0.5m×0.05m的横向木板，均匀分布。其中坑的后部是作为千斤顶的挡土墙，为了保证挡土墙能承受足够的强度，这一部分的钢桩要增大钢桩的密度。坑壁四周的钢桩打完后，沿坑的边线焊接四根槽钢形成一个矩形框架，此框架要焊接牢固，同时与四个角的槽钢焊接牢固，另外在这个框架的中部再焊接一槽钢作为加强。
在作业坑外1米范围处设护身栏，护身栏的高度为1.5米，立杆间距为2米，配合两条水平杆。夜间设置红色警示灯。

4） 在挖作业坑时，后背墙的原土层不得破坏，为避免由于顶进力量大造成后背墙受力不均发生倾斜现象，在后靠背处用混凝土浇注厚度为0.5m的混凝土靠背墙，配筋为两层，采用Φ14mm钢筋，间隔200mm布置。作业坑开挖后，采用钢板桩围护操作坑四壁，并配合井点和明排水等措施可有效的防止地下水的涌入和塌方对作业的影响。
2.4.8施工场地建设平面图

现场施工作业布置（高速扩建前）
本工程采用两台30kw柴油发电机发电，一用一备，不采用外接电源；采用空压机往地下送风，吊车和挖掘机在施工作业时，停靠位置距离作业坑不小于2米。
2.4.9顶管设备安装就位
1）设备下坑前，要对已挖好的坑基进行测量找平，符合技术要求。
2）作业坑处理完毕，用吊车安装后靠背钢挡板，支撑托架及推进轨道等，测量校正导轨面，保证套管中心线与设计中心相吻合，保证施工精确度。
3）安装管节
管节安装下坑前应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，检查合格的管子用吊车吊到顶管工作导轨上，准备连接顶进。 详见顶管穿越示意简图.
4）千斤顶着力点被顶管端面上的部位是离管底1/3管径处。故千斤顶下面需要搭台，千斤顶采用2只，但要按管中线对称布置。管道前端面安装刃角，起切土的功能，减小顶进阻力，控制塌方。
管道顶进时所用顶铁包括环形顶铁，方顶铁和横铁。
环形顶铁安放在管端面处，它的内、外径尺寸要与管端面尺寸相适应，厚度300～500毫米。它的作用是使方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。
方顶铁是在顶管过程中调节间距的垫铁，因此方顶铁的长度要根据千斤顶的冲程、管节长度而确定。方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。
顶管横铁安在千斤顶与方顶铁之间，将两只千斤顶的顶推力传递到两侧的方顶铁上。横铁断面尺寸300×300毫米，长度为1.8米。制做时，要求工作面要平行和平整。

1.边坡 2.套管 3.环向顶铁 4.纵向顶铁 5.横向顶铁6.千斤顶
7.集水坑 8.钢靠背墙 9.基础
2.4.10顶管作业
1）顶进操作要坚持“先顶后挖，随顶随挖”的施工原则。
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。
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。
2） 挖土
顶进管节的方向和高程的控制，主要取决于挖土操作，对挖土严格要求如下：
a必须在规定的范围内开挖，不得超挖，管底土基弧度在120°～ 135°范围内一定要保持管壁与原土层表面吻合，不得搅动管底下部的地基土。
b根据土质情况，在套管每顶进0.1～0.2米时，向前挖一次，坚持先顶后挖，避免塌方。
c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。
d 运土
采用小车运土，从工作面挖下来的土，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。
2.4.11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，清除管内余土，进行误差测量。进行主管穿越施工。
2.4.12施工过程中高速路面的监测
顶管穿越施工对于穿越物稳定性影响较小，在穿越施工过程中，我们采用DNA03电子水准仪对高速路基进行沉降监测，检测频率为6小时一次，如果监测到路基出现沉降，应控制顶管的掘进速度，适当减少管前挖土量，以免对高速路基造成破坏。
2.4.13穿越管预制
1）本工程在一根水泥套管中同时穿越两条ψ219.1×6.4钢管，在穿越套管之前，根据设计要求，选择主管，在高速西侧进行布管，然后用外对口器进行组装。
2）组装焊接技术要求应同一般地段相同，管道对口、焊接、防腐施工技术要求及质量保证措施见《***成品油管道*****分输支线工程施工组织设计》主要工序施工技术措施。
3）组焊完毕后进行100%X射线和100%超声波探伤，质量达到规范和设计要求。
4）探伤合格后，按设计要求进行防腐补口。
5）按设计和规范要求，对组焊完的管道进行单独水压试验。强度试验压力1.2MPa，稳压4小时，严密性试验压力0.8MPa，稳压24小时，压降不大于1%且不大于0.1MPa且管道无异常变形、无渗漏为合格。升压时在达到最高压力30%和60%时要分别停泵15分钟，经检查无泄露后继续升压。
2.4.14主管的穿越及封堵
1）主管穿越需要开挖一条发送沟，发送沟长度80m，底宽2m，穿越入口处深度4.5m（与套管底部标高相同），根据钢管自身的弹性敷设，发送沟的深度适当减小，两侧放坡的高与宽比例为1：0.5。
2）将已试压合格的管段用两台吊管机配合一台单斗吊入沟内，
穿越前将两条管道水平捆绑固定到一起，在管前端安装滚轮支架，两条管道同时穿越，按设计图纸要求安装好套管与主管之间的绝缘支撑块缓慢地穿入套管中，在接收坑使用卷扬机拉动管子，在作业坑一侧使用吊车配合送管。
3）顶管结束后，管节接口处用水泥浆将缝隙抹平。管头封堵采用红砖Mu10、水泥砂浆M7.5砌筑，用沥青麻丝封堵。

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2.4.15 回填、恢复地貌
1）在穿越主管工程完毕后，应进行回填，靠近公路侧的回填土应分层夯实，恢复边沟、排水沟等道路设施。
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。
2.5质量控制与误差校正
2.5.1 质量控制
1）顶管的质量要求
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，一般在5′～20′之间为宜。
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