管道公路顶管施工方案

西气东输二线工程（东段干线）线路施工投标文件第25标段技术标253方案5公路顶管穿越施工方案1工程概况本工程管道沿线穿越各种等级公路，考虑到各主干公路交通繁忙，路面等级较高的特点，一般采用顶管施工。保护套管采用钢筋混凝土套管，套管内径为1.8m，套管规格为RC1800X2000-II－GB11836，并满足强度及稳定性型要求。2施工方法2.1方法简介顶管穿越施工设备主要包括千斤顶、高压液压站、发电机、工具管、顶铁、轻型井点降水设备、轻轨发送设备及运土设备等。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。2.2机型选择工程施工采用RC1800X2000-II－GB11836钢筋混凝土套管。根据总顶力经验计算公式F=n·G·L其中n——土质粘滞系数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×(1.8+0.2)×0.2]×1m3=3.077t顶管长度按50m计算，土质按粘土、粉质粘土，含水量较小时，挖后能短期形成土拱，土质系数取1.5～2。总顶力=n·G·L=2×3.077×50=307.7t土质按密实砂土、含水量大的粘土、亚粘土，挖后不能形成土拱，土质系数取3。总顶力=n·G·L=3×3.077×50=461.55t根据以上计算，穿越地段为粘土、粉质粘土、细砂，含水量较小，穿越长度在50米以内采用400吨电动液压千斤顶进行施工。穿越地段为含水量较大的粘土、亚粘土、粗砂、密实砂土，穿越长度在50米以上采用600吨液压千斤顶进行施工。西气东输二线工程（东段干线）线路施工投标文件第25标段技术标2543施工工艺流程图4主要工序施工方法及措施4.1施工准备1）组织施工人员熟悉施工图，进行技术交底。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。4.2测量放线1）根据设计给定的控制桩位，用经纬仪放出穿越中心轴线，并确定穿越中心桩，施工作业带边线桩，撒上白灰线。2）放线的同时放出操作坑与接管坑的位置和开挖边线。3）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。4.3工作井开挖1）根据设计要求，在穿越道路两端各开挖一个工作井，在公路一侧开挖一个顶进工作井，在另一侧开挖一个接收工作井，工作井尺寸为长×宽=8m×4m，深度按设计要求定。若公路两侧有水沟，在公路一侧修筑5m宽的两道围堰，在另一侧修筑4m宽的两道围堰，并用抽水泵将围堰内的水抽干净。2）工作井的基础，在土质较好并无地下水时，采用方木基础；如有地下水时则用C20混凝土基础500mm厚。工作井的基础用于固定导轨，导轨通常是敷设于基础上的方木或钢轨，用地脚螺栓固定或在混凝土中埋钢件，而后将钢轨焊接在上面。工作井的开施工准备测量放线工作井开挖工作井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西气东输二线工程（东段干线）线路施工投标文件第25标段技术标255挖以机械开挖为主，人工配合进行。如果地下水位高于出发井和接收井基坑底部，在两井处各设一套轻型井点降水装置，井管直径为φ400mm，深度10～15m，数量为每个工作井周围设5个井点，抽水泵采用4寸潜水泵。3）工作井后背墙采用30cm厚钢筋混凝土，并在后背中夹设槽钢以加强后背强度。4）根据土质情况，必要时工作井井壁要采取相应的支撑措施，例如加道木、钢板及钢桩，避免造成塌方现象。4.4顶管设备安装就位1）设备下井前，要对已挖好的井底基础进行测量找平，符合技术要求。2）工作井处理完毕，用汽车吊安装后背墙挡板，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）安装刃脚刃脚装于首节管端部，刃脚由外壳、内环和筋板三部分组成，刃脚外壳套于顶进管外部,遮板端部呈20～30°，尾板宽度15～20cm。管道前端面安装刃脚，起切土的功能，减小顶进阻力，控制塌方。拉线及钢桩千斤顶及轨道A向钢板及钢桩A向基础和垫层井管井点基础降水示意图西气东输二线工程（东段干线）线路施工投标文件第25标段技术标2561—遮板2—尾板3—套管壁4—环梁5—筋板4）安装管节管节安装下井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。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.方木9.基础顶管穿越示意简图西气东输二线工程（东段干线）线路施工投标文件第25标段技术标257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300～500mm。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，将多只千斤顶的顶推力传递到两侧的方顶铁上。横铁断面尺寸300×300mm，长度按被顶管口径及千斤顶数量确定，公路套管规格为DN1800mm砼管，横铁长度应为1.6m。制做时，要求工作面要平行和平整，特别是中间一条焊缝要避免凸出。4.5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。