陕京二线顶管施工方案.doc
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1、陕西煤业股份有限公司陕西煤业股份有限公司 神渭管道输煤项目神渭管道输煤项目 线路一标段线路一标段 陕京线天然气管道穿越陕京线天然气管道穿越 专专 项项 施施 工工 方方 案案 总承包商总承包商:中煤科工集团武汉设计研究院中煤科工集团武汉设计研究院 神渭管道输煤项目神渭管道输煤项目 EPCEPC 榆林项目部榆林项目部 分包单位:分包单位:陕西建工集团总公司陕西建工集团总公司 神渭管道输煤项目线路一标段项目经理部神渭管道输煤项目线路一标段项目经理部 陕京线天然气管道穿越陕京线天然气管道穿越 专专 项项 施施 工工 方方 案案 审核:审核:批准:批准:总包单位:中煤科工集团武汉设计研究院总包单位:中
2、煤科工集团武汉设计研究院 神渭管道输煤项目神渭管道输煤项目 EPCEPC 榆林项目部榆林项目部 陕京线天然气管道穿越陕京线天然气管道穿越 专专 项项 施施 工工 方方 案案 编制:编制:审核:审核:批准:批准:分包单位:分包单位:陕西建工集团总公司陕西建工集团总公司 神渭管道输煤项目线路一标段项目经理部神渭管道输煤项目线路一标段项目经理部 目目 录录 第一章:编制依据 第二章:工程概况 第三章:施工程序 第四章:施工准备 第五章:施工技术措施 1 设置施工标志 2 施工原理 3 机械的选用 4 位置与施工便道 5 围堰、集水坑施工 6 测量放线 7 顶管作业 8 顶管挖岩 9 穿墙 10 管道
3、顶进 11 顶管施工的测量工作 12 顶管纠偏校正 13 管道纠扭 14 顶管接口 15 质量控制与误差校正 第六章:管线试压 1 施压介质准备 2 管道注水 3 管道施压 4 严密性施压 5 管道卸压 第七章:主管线穿越 第八章:施工人员组织计划及主要机具、材料计划 1.人员组织计划 2.主要机具、材料计划 第九章:河道施工安全措施 第十章:质量保证措施 第十一章:文明施工保证措施 第十二章:安全生产措施 第十三章:冬、雨季施工措施 第十四章:工期间的应急预案 第十五章:应急反应流程图 一一.编制依据编制依据 1.1 神渭管道输煤项目线路工程混凝土连续覆盖层 线 S6703-1P-6130P
4、L-06 1.2 神渭管道输煤项目线路工程无套管河流大开挖穿越 1.3 神渭管道输煤项目线路工程穿越地下管道工程 施工验收及标准 中石油天然气建设工程施工质量验收规范-输油输气管道线路工程SY 4208-2008 中石油天然气建设工程施工质量验收规范-管道穿越工程SY 4207-2007 油气长输油管道工程施工及验收规范GB50369-2006 管道防腐补口补伤施工及验收规范SY 4207-2007 钢制管道焊接机验收SY/T4013-2006 管道下向焊工艺规程SY/T 407193 石油天然气钢制管道无损检测SY/T4109-2005 油气管道焊接工艺评定方法SY 405292 液体石油管
5、道压力试验GB/T16805-2005 油气田工程测量规范SY/T 00542002 二二.工程概况工程概况 1.本标段管线水平长度为77.95km,线路实长78.094kn;本工程设计管道输送介质为煤浆,设计规模为每年输送洗混煤 10.0Mt,本标段管线与陕京天然气交叉地点为:神木县乔岔滩乡石屹崂村管线 K62+431m-K62+471m 处,穿越长度 40m。该段顶管地质为岩石结构,考虑到施工作业难度及破碎操作安全,采用 DN1800 钢承口水泥套管。2.工程描述:本段顺河流敷设 1283m,与天然气管线1016 交叉 3 次。序号 地点 概况 备注 1 K62+431 与1016 天然气
6、管道交叉处 2 K62+860 与1016 天然气管道交叉处 3 K63+714 与1016 天然气管道交叉处 三三.施工工序施工工序 四.施工准备施工准备 1 施工前应向地下已建天然气管线主管部门取得联系,征求对方意见后,方可施工。施工时应了解清楚地下设施的确切位置,并请主管部门的有关人员到现场指定位置,并设置醒目标志。2 穿越段的预制:在主体管道组装焊接的同时将穿已建天然气管线的管道预制出来,一般情况下预制管道长度比天然气管道与新建管道交叉段长 40m。其施工方法与检验标准均与主体管道相同。3 由项目部工程师牵头,组织穿越施工人员熟悉施工现场情况,掌握地下天然气管线穿越的地点、地质、长度、
