顶管穿越安全技术方案

1、工程概况    2

2、编制依据    2

3、顶管穿越过程中风险评估与消减措施    2

4、施工方案及施工应达到的基本技术及安全条件    3

5、施工部署    4

6、安全与环境管理措施    6

1、工程概况

八屋—长春输气管道工程线路长约55km左右，设计年输气量9×108m3/a，设计压力8MPa，管径φ406.4mm，钢种等级为L415，三层PE防腐，省道1次，Ⅲ、Ⅳ级公路10次，设截断阀室2座，配套自控、通信、供电、给排水、消防、道路等系统工程。设长春末站1座，改扩建八屋站1座。穿越已建道路采用顶管穿越方式，套管采用DN1200×2000mm钢筋混凝土套管，主要工作量见下表：

公路顶管穿越工程量表

2、编制依据

2.1《油气长输管道工程施工及验收规范》                    （GB50369－2006）

2.2《油气输送管道穿越工程施工规范》                      （GB50424－2007）

2.3《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》 

2.4《八屋—长春输气管道工程公路穿越》                    （DL1-0101PL03）

3、顶管穿越过程中风险评估与消减措施

4.1施工技术方案

4.1.1放线定位：

严格按照业主交桩交底的要求，用经纬仪及电子测距仪将顶管的入、出土点及轴线的控制桩、高程控制桩引放到位，并做好保护。根据穿越点的现场地形、地貌地质条件进行必要的调查，放出管线穿越轴线，并定穿越管中心桩、作业带边线，确定操作坑开挖的位置，放出操作坑和接收坑的位置与尺寸，操作坑和接收坑底部尺寸见1.2主要工作量表。报业主及监理验收后再进行下一道工序的施工。

4.1.2工作坑

顶管工作坑的位置应按下列条件选择

⑴ 工作坑的位置：根据现场情况，在开钻的一侧工作坑，工作坑的尺寸为10m×4m，深度为设计标高加－0.5m。

⑵ 可利用坑壁土体作后背，对于后背的后座力达不到施工要求的地段，在后背处采用枕木作为支撑，支撑所需枕木1m3，厚度为200mm。

⑶ 便于排水、出土和运输。

⑷ 对地上与地下建筑物、构筑物易于采取保护和安全施工的措施。

⑸ 距电源和水源较近，交通方便。

⑹ 单向顶进时宜设在下游一侧。

4.1.3工作坑的支撑宜形成封闭式框架，矩形工作坑的四角应加斜撑。

⑴ 矩形工作坑的底部宜符合下列公式要求：

　　　　　B = D1 + S

　　　　　L = L1 + L2 + L3 + L4 + L5

式中　B—矩形工作坑的底部宽度（m）；

　　  D1—管道外径（m）；

　　　S—操作宽度（mm），可取2.4～3.2m；

　　　L—矩形工作坑的底度（m）；

　 　 L1—工具管长度（m）。当采用管道第一节管作为工具管时，钢筋混凝土管不宜小于0.3m；钢管不宜小于0.6m；

　　  L2—管节长度（m）；

　　  L3—运土工作间长度（m）；

　　  L4—千斤顶长度（m）；

　　  L5—后背墙的厚度（m）。

⑵ 工作坑深度应符合下列公式要求：

　　　　　　H1 = h1 + h2 + h3 

　　　　　　H2 = h1 + h3 

式中H1—顶进坑地面至坑底的深度（m）；

　　H2—接受坑地面至坑底的深度（m）；

　　h1—地面至管道底部外缘的深度（m）；

　　h2—管道外缘底部至导轨底面的高度（m）；

　　h3—基础及其垫层的厚底。但不小于该处井室的基础及垫层厚度（m）。

⑶ 顶管完成后的工作坑应及时进行下步工序，经检验后及时回填。

4.1.4沉箱就位

    使用吊车把预制好的沉箱放置到操作坑内，并进行四周加固。沉箱的中心轴线需与穿越管道的中心轴线一致。在穿越点沉箱处切割一个顶管圆洞，圆洞中心与套管中心线一致。

4.1.5 靠背浇筑

沉箱下沉到位后，使用模板浇筑混凝土靠背，采用50cm厚钢筋混凝土，钢筋纵、横筋均为φ12，间距为0.2m，混凝土标号为C30，靠背尺寸为：深×宽=3m×4m。混凝土浇筑时，要保证靠背的垂直度并进行随时测量，使靠背与管道中心轴线垂直。制作靠背时用木模支护，浇筑完成后，要进行养护，确保靠背的强度达到施工要求。

