顶管穿越方案

南疆天然气利民工程顶管穿越施工方案南疆天然气利民工程顶管穿越施工方案一、工程概况南疆天然气利民工程，途经新疆的阿克苏地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州（简称克州）、喀什地区和和田地区，由4条干线、19条支线构成。管道总长度大约为2485km，其中干线长度大约为1891.5km，支线长度为593.5km。全线设计压力为6.3MPa，其中英买力-喀什段管径φ559，材质为L415(X60),喀什-泽普段管径φ508，和田-泽普段管径φ406.4，和田-塔中段管径φ273，其他支线管径从φ88.9到φ219不等。本工程全线共设置38座工艺站场，包括首站2座、分输站8座、分输清管站5座、清管站3座、末站20座。全线共设68座线路阀室，其中RTU截断阀室9座，RTU清管阀室1座，清管阀室7座，分输阀室13座，普通截断阀室38座。二、编制依据1、《输油输气管道线路工程施工及验收规范》SY0401—98；2、《石油天然气管道穿越工程施工及验收规范》SY／T4079—2003；3、《长输管道线路工程施工及验收规范》SYJ4001—98；4、《原油和天然气输送管道穿越工程设计规范穿越工程》SY／170015．1—98；5、《输气管道工程设计规范》GB50251—94；6、中国石油南疆天然气利民工程设计说明和施工图纸7、《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》(JC/T640-1996)8、给排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）三、试用范围及工程量设计图纸要求顶管方式穿越的道路。四、顶管穿越施工优势及施工要求顶管施工具有经济、高效，保护环境的综合功能。这种技术的优点是：不开挖地面；不拆迁，不破坏地面建筑物；不影响交通；不破坏环境；施工不受气候和环境的影响；不影响管道的段差变形；省时、高效、安全。由于管道埋深较深，并对套管两端进行封堵，不会造成路面裂缝与下沉，使用的套管按照设计要求满足路面的压力要求。执行标准《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》南疆天然气利民工程顶管穿越施工方案-1-(JC/T640-1996)的规定，采用套管规格为DRC1200×2000GIIIAJC/T640。如果穿越段遇到卵石、砾石段，需要在水泥套管接头处设置几个泥浆注入孔，对遇到的空隙进行填充。泥浆孔由施工单位自行处理或要求套管生产厂家予以预制。顶管穿越处长度根据路基宽度确定，顶管套管长度每侧为路基外2m，穿越处套管管顶埋深不小于1.2m。顶管穿越处管道、弯管、弯头的材质、规格型号按照设计图纸要求选用。管道外防腐补口采用双组分无溶剂液体环氧底漆+辐射交联聚乙烯收缩袋三层结构。穿越段全部环向焊缝的探伤方式及比例确认按照设计要求进行。五、施工方案（一）施工工序其基本操作程序是:先在穿越道路一侧挖工作坑，在工作坑内按管道设计位置和套管外形尺寸设置套管和顶进设备，先将套管端部的刃脚部分顶入地层，然后在套管内边人工挖土边用顶进设备把套管逐节顶入地层内，反复操作，直到顶到预计长度为止。顶管法穿越示意图如下：（二）施工程序顶铁柱赛式液压缸工作面支架柱赛式液压缸顶铁（支架）后座墙和板桩顶管法穿越示意图南疆天然气利民工程顶管穿越施工方案-2-(三)顶力估算由于穿越顶管县乡村道顶进距离较短，因而采用管前挖土方法，其侧向顶进摩阻一般可按下式计算：F1=f1〔K(PV+PH)DL+P〕式中：F1-----管壁与土层之间的摩阻(t)PV=γh管顶以上的垂直土压力(t/m2)γ—管顶以上天然土的容重(t/m3)，亚粘土取1.6h---管顶上的覆土厚度(m)PH=PVtg2(45°－/2)管壁上的水平压力(t/m2)----土的内摩角(干的亚粘土取45°，湿的粘土取40°)D----管节外径(m)L----全部顶进长度(m)；P----全部管道自重(t)f1----管壁与土层的摩擦系数，干的亚粘土取0.47，湿的亚粘土取0.55。