7、开挖深度、穿越结构及附属设施的结构和安装要求。五五施工技术措施施工技术措施 1 设置施工标志 图图5 5-1 1 顶管穿越流程图顶管穿越流程图 由于本段穿越开挖处在河道内,开挖时位置设置明显警示带,非施工人员不得进入开挖作业范围,夜间施工必须在开挖作业坑四周设置警示灯、照明灯。2 施工原理 在距离天然气管线 20m 处,选择一侧作为顶管操作坑,另一侧为接收坑,确定顶管穿越的进、出口位置,在操作坑内放入第一节穿越套管和顶管设备。由人工先在套管前端掏土,待套管前端形成略大于套管外径的圆型空间后,再顶进套管。待套管顶进后再继续人工开挖,如此循序渐进,直至穿过天然气管线中心 20m 为止。套管穿越完毕
8、后,将安装好绝缘支撑的主管道用配套滑车送入套管内。施工中的清碎石、排渣采用轨道小滑车配合施工。顶管示意见图 混凝土套管 3.机械的选用 顶管机选用必须根据顶力选择,顶力计算方法如下:推力的理论计算:F=F1+F2 其中 F总推力 Fl 一迎面阻力 F2顶进阻力 F1D2P/4 (D管外径 2.1m P控制土压力)PKoHo 式中 Ko静止土压力系数,一般取 0.55 Ho地面至掘进机中心的厚度,取最大值 6m 石的湿重量,取 2.5t/m 本工程顶管穿越为 40m,根据总推力计算,选用 1 台 200t 顶管机可满足要求。4.位置与施工便道的选择 4.1 现场实地勘察,天然气管线所在位置是河道
9、,可操作面积广,且地势相对于南侧平坦,在距离天然气管线 20m 处找个较好的地方作为顶管操作坑;在另一侧(距离管线20m 处)也找个位置作为接收坑。4.2 此处修筑施工便道,并修筑一条宽度为 6m,长度约为 200m 的施工便道(如图),以便于车辆、材料、机械进入,施工便道与管线便道平顺相接。4.3 情况,同时为了满足施工要求,在工作坑一侧平整出一块长 30 米宽 20 米的施工场地,堆放管材、施工机具。5 围堰、集水坑施工 1 在操作坑右侧挖一个深 8m的集水坑,利用水泵排水。1.2m 2 把操作坑四面 10m之外围堰 50cm高。6 测量防线 1 根据设计给定的控制桩位,用经纬仪放出穿越天
10、然气管线中心轴线,并定穿越中心桩,施工带边线桩,撒上白灰线,同时用水准仪将高程引测到穿越控制点上并随时随时用 GPS 监控高程,以便控制操作坑挖深。2 放线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 作业坑开挖 5 根据设计及施工要求,在穿越天然气管线两端各开挖一个工作坑,一个作为作业顶进工作坑,另一个作为接收首节管的工作坑。6 操作坑宽度为 5 米,工作坑的长度与管节长度、千斤顶长度及后背墙的尺寸有关,其长度根据现场和所使用的千斤顶的尺寸而定,本次穿越套管长以 2m 计算,操作坑长度为 6.5m。接收坑则按
11、平面尺寸 3.0m*3.0m 进行制作。鉴于本管段施工区域为石方,操作坑在施工开挖期间,按照 1:0.3 放坡系数进行放坡处理。7 工作坑的深度由设计管底高程及基础厚度而定,即管底高程减去轨道及基础厚度,就是坑底标高。8 在挖作业坑时,后背墙不得破坏,后背墙具体要求如下:a)要考虑有充分的强度,在顶进中能承受液压千斤顶的最大反作用力而不破坏。b)要有足够的刚度,当受到千斤顶的反作用力时,应使压缩变形小,当反作用力取消时,应能基本恢复原位,以充分发挥千斤顶的有效冲程。c)后背墙表面要平直,并且垂直于顶进管道的轴线,以充分避免产生偏心受压。9 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
12、。10 作业坑处理完毕,用 16t 汽车吊安装后靠背挡板,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。11 安装护圈 护圈装于首节管端部,护圈由外壳内环和肋板三部分组成,护圈外壳套于顶进管外部,遮板端部呈 2030角,尾板宽度 1520 厘米。套管护圈示意图套管护圈示意图 12 安装管节 混凝土管节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,检查合格的管节用吊车吊到顶管工作导轨上,准备连接顶进。13 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,千斤顶可一只或多只,但要按管中线对称布置
