顶管穿越高速公路工程施工方案

广西液化天然气（LNG）项目输气管道工程

宜柳高速顶管穿越工程

施工方案

广西液化天然气（LNG）项目输气管道工程

柳州段线路施工XXX项目部

2014年10月10日

目录

1 编制依据 (1)

1.1设计资料 (1)

1.2施工现场踏勘资料 (1)

1.3施工技术标准及验收规范 (1)

2 工程概况 (1)

2.1概要 (1)

2.2位置与交通 (2)

2.3地形、地貌 (3)

3 施工部署 (3)

3.1劳动力安排 (3)

3.2临设布置 (3)

3.3施工围护 (3)

3.4工作流程 (3)

4 主要技术方案 (4)

4.1施工原理 (4)

4.2施工准备 (5)

4.3测量定位 (5)

4.4作业坑开挖 (6)

4.5顶管设备设施安装 (7)

4.6顶管施工 (7)

4.6.1安装护圈 (7)

4.6.2安装管节 (7)

4.6.3顶管作业 (8)

5 主要施工管理措施 (9)

5.1技术管理措施 (9)

6 质量控制与措施 (10)

6.1质量保证体系 (10)

6.2质量控制措施 (10)

7 HSE施工管理措施 (11)

8 工期安排 (12)

9 机具设备配置表 (12)

10 施工平面规划 (13)

11安全保障措施 (13)

12施工险情意外事故应急预案 (14)

13防塌陷的安全措施和顶进后的注浆处理措施 (16)

14交通管制及交通应急预案 (19)

14.1交通管制方案 (19)

14.2交通应急措施 (21)

14.2.1应急要素 (21)

14.2.2具体措施 (22)

1编制依据

1.1设计资料

1.1.1《管道防腐线路部分施工技术要求》（护-3791）

1.1.2广西液化天然气（LNG）项目输气管道工程施工技术要求

1.1.3《广西液化天然气（LNG）项目输气管道工程干线部分柳江县境内LLLJ123～LLLJ124 号桩宜柳高速公路穿越》

1.1.4《广西液化天然气（LNG）项目输气管道工程顶混凝土套管穿越公路通用图》1.1.5《天然气管道工程钢管通用技术条件》（CDP-S-NGP-PL-006-2011-2）

1.1.6《油气管道线路标识通用图集》（CDP-M-PC-OGP-PL-008—2010-1）

1.1.7《油气管道工程感应加热弯管通用技术条件》（CDP-S-OGP-PL-016-2011-2）

1.1.8《油气管道工程感应加热弯管母管通用技术条件》(CDP-S-OGP-PL-017-2011-2) 1.2施工现场踏勘资料

1.3施工技术标准及验收规范

1.3.1《油气长输管道工程施工及验收规范》(GB 50369-2006)

1.3.2《油气输送管道穿越工程施工规范》（GB50424-2007）

1.3.3《石油天然气建设工程施工质量验收规范管道穿跨越工程》(SY 4207-2007)

1.3.4《混凝土和钢筋混凝土排水管》（GBT11836-2009）

1.3.5《钢质管道焊接及验收》（SY/T 4103-2006）

1.3.6《石油天然气钢制管道无损检测》（SY/T 4109-2005）

1.3.7《广西液化天然气（LNG）项目输气管道工程施工技术要求》

1.3.8其他相关的标准规范及管理条例

2工程概况

2.1概要

广西液化天然气（LNG）项目输气管道工程宜柳高速顶管穿越工程，本穿越单体为天然气干线柳江县LLLJ123G～LLLJ123G1 号桩宜州～柳州高速公路穿越，穿越位置里程K201+700m，采用顶进钢筋混凝土套管(管径1500mm×管长2000mm×壁厚

150mm的钢筋混凝土圆管，其结构形式及制作要求详见专题设计《高速公路穿越段钢

筋混凝土圆涵管通用图》)法施工。本穿越段管道设计压力为10MPa，管径为813mm，穿越用管采用X70材质、?813×17.5X70 直缝埋弧焊钢管，钢管采用3PE防腐。