K----折减系数，若管道位于降水良好的坚实土层中，管顶以上的土层能保持土拱状态，则L=16～30m，K=0.8；L=31～50m，K=0.75如果以套管顶覆土2.0m计算（设计图纸》1.2米），顶管长度30m的穿越，则最大顶力为150t，因而一般条件下选择顶力为300t的千斤顶能满足要求。（四）施工准备施工前应先熟悉图纸，掌握穿越长度与深度，穿越结构及辅助设施的结构及要求，掌握管段内地层状况。开工前与公路部门联系，按照公路部门的要求办理穿越施工手续、设置相应的警示标志，并将施工程序和计划报监理和其他主管单位，并征得同意。降水、打板桩测量放线挖操作坑和接收坑安装轨道和设备顶管（边顶进边清土，石方段精密静态爆破）制作顶管靠背停顶退程加顶铁退程加接管检查挖管头土石再顶管检查清除管内土石渣复测管线就位检查管端封堵恢复地貌监理、业主等验收接管顶管南疆天然气利民工程顶管穿越施工方案-3-（五）现场布置根据设计给定的控制桩位，用经纬仪放出穿越轴线，并定穿越中心桩、施工带边线桩，并撒上灰线。放线时同时放出工作坑和接收坑的位置与尺寸。在穿越至验收的全过程中随时使用测量仪器配合。（六）管线焊接1、管道组焊：穿越管段前穿越道路一侧施工作业带内先清理出预制场地，以满足管段预制需要；之后进行组焊、探伤、连头、补口、试压施工，然后将整个管段连通。其工艺和检测要求与一般线路施工工艺相同。管道焊接必须按照多方认可的《焊接工艺评定》的要求进行焊前预热等处理。当环境条件不能满足焊接工艺评定所规定的条件时，必须按要求采取措施后才能进行焊接。焊缝焊接完成后，应及时进行外观检查，对外观质量检验不合格者，不得进行无损探伤检测。对焊工当天所焊外观质量检验合格的焊缝全周长进行100%射线探伤检验（Ⅱ级为合格），对于穿越段还应进行100%超声检验（Ⅱ级为合格），验收标准按《石油天然气钢质管道无损检测》（SY/T4109-2005）执行。2、穿越管段的试压⑴、试压前首先进行清管，完成后，试压介质采用无腐蚀洁净水。穿越管段的强度试验压力为管道设计内压力的1.5倍，持续稳压时间4h；当无泄漏时，可降到严密性压力试验，严密性试验压力为设计压力，稳压时间24h，在稳压时间内以无渗漏、压降不大于1%的试验压力为合格。严密性试验合格后，用压缩空气推动清管器进行排水吹扫，以不再排出游离水为合格。在环境温度低于5℃时，水压试验应采取防冻措施，试压完成后应立即对被试管段进行排水清管。⑵、两端采用椭圆封头，封头的焊接同一般管道焊接要求。⑶、试压管线两端各安装一块压力表，压力表应经过校验并在有效期内，压力表精度不低于1.5级，量程为被测最大压力的1.5～2倍，表盘直径不小于150mm。⑷、试压前为清管扫水方便，可将清管器预先放置在试压管段中，待试压完毕后直接排水。⑸从打压头向管内注入清水，高点压力表管嘴排放空气，水注满后装压力表，并接好试压泵向管内注水升压。⑹、压力应缓慢上升，压力升至30%、60%强度压力时停止升压，稳压10min检查有无南疆天然气利民工程顶管穿越施工方案-4-异常，无异常再继续升压直至强度压力。⑺、当压力上升至强度压力时，稳压4h，允许压降值1%试验压力值，且不大于0.1MPa，强度试压合格后，降压至工作压力，稳压24h，允许压降值1%试验压力值，且不大于0.1MPa。⑻、试压合格后对穿越管道用清管器清扫管内积水后封堵。（七）顶管施工1.场地布置工作坑和接管坑设置在图纸给定的套管长度的外侧，发射坑选择公路北侧施工作业带内，穿越现场布置图如下：工作坑开挖完毕后,用经纬仪复测穿越中心线和基地标高,基地误差±100mm。工作坑侧壁边坡按土质实际情况确定，并留出安全通道，考虑降水需要，在工作坑的一角设置积水坑。在操作坑内设置管道轴线基桩和临时水准点，作为操作时的测量标志。考虑到新疆地区多数地质属于砂质地貌，开挖操作坑时做好基坑塌方的防护措施（钢制挡土板支护）。