13、。管道顶进时所用顶铁包括环形顶铁,方顶铁和横铁。14 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 300500 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。15 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 300300 毫米,长度按被顶管口径及千斤顶数量确定,套管规格为 DN1800mm 混凝土套管。
14、1遮板 2尾板 3套管壁 4环梁 5筋板 (一)顶管作业 1 顶进也就是把管节沿导轨推顶到已挖好的洞内的作业,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。在整个顶进操作中应坚持 24 小时连续作业。2 下管就位检 1、检查管子:下管前应对管子外观进行检查,管子应无破损及纵向裂缝,端面要平直,管壁无井陷或鼓包,管壁应光洁。检查合格的管子方可用起重设备+吊到工作井的导轨上就位。2、检查起重设备:本工程使用汽车吊车,施工时应经检查、试吊,确认安全可靠方可下管,下管时工作井内严禁站人。当距导轨小于 50CM 时,操作
15、人员方可进前工作。3、管子就位:第一节管子下到导轨上,测量管子中心及前端和后端的管底高程,确认安装合格后方中顶进。第一节管为工具管,顶进方向与高程的准确,是保证整段顶管质量的关键。(二)顶管挖石 1 作业开挖前,应控制管节顶时方向和高程,减少偏差的重要作业,是保证顶管质量及管上构筑物安全的关键,因此管前岩层破碎有如下要求:1、管前岩石破碎的长度:在一般顶管地段,岩层结构良好,可超越前端 3050CM。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 2、管子周围的超挖:在不允许土下沉的顶管地段(如上面有重要构筑物或其它管道),管子周围一律
16、不得超挖。在一般顶管地段,上面破碎不大于 1.5CM,但在下面 135范围内不得超量破碎,一定要保持管壁与岩石基层的表面吻合。3、碎土外运:可采用双轮小推车运,从工作面开凿下的碎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。如图 6.1-1。(三)穿墙 从打开穿墙管闷板,将工具管顶出井外,到安装好穿墙止水,这一过程中叫穿墙。穿墙是顶管中一道重要工序,因为穿墙后工具管方向的准确与否将会给以后管道的方向控制和井内管道的拼装工作带来影响。为了避免地下水和泥砂大量涌入工作井造成塌方,拟采取下列措施:1、穿墙孔应昼置于粘性土内,并要求该土层有一定的强度,土体基本稳定,2、穿墙时防止塌方
17、是保证管道按设计轴线面进首要条件,为了使管道顶进方向不偏离轴线,除采用防止塌方的措施外,还应采取如下措施:工具管要严格调零。工具管外形在轴线上要调正成一条直线时,此时仪表反映的角度应该零。调零后应将油缸锁住,不再让工具管纠偏角变动。要防止工具管穿墙时下跌,管道下偏。工具管下跌的原因,并非因为工具管太重,工具管比同体积的土相比要轻,入土后管底的地基应力只会减少,所以不会因工具管的自重而下沉。但在穿墙的初期,因入土较小,工具管的自重仅由两点的支承,其中一点是导轨,另一点则是入土较浅的土体,为时作用于土体支撑面上的应力很可能超过允许承载力,使工具管下跌。为了防止工具管下跌,穿墙管下部要有支托,不使工
18、具管下沉,并要加强管段与工具管,以及管段与管段之间的联结。穿墙阶段可利用主油缸纠偏,工具管尚未入土,或者工具管虽已入土,但后续管入土还少,此时工具管无法纠编,纠了偏甚至效果适得其反。这时为了纠正管道的走向,可变化主油缸的合力叫心,停止向某一油缸送油。如果合力中心左移,管道向右纠偏,合力中心右移,管道向左纠偏。工具管穿墙时宜带上一个向上的初始角(约+5)以弥补管道下跌。(四)管道顶进 顶进开始时,应缓慢进行,待各接触部分密合后,再按正常顶进速度顶进。顶进中若发现油路子压力增高,应停止顶进,检查原因并经过处理后方可继续顶进,回镐时,油路压力不得过大,速度不得过快。(3)挖出的土方、碎石要及时外运,
19、及时顶进,使顶力限制在较小的范围内。(五)顶管施工的测量工作 测量工作在顶管过程中是非常重要的,测量准确与否直接关系到顶管的质量,从工作井的定位到顶进过程中的测量工作均安排二名专职测量人员日夜监测,并通过测量成果来指导工人的施工,在测量工作时,做好以下几点:施工前先准确测放在各井位,并将控制高程引测至施工现场各管段的施工范围内,建立施工测量体系,并请有关部门进行复核。工作井及综合井的定位准确,井底标高应符合设计要求。顶管过程中应勤测量,每 50CM 测量一次标高及轴线。在顶第一节(工具管)时,以及在校正偏差时,测量间隔不应超过 30CM,保证管道入土位置正确。管道进入土层后的正常顶进,测量间隔