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）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垫油毡或麻辫—石棉水泥填充密封，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。西气东输二线工程（东段干线）线路施工投标文件第25标段技术标2581—木楔2—套管3—钢涨圈4—麻辫3）挖土顶进管节的方向和高程的控制，主要取决于挖土操作，工作面上挖土不但影响顶进效率，更重要影响质量控制，这就要求对挖土有严格的要求。(1）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。（2）在人工挖土时，不得搅动管底下部的地基土。（3）根据土质情况，工作面向前挖至0.1～0.2m时，顶进一次，挖出的土要及时外运。（4）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。4）运土采用双轮小推车运土，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。4.6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。4.7穿越管预制1）在穿越套管之前，根据设计要求，选择接收工作坑的施工作业带作为穿越管段预制场地，进行布管，然后用内对口器进行组装。2）组装焊接技术要求应同一般地段相同。西气东输二线工程（东段干线）线路施工投标文件第25标段技术标2593）管道采用半自动焊，对于返修采用手工电弧焊。焊接要求执行《钢质管道焊接及验收》SY/T4103-2006。所有环形焊缝组焊完毕后均须进行100%X射线探伤，按《西气东输二线管道工程无损检测规范》Q/SYGJX0112-2007标准执行。4）探伤合格后，按设计要求进行防腐补口、补伤,补口采用聚乙烯三层结构热收缩带。防腐补口、补伤分别执行《西气东输二线管道工程管道防腐补口补伤技术规范》（Q/SYGJX0113—2007）。防腐补口前，应对钢管表面进行喷砂除锈处理，除锈质量应达到《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB/T8923中规定的Sa2.5级要求。5）按设计和规范要求，对组焊完的管道进行单独试压。管道试压前必须进行清管,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。套管穿越段管道试压采用洁净水作为试压介质,先进行强度试压,持续稳压时间不得少于4h,无泄漏为合格。合格后降到严密性试验压力（设计压力）,持续稳压时间24h,合格标准为压降率不大于1%,水压试验合格后应清扫、排净管内积水后方可密封,以免穿越就位后管道低点积水,增加管道干燥时的难度,影响干燥效果。连接管道试压及本设计段管道干燥随所在线路段一起进行。试压结束后，将管内水排净，并在管段两端进行防水密封。4.8主管的穿越1）按图纸要求先在预制好的主管段上安装支撑，支撑安装好后用3台吊管机把主管段吊起就位穿进套管。移动时两台吊管机要由一人统一指挥，两台吊管机的动做要协调一致，移动要缓慢，防止套管擦伤管子。2）按设计要求进行套管与主管之间的封堵工作和阴极保护工作。4.9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夯实，恢复边沟、排水沟等道路设施。路旁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。西气东输二线工程（东段干线）线路施工投标文件第25标段技术标2602）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。5Q/HSE管理措施与误差校正5.1质量控制5.1.1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：（1）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。（2）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。（3）顶管的端面或后背上下部位的土壤承载力相差较大。（4）导轨安装有较大误差。（5）顶铁制造质量差，受力后变形。根据设计要求，工作井的方位、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。对每节管吊装下井组对时，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。5.1.2顶管质量的控制（1）顶管高程的控制，可在顶井中悬空固定水准仪，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。（3）对含水量大的粉土、砂土、砂砾土挖土后不能形成土拱，可采取润滑处理，以减少管壁与土壤的摩擦。采用触变泥浆可减少顶管顶力达2/3左右，同时在松散的土层中顶进，用它可对管周围土质起到加固作用。防止土拱的坍塌。西气东输二线工程（东段干线）线路施工投标文件第25标段技术标261触变泥浆是一种由特殊粘土（高岑土，有称膨润土）掺合2-3%的碳酸钠而成，为了增加上述触变泥浆凝固后的强度，又掺入凝固剂（石膏）。但使用凝固剂时，还必须同时掺入少量缓凝剂（工业六糖）和塑化剂