4.1.6铺设垫层

靠背完成后，先由人工对坑底地面进行人工夯实，然后在沉箱底板下层铺垫20cm厚的碎石，再浇筑30cm厚的C25混凝土，混凝土尺寸为：长×宽=5m×4m，并在浇筑底板时放置相应的预埋件。操作坑地坪浇筑完成后，要进行养护，确保强度达到要求。

4.1.7设备安装

4.1.7.1 导轨应选用钢质材料制作，其安装应符合下列规定：

1)两导轨应顺直、平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致；

2)导轨安装的允许偏差应为：轴线位置：3mm；顶面高程：0～+3mm；两轨内距：±2mm。

3)安装后的导轨应牢固，确保在使用中不产生位移，并应经常检查。

4.1.7.2千斤顶宜固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应

在管道中心的垂直线上。

4.1.7.3油泵安装和运转应符合下列规定：

1)油泵宜设置在千斤顶附近，应顺直、转角少。

2)油泵应与千斤顶相匹配，并应有备用油泵；油泵安装完毕，应进行试运转。

3)顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进。

4)顶进中若发现油压突然增高，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进。

5)千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。

4.1.7.4分块拼装式顶铁的质量应符合下列规定：

1)顶铁应有足够的刚度。

2)顶铁宜采用铸钢整体浇铸或采用型钢焊接成型；当采用焊接成型时，焊缝不得高出表面，且不得脱焊。

3)顶铁的相邻面应互相垂直；同种规格的顶铁尺寸应相同；顶铁上应有锁定装置；顶铁单块放置时应能保持稳定。

4.1.7.5顶铁的安装和使用应符合下列规定：

1)安装后的顶铁轴线应与管道轴线平行、对称，顶铁与导轨和顶铁之间的接触面不得有泥土、油污。

2)更换顶铁时，应先使用较长的顶铁；顶铁拼装后应锁定。

3)顶铁的允许联接长度应根据顶铁的截面尺寸确定。当采用截面为200mm×300mm顶铁时，单行顺向使用的长度不得大于1.5m；双行使用的长度不得大于2.5m，且应在中间加横向顶铁相联。

4)顶铁与管口之间应采用缓冲材料衬垫，当顶力接近管节材料的允许抗压强度时，管端应增加U形或环形顶铁。

5)顶进时，工作人员不得在顶铁上方及侧面停留，并应随时观察顶铁有无异常迹象。

4.1.7.6采用起重设备下管时应符合下列规定：

1)正式作业前应试吊，吊离地面100mm左右时，检查重物捆扎情况和制动性能，确认安全后方可起吊。

2)下管时操作坑内严禁站人，当管节距导轨小于500mm时，操作人员方可近前工作。

3)严禁超负荷吊装。

4.1.8砼套管顶进

1)砼套管顶顶管穿越示意图：

2)预顶力核算：实际计算及经验论证，每米套管顶力11×103吨，若采取注浆润滑，乘以润滑系数，实际每米顶力实际为1.1～5.5吨，经计算套管长度最长为米，计算出顶管最大应力为4.4-22MPa。而顶管采用的油泵型号为BZ50MPa-15， 液压压力为50MPa ×2台=100MPa，远远大于实际顶管用应力，满足顶管要求。