20、不宜超过 1M。中吣测量:顶进长度在 60CM 范围内,呆采用垂球拉线的方法进行测量,要求两垂球的间距尽可能拉大,用水平尺测量头一节管前端的中心偏差。一次顶进超过 60CM,应采用经纬仪或激光导向仪测量,即用激光束进行定位。高程测量:用水准仪及特制高程尺,根据工作井内设置的水准点标高(设两个),测第一节管制走向趋势。测量后应与工作井内另一水准点闭合。激光测量:用激光经纬仪(激光束导向)安装在工作井内,并按照管线设计的坡度和方向调整好,同时在管内装上标示牌(接受靶),当顶进的管道与设计位置一致时,激光点即可射到标示中心,说明顶进质量无偏差,否则应根据偏差量进行较正。全段顶完后,应在每个管节接口处
21、测量其中心位置和高程,有错口时,应测出错口的高差。测量记录要完整、清晰。(六)顶管纠偏校正 1 偏是指工具管偏离设计轴线后,利用工具管制纠偏机构或其它措施改变管端的方向,减少轴线偏差的方法。2 测量结果超出允许范围外,就要进行纠偏,顶管纠偏是逐步进行的,形成误差后不可立即将已顶好的管子校正到位,应缓慢慢进行,使管子复位,不能猛、纠硬调,以防产生相反的结果。纠偏采用人工与工具管联合应用的方法进行。由于第一节管要承受工具管纠偏较大的不均匀反复应力,故第一段管质量一定要好,同时为保证纠偏较大的灵敏度,第一段管长度不宜过长。3 偏差较小,在 12CM 时,采用超挖纠偏法,即在管子偏向的反侧适当超挖,而
22、在偏向不超挖甚至留坎,形成阻力,使管在顶进中向阻力小的超挖侧偏向,逐渐回到设计位置。当偏差较大时,采用工具管活动头来纠偏,纠偏时应做到以下几点:纠偏应在顶进过程中纠偏,边顶进边纠偏;纠偏应用小角度来逐渐进行,不能急拐或突升突降;用工具管纠偏应注意工具管的复位;每纠偏均要仔细记录过程纠偏值。(七)管道纠扭 1 管施工常常碰到管道扭转,这对于工具管有影响,主要影响出泥,特别是长距离顶管,如果不能控制台管道扭转,任其发展,必将带严重后果,甚至无法施工。2 道扭转的原因有如下几种:1 工具管纠偏造成管道旋转。2 后座或后背不稳或主油缸与管轴不平行,使主尚未缸在工作时方向变化,因而对管道形成一个扭矩,促
23、使管道扭转。3 全断面内钻削机具单方向旋转,使管道反方向扭转。4 管道内施工设备布置不对称,构成一个固定方向的扭矩,使管道按某一方向扭转。5 知道了上述管道扭转的原因后,首先要预防扭转,措施为:管内设备布置重量要对称,主油缸安装要稳固,并且要与管轴线平行,全断面钻进机经经常变换断面,昼要采用小角度纠偏。6 次要纠扭。除全断面钻研削机以外,其余工具管均可采用压重的方法纠扭,即管道单边压重,使管道相反扭转。(八)顶管接口 1 工程管道接口采用双胶圈标准接头插连接,具体连接要求按厂家提供的做法施工。2 接口宜采用 F 型接口是在前一段埋入一半钢套环,为了防止钢套环后管段的插入部分(结合段)产生渗漏,
24、在该处设一个橡胶止水密封圈。该密封圈采用楔形或齿形密封形式。内侧采用 O 型密封圈。楔形或齿形密封圈不是普通橡胶,而是采用了遇水膨胀橡胶,该橡胶在吸收水分以后体积膨胀 13 倍。3 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。钢涨圈是用 610mm 钢圈焊成的圆环,宽 260300mm,环外径比钢筋混凝土管内径小 3040mm。4 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,清除管内碎土,进行误差测量。进行主管穿越施工。(九)质量控制与
25、误差校正 1 质量控制 1.1 顶管的质量要求 a)上下偏差:钻进长度在 30m 以内的套管,偏差不应大于 100mm;钻进长度在 3042m 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。b)水平偏差不应大于套管长度的 2%。c)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,可根据管径、顶进长度和土质情况确定,一般在 520之间为宜。1.2 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程上的偏差。其原因有以下几个方面:a)由于两侧千
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