本穿越位置位于柳州市柳江县鲁比村宜柳高速K201+700处，根据《输气管道工程设计规范》，穿越段划分为三级地区。本穿越段桩号为LLLJ123G～LLLJ123G1号桩，穿越段里程为0km+52.43m～0km+154.43m，穿越段管道与宜州～柳州高速交叉角度为80 度，套管穿越管道水平长度为102m，穿越段实长102m，套管长度100m。

穿越管段套管底部高程为107.55m，公路最低点路面与套管顶部的高差为14.39m。

2.2位置与交通

LLLJ123G～LLLJ123G1号桩宜州～柳州高速公路穿越场地位于柳州市柳江县鲁比

村。场地LLLJ123G 号桩标高110.89m，LLLJ123G1 号桩标高111.89m, 穿越场地属于孤风平原，主要为旱地，穿越点离鲁比村至柳江县的水泥路约150m。

2.3地形、地貌

穿越场地微地貌属孤风平原，地形较平坦，地势开阔，场地高程110.2～124m ，相对高差13.8m ，地表多为旱地。

3施工部署

3.1劳动力安排

施工机组：机组长1人；质量、安全1人；测量技术1人

顶管施工由1个顶管机组组成，顶管作业一般连续不停，三班制昼夜不停施工。

开挖加套管由土建机组在顶管结束后完成。

3.2临设布置

4临时施工用电采用50kw发电机供电；施工用水、生活用水可外部拉运。在工作井的南北两侧分别设置堆管场和堆土区。休息区设置在高速公路控制区外35m。详见（施工平面规划）

4.1施工围护

工作井四周设置围挡，施工区域设置安全警戒标志与外界隔离。

4.2工作流程

本工程的涉路施工为顶管施工，其工艺流程见下图：

顶管穿越流程图

5主要技术方案

5.1施工原理

在公路两侧放出管道中心线，选择地势较低的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掏土，如此循序渐进，直至穿过公路为止。套管穿越完毕后，将安装好绝缘支撑的主管道用配套滑车送入套管内。施工中的清土、排渣采用轨道小滑车配合施工。

混凝土套管

顶管示意图

5.2施工准备

5.2.1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。

5.2.2开工前预先与公路主管部门联系，按照管理部门的要求办理穿越施工手续，按其要求设置相应的警示标志及进行有关工程措施。

5.2.3向公路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。

5.3测量定位

5.3.1测量轴线及水准点的引入：管线轴线和水准点由设计单位进行交桩（点）。在每个操作井附近确定管线中心，同时高程要求设置1个临时水准点，水准点必须设在相对稳定坚固的构筑物上，以免影响测量精度。

5.3.2测量技术要求：施工过程中由专人负责测量工作，固定人员，固定仪器，固定观测线路。

5.3.3水准点复核：对各个水准点进行闭合测量，闭合公差应符合要求。

5.3.4管道中心控制：中心复测合格后，及时设置中心线控制桩（点），做明显标志。

5.3.5管道高程控制：水准点复测合格后，应在操作井后靠背附近较稳定处设1个固定水准点和顶铁中心线供顶管施工中使用。顶进过程中用水准仪测量。

5.3.6对中心、高程复测：顶管施工开始后，每天复测工作坑内中心线和高程桩一次，以防顶管反作用力使井中心偏移。

5.3.7测量仪器校核：测量用水准仪校核合格后方可使用，要定期校核，在检定期内使用。

5.4作业坑开挖与防护

5.4.1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，另一个作为接收首节管的工作坑。工作坑内沿坑的边线做槽钢支护，防止塌方造成人员和设备损坏，要求沿坑边线紧靠坑壁每隔0.3m放置一根槽钢，用挖掘机将槽钢压入作业坑边缘1.5m深，然后在操作坑内用圆木做横向支承，以防止槽钢受坑壁挤压歪倒而造成作业坑塌方。具体结构见下图：