3)砼套管顶进：根据该穿越段为粘土或粉质粘土，宜采用挤压可控向顶管方式，管道顶进的过程包括挖土、顶进、测量、纠偏和注浆润滑等工序。顶管作业时，第一节管子顶进方向的准确性是关键，应认真加以控制、仔细检查和测量，轴线偏差不应超过顶进长度的1.5‰。

a 顶进：顶管作业一旦开始，将连续进行，施工人员采用两班制，所有机械设备日夜运转，发电机一台发电，一台备用，单斗、顶管装置不能停止作业。顶进时，连续作业施工，并防止机头转动。当遇到如下情况时，暂停顶进并及时处理：

① 后背墙变形严重；

② 管位偏差过大且校正无效；

③ 油泵、油路发生且校正无效；

④ 接缝中漏泥浆。

a 掏土：每顶进一米，就需采用人工掏土、用小车进行外运。为减少人工掏土的安全隐患，确保顶管安全，在套管前端安装一节钢管做导向管，导向管长1.5m，在导向管后端还装有止水闸板，掏土时只允许掏到导向管后端与工作砼管接头点，保持导向管内存有一定的土以防漏水。

b 当顶进设备及配套系统设备就位后，进行管线的试顶。试顶时起动要慢，加压要均匀，使工具管缓慢地进入土层，然后检查液压系统的运转情况，检查工具管的行进情况及自身的变化情况，在液压系统运转正常、行进正常的情况下，再开始正常的掘进顶进工作。

c 测量：机头刚入土时，由于机头两侧超挖掌握不均易产生左右偏差，管底高程掌握不准易产生上下偏差，因此每顶进30cm测量一次，进入正常顶进作业后，每顶进100cm测量一次，每次测量都以测量管子的前端位置为准。

d 纠偏： 顶进过程中，顶进每一节套管要检查两次轴线和高程的偏差情况，发现有偏差时要及时进行纠偏。产生偏差用纠偏油缸小角度逐渐纠偏，纠偏时要小行程逐步纠偏，不能出现大起大落，从而形成蛇形前进的现象。顶进过程中，要保证管内的照明和空气流通，并及时检查土层的变化情况，确保施工作业的安全。

e 注浆润滑：为减少顶管阻力，加入注浆工作系统。将注浆系统与顶管机头安全装置导向活节上方和两侧的4分丝头连接，在套管顶进时不断向机头四周注浆润滑，以减少顶进的阻力，阻力将来减少50～90%。进行注浆减阻时，注浆压力为0.1-0.5MPa，注浆流量、压力等施工参数，按减阻及控制地面变形的反馈资料调整。

f 管口处理：顶管的接口型式为F型接口，该接口型式密封性较好，每节管子顺接对口时用橇架、吊车或汽车吊车将管子安装就位，平接时将密封胶圈平展地放在管口之间，切勿打卷。顶管进程完成后，采用人工进入套管内用风镐破碎的方法开凿孔洞，同时清渣、修边，使洞的内壁尤其是底部尽量平整，然后将破碎的土方及时运出。如果套管较长，则施工人员进入时应向套管内采取强制通风措施。

4.1.9套管接续 

每顶进一节套管后，在已顶进的套管后再接上一节套管。为保证套管接续的平直度，管节稳定后，在套管内侧两管节接口处按设计要求做好密封，在管内用钢胀圈将两节管接口支撑牢固，使接口处于刚性连接状态，从而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。

4.1.10套管安装测量

套管安装完毕后，用测量仪器对套管进行测量，包括入土、出土点标高，与图纸误差、顶进轴线偏差、套管及光缆管长度等，并检查防腐层损坏情况。套管顶进允许误差：30-40mm，顶进长度内上下误差不大于150mm，水平方向为顶进管长度的2%。