注：发射坑、接收坑尺寸：长（4米）×宽（3米）×深（管底标高+0.6米）基坑砼基础+道木高度+钢板+轨道厚度约0.6-0.8米左右支撑墙采用道木+钢板的组合方式，钢板选取16mm厚钢板2.顶进设备的安装和后背墙处理顶进设备主要包括柱塞式液压缸、顶铁、刃脚和导轨等。⑴穿越处工作坑开挖完毕后，考虑地基承载力和地下水位情况，采用混凝土方木基础。并根据现场情况在操作坑顶进位置左右和前方采用钢板桩支护。钢轨滑车套管道木水平顶管机穿越道路接收坑南疆天然气利民工程顶管穿越施工方案-5-⑵用汽车吊将顶进设备安装就位，先将导轨安装在基础上并放上穿越用套管，借助经纬仪和水准仪测量来调整套管中心线，确保与穿越中心线重合，且保护水平。⑶然后用汽车吊将柱塞式液压缸及其支架安装就位。为保证穿越精度，需将调整完毕的临时支架和导轨固定成整体。⑷后背墙表面必须平行垂直于顶进管线的轴线，以确保顶进方向。其面积经计算确定，施工时，根据工作坑开挖后的情况进一步进行校核计算。顶进作业中必须密切注意压缩变形，一般压缩变形值必须控制在20mm左右，否则增大后座墙的面积。①管顶覆土浅的情况下，后座墙不需打板桩，墙身直接接触土面；管顶覆土深的情况下，后座墙打入钢板。②若原状土厚度大于7m，且强度满足顶进力要求，一般采用原土后座墙，必要时加设板桩；同时，为使顶力均匀传递给后座墙，在原土表面加设方木、木板和顶铁。③若原状土较浅，或顶进力大于原状土承力，采用人工后座墙。人工后座墙结构形式有砌块石、混凝土管、方木等类型。⑷后背墙的结构形式见下图所示后座墙无板桩支撑的后座墙后座墙板桩后座墙板桩南疆天然气利民工程顶管穿越施工方案-6-⑸刃脚装于首节套管顶部，用于减少贯入阻力，防止管檐土方塌方。其结构见图所示：⑹顶进设备根据穿越处的地质情况和穿越长度经计算套管顶进所需顶力,以及校核套管允许顶力确定.顶进设备选用4台柱塞式液压缸，单台额定顶力根据计算结果定。3.顶管作业⑴做预顶试验:检验液压系统性能,液压缸行程,传力设备的中心线和垂直度等。⑵对顶入管节做最后检查，如端面平直度、椭圆度，管壳任一侧母线直线度等。⑶用吊车将管节轻放在导轨上，测量中线与前后两端高程，管节端面垂直顶管中轴线。⑷顶进管每节长度根据顶进操作坑可能的长度而定。首节管顶入后，液压缸退回到起始位置，测量合格后，将第二节套管吊导轨上，与首节套管焊接，焊接方式按设计要求进行，质量符合要求再依次顶进，直至顶入设计的管长度，完成顶管作业。⑸顶进偏差控制：①首节套管的入土点和安装角度在顶进作业前应测量准确，顶进400mm~600mm后检查是砼管工作坑方木钢板原状土砼管工作坑方木钢板砖砌石原状土后座墙结构式意图遮板尾板φ环梁肋板（δ＝20㎜钢板）刃脚安装示意图南疆天然气利民工程顶管穿越施工方案-7-否有偏斜现象。②顶管过程中，架设水准仪控制中心位移线。每顶进30-50cm左右就要对顶管中线、高程进行观测，施工中采用全站仪控向，以施工放线是布置的中心桩为准进行监测，发现位移，要采取适当措施予以调整过来。③每次纠偏角度不宜过大,可根据管径、顶进长度和土质情况来确定，一般可在5′-2′之间选择。④另外应严格控制纠偏油泵的压力，不使油泵压力升得过快，纠偏结束后应锁紧螺旋定位器。⑸顶进完成后的轴线偏差为200mm，管底偏差为±200mm。⑹纠偏调整措施①偏斜发生时通过调节对称布置的4个柱塞式液压缸的行程或在顶管处加、减垫铁调整顶进偏差。260mm套管1橡胶垫钢环垫套管2砼套管连接示意图1#2#1#2#南疆天然气利民工程顶管穿越施工方案-8-②在顶进管的前端挖空。挖土成拱时，管顶不允许超挖；管底土基弧线120°-135°范围内，一定要保持管壁与土基表面吻合，不能超挖。③在连接新管时调整管口。4．干线预制管道的穿越：在场地较开阔的一侧挖发送管沟，保证将预制完毕的干线管段下沟，在另一侧设置滑轮，然后利用吊车或吊管机以及卷扬机等牵引机械进行干线管道的穿越作业。为方便穿管，在管段前部设置穿越导向支架(车）。为避免穿管过程中牵引时管线翻转，放送管沟干线及其支撑穿越导向支架(车)万向节钢丝绳滑轮套管路基公路尼龙吊带管线穿越示意图南疆天然气利民工程顶管穿越施工方案-9-在管段端部牵引处设置万向节。