5.4.2根据穿越套管长以2m计算，操作坑长度确定为5m。

5.4.3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。

5.4.4在挖作业坑时，后背墙的原土层不得破坏，后背墙具体要求如下：

5.4.4.1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。5.4.4.2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。

5.4.4.3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。5.4.4.4根据土质情况，必要时后背墙要采取相应的支撑措施，例如加道木，加止推平台，选材要均匀坚固，以承受较大的后座力，避免造成后背墙受力不均，发生倾斜现象。

5.4.5根据道路两旁土质主要为粉质粘土，为便于顶管施工，修筑混凝土操作坑，操作坑后背采用30cm钢筋混凝土，并在后背中夹设槽钢、道木以加强后背强度，坑底标高比套管底标高低0.5m，并在作业坑的坑底铺素砼垫层200mm。在另外两侧修筑砖墙。5.4.6在操作坑内安装轨道、安装顶管设备。

5.5顶管设备设施安装

操作井处理完毕后，布置液压站、发电机及管路、线路。工作井内安装导轨、千斤顶及纵横顶铁。安装后的导轨应牢固，不得在使用过程中产生位移或过大变形。导轨内距计算：

S=2[(D-h+L)(h-L)]1/2=863mm 式中：

S——导轨内距；D——管外径；h——轨高；L——管外底距导轨底距离

5.5.1顶力计算

根据经验公式：

F＝n×G×L

其中n为土质粘度系数本地质取n=2 G＝每米套管自重

L＝顶管长度

G＝每米套管自重＝材料密度×每米套管体积

为安全、稳妥的完成此项顶管任务，用2台最大顶力为320T的QYS320型顶镐顶进，满足施工需要。根据设计地勘报告，顶管作业坑处土质坚实，符合顶管施工后坐力顶力要求。

5.6顶管施工

5.6.1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20°～30°角，尾板宽度15～20厘米。

1—遮板 2—尾板 3—套管壁 4—环梁 5—筋板

套管护圈示意图

5.6.2安装管节

混凝土管节下坑前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。

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

顶进装置示意图

5.6.3顶管作业

5.6.3.1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，更换合适的顶铁，然后继续顶进。坚决落实“先挖后顶，随挖随顶”，可以有效的防止顶管过程中可能出现的路面塌陷现象。

5.6.3.2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。

5.6.3.3如遇石方段进行顶管作业时，采用人工凿进的方法施工。

5.6.3.4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沥青麻丝填塞，再用热沥青油毛毡围裹两道，详见《高速公路穿越段钢筋混凝土圆涵管通用图》中“钢筋混凝土圆涵管基础形式及管节接头”。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6～10mm钢圈焊成的圆环，宽260～300mm，环外径比钢筋混凝土管内径小30～40mm。

1—木楔2—套管3—钢涨圈4—麻辫

5.6.3.5空隙注浆

顶管完成后，由顶管机组负责，向套管顶进后套管与公路回填土之间的空隙注浆，有效防止因套管与公路地基不贴合而可能造成的路面开裂现象（详见第13节防塌陷的安全措施和顶进后的注浆处理措施）。

5.6.3.6碎土外运

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。

5.6.3.7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，清除管内碎土，进行误差测量。进行主管穿越施工。

6主要施工管理措施

6.1技术管理措施

（1）坚持按程序开展工作，落实各级技术管理岗位责任制，分岗定员，落实承包责任制。

（2）加强业务管理，坚持技术交底制度。各道工序施工前必须给施工人员进行交底，明确设计要求，施工条件、材料做法，操作工艺、质量标准、成品保护、安全防护等要求。并做到手续完备，签字齐全。