4.1.11设备拆除、引沟开挖

1)顶管工作全部完成后将操作坑内的设备、机具拆除，清理作业坑，为下道工序做好准备。

2)拆除顶管靠背墙，并把碎料外运。将沉箱拆除，并吊装至预备的位置。

3)开挖穿越用引沟，引沟深度需与操作坑相同，并且中心线需与操作坑的中心线一致，并清理干净。

4.1.12主管道预制

1)穿越管线焊接采用沟上焊接。

2)管段组对、焊接的技术要求与一般地段相同。

3)在管沟内预制好的管段就地进行100%超声波探伤和100%X射线探伤。

4)防腐补口完成后，需用电火花检漏仪进行检测，合格后方可进行主管穿越。

4.1.13主管道穿越、套管封堵

1)试压合格后，在沟上安装塑料滑块及用于将主管道穿进套管的钢支撑架。

2)管道内使用塑料滑块RGV50，每隔1.5m安装一套，要求支架牢固，不得松动，滑块与端部距离为1m，滑块与管壁之间加一层厚4mm的绝缘橡胶板做保护。

3)钢支撑架安装在管段的首端。                              

4)管道滑轮钢支撑架制作见下图。安装钢支撑架是为减少主管上塑料滑块与砼管之间的摩擦，保护塑料滑块不被损坏，降低穿进阻力。

5)安装方法：在预制好的管段首端安装管道钢支撑架。在安装过程中，为了防止钢支撑架在安装过程中损伤管道防腐层。在其间加一层δ=5mm、宽为300mm的胶皮，管道钢支撑架上的螺栓一定要上紧，以防在穿越过程中松动。

6)穿越管段完成焊接后必须经探伤、试压、补口、检漏工作合格后方可进行穿越。

7)用推土机和吊车配合，按设计要求进行主管线穿越。

8)采用两台吊车同时配合，先利用吊车把管段上装钢支架的一端搁置到水泥套管内，用机械的方法进行穿越，一台吊车停置在穿越管沟（引沟)边，另一台吊车在靠后的位置，然后发动D80推土机进行牵引。具体的穿越示意图见下图。

9)穿越完成后，套管要及时按要求进行封堵。穿越主管后，拆除不需要的材料及机具，按设计要求做好阴保、光缆等其它相关工作。

4.1.14管沟回填

1)混凝土套管安装完毕后经测量、检查合格并经监理确认后应立即进行回填，回填时应分层夯实，防止沉陷及水土流失。

2)穿越工程完毕后及时回填，靠近道路一侧的回填土应夯实。

3)清理施工现场的剩余材料、废料等杂物，设备撤离，做到工完、料尽、场地清，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。