（3）加强对材料、设备的进场检查验证工作。

（4）组织有关人员对施工测量仪器进行计量检验，确保检测设备性能处于良好的使用状态，保证检测数据的准确性、可靠性。

（5）加强测量放线复核制度，尤其对顶管轴线、标高的检测。

（6）加强施工技术资料的管理，平时做好各类资料的收集、整理和归档工作。

7质量控制与措施

7.1质量保证体系

7.2质量控制措施

7.2.1顶管的质量要求

a)上下偏差：套管钻进长度在26m，偏差不应大于100mm；

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5′～20′之间为宜。

7.2.2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)由于两侧千斤顶的顶力不对称，或后背发生倾斜，造成中线左右偏离。

b)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。

c)顶管的端面或后背上下部位的土壤承载力相差较大。

d)导轨安装有较大误差。

e)顶铁制造质量差，受力后变形。

根据设计要求，工作坑的方位、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。

对每节管吊装下坑组对时，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。

7.2.3顶管质量的控制

a)顶管高程的控制，可在顶坑中悬空固定水准仪，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。

b)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。

7.2.4顶管偏差校正

在顶管过程中校正偏差是保证顶管质量的有力措施，偏差是逐渐积累起来的，也只有逐渐校正过来，偏差过大校正就很困难，因而在顶管过程中应勤校测，发现偏差及时校正。校正的方法分坑内和管端面纠偏这两类方法，具体作法如下：

a.挖土校正法：在管子偏向设计中心的一侧适当超挖，而在相对的一侧不超挖或留坎，使

管子在继续顶进中，逐渐回到设计位置，校正中不得猛纠硬调，以防产生相反结果。当管前土方被切削形成一定的土洞孔隙时，利用顶力设备。当偏差为10-20毫米时，可采用此法校正。

b.顶木校正法：当偏差大于20毫米或者用挖土法校正无效时，可用圆木或方木一端顶在

管子偏离设计中心的一侧管壁上，另一端装在垫有钢板或木板的管前土壤上，支架稳固后开动千斤顶，利用顶进时顶木斜支管子所产生的分力，使管子得到校正。

c.千斤顶校正法：这种矫正法基本上同顶木校正法，即用小千斤顶接一短顶木，利用小千

斤顶的顶力使管位得到校正。

d.加垫块校正法：即在顶管末端与顶铁间的适当位置垫上一块相应厚度的楔形钢板，使顶

铁和管间形成一角度，顶进时可使被顶管得到纠正。

8HSE施工管理措施

7.1 穿越前应办理好有关穿越的手续,并委托管理部门做勘察,摸清基础的位置、深度,然

后进行顶管穿越。

7.2 现场设备较多，并且穿越时需连续昼夜作业，要求施工人员相互关照，协同作业，

时刻注意安全。

7.3 注意现场的安全用电，必须由专业电工进行电工作业，要时刻注意线路是否漏电。

7.4 穿越施工要由专业起重工指挥吊装，要采用通俗、易懂的专业手势、旗语等，要平衡操作，严格遵守安全管理条例。

7.5 现场连续作业时要特别注意以下几点：

7.5.1在施工现场配备足够的照明设备，并安排专职电工负责照明设备的安装和维护，不允许出现漏电现象。

7.5.2在连续施工时一定有安全员24小时进行巡查，对可能出现的危险做到早发现、早排除，以确安全施工。

7.5做好夜间施工措施，确保人员和设备的安全。

7.6 为了确保施工人员用电安全，施工时要求做到以下几点:

7.6.1设立专门的电工，负责各种用电的安全，电工要定时对所有线路进行检，一旦发现存在用电隐患时要及时阻止，并对存在隐患线路和设备进行更换或检修。

7.6.2夜间施工时，专职安全员必须在施工现场，并配合电工一起维护用电的安全。7.6.3医务人员对职工进行触电急救现场救助演示，所有职工要掌握急救方法。

7.7施工人员进场前必须接受hse部全面的入场安全教育。

9工期安排

计划每处顶管穿越工期30天；

施工准备（包括开挖操作坑、盘撑支护、后靠背制作）8天；

顶管及接收坑施工20天；

场地清理及竣工验收2天；

10机具设备配置表

机具设备配备表