4.2施工单位应达到的基本技术及安全条件

4.2.1基本技术条件

4.2.1.1严格按设计图纸施工，认真执行施工规范。

4.2.1.2积极接受现场监理的监督检查，发现问题及时处理。

4.2.1.3凡隐蔽工程部分，每一道工序结束下道工序开始施工之前，都须经现场监理检查认可后方可进入下一道工序作业。

4.2.1.4对职工进行教育，提高职工的质量意识和责任心。

4.2.1.5制定质量奖惩制度，提高职工积极性。

4.2.1.6认真贯彻三检制度，实行班组自检、互检与专检相结合的检查制度，并做好各项检查施工记录。

4.2.2基本安全条件

4.2.2.1施工前对所有参加施工人员进行技术交底和安全讲话。

4.2.2.2穿越施工前首先应从甲方单位取得有关部门施工许可手续，同时作好施工协调工作。

4.2.2.3操作工人需配穿安全工作防护用品。

4.2.2.4顶管作业前应查明顶管位置地面及地下的情况，并采取必要的安全措施。设置隔离警戒桩圈出施工工作区，并设置警示标识。

4.2.2.5顶管后座应牢固坚实，作业坑要符合土石方施工的要求，必要时进行支护。

4.2.2.6顶管过程中，操作人员不得站在顶铁的两侧。

4.2.2.7向坑内吊放工具、管道时，捆绑处要加木垫防滑，管中要加保险钢丝绳，并缓慢的将管子放到轨道上。

4.2.2.8工具管中的纠偏千斤顶应接地良好，电动高压油泵的操作人员应穿戴绝缘防护用品。

4.2.2.9加强机械设备维护、检查、保养。机电设备由专人操作，认真遵守用电安全操作规程，防止超负荷作业。

4.2.2.10施工期间配置两辆指挥车。一切事务处理听从现场指挥安排，不得随意擅自离开施工现场以备应急处理。

5、施工部署

5.1为了确保能优质、高效、安全、按期完成本次施工任务，成立起重作业工程施工领导小组，项目组织机构设置如下：

总负责人（项目经理）：宋庆杰

施工现场负责人（生产副经理）：张玉明

技术负责人（项目总工）：程  杰

HSE安全员：贺  华

质检员：肖建军

5.2职责、任务划分及相互关系

5.2.1项目经理

5.2.1.1全面负责工程实施，对工程质量、进度、HSE及管理负全责。

5.2.1.2组织制定项目经济责任制及其它制度，并确保其实施。

5.2.1.3组织调动各施工单位的人员、设备，解决施工中的重大问题。

5.2.1.4组织协调和业主、监理、地方及其它施工单位的关系。

5.2.2生产副经理

5.2.2.1负责施工组织与现场管理。

5.2.2.2参与协调和业主、监理、地方及其它施工单位的关系。

5.2.2.3参与组织各项施工准备工作，负责生产各环节的衔接、推进工作。

5.2.2.4督促现场相关配合工作完成情况，解决对外关系与内部生产交叉问题。

5.2.2.5负责各项工作进度的控制。

5.2.3总工程师

5.2.3.1编制施工组织设计和施工技术方案、措施。组织技术交底。

5.2.3.2检查、监督施工单位质量保证措施执行情况。

5.2.3.3办理设计变更，处理现场质量和技术问题。

5.2.3.4负责项目的质量管理，对质量问题的解决进行决策。

5.2.3.5组织质检员对工程的质量进行监督。

5.2.4 HSE安全员

5.2.4.1贯彻、传达国家、业主、监理部有关HSE方针、、规定和公司文件精神，协助领导组织推动HSE工作。

5.2.4.2负责项目部HSE体系的建立和运行的协调与监控。

5.2.4.3编制HSE作业指导书、HSE检查考核办法、HSE奖惩规定，会同有关部门组织实施。

5.2.4.4监督机组HSE文件的执行情况，并协调机组HSE工作。

5.2.4.5按公司的方针和目标进行质量和HSE管理，编制项目HSE计划书。

5.2.4.6负责组织对施工人员HSE培训，参与组织技术质量培训工作，定期组织各机组召开进度控制和HSE会议，解决施工中出现的有关HSE方面的问题。

5.2.4.7检查、监督所属各基层生产进度及HSE保证措施执行情况。

5.2.4.8参与组织HSE检查，组织对有关事故的分析并及时提出处理意见。

5.2.4.9收集整理有关资料，定期上报，并负责对HSE控制全程管理。

5.2.4.10负责安全、职业健康、环境的日常管理和监督工作。

5.2.5质检员

5.2.5.1执行国家颁发的安装工程质量验评标准和施工验收规范，行使质量监督检查权和处罚权。 

5.2.5.2负责分项工程各工序、隐蔽工程的施工过程和施工质量的图像资料记录。 

5.2.5.3对不合格项及时向项目总工和上级质量管理部门汇报，监督各专业工程师制定纠正措施，并协助进行质量损失的评估。

5.2.6各机组施工负责人：

5.2.6.1贯彻安全第一、预防为主的方针，按规定搞好安全防范措施，把安全工作落到实处，做到讲效益必须讲安全，抓生产首先必须抓安全。 

5.2.6.2向各班组下达施工任务书及材料限额领料单。 

5.2.6.3督促施工材料、设备按时进场，并处于合格状态，确保工程顺利进行。 

5.2.6.4参加工程竣工交验，负责工程完好保护。 

5.2.6.5合理调配生产要素，严密组织施工确保工程进度和质量。 

6、安全与环境管理措施

6.1为最大限度减小伤害事故发生，力争为生产经营创造良好的环境，成立HSE领导小组。

组  长：宋庆杰

成  员：张玉明  程  杰  周  军  肖建军  崔振伟

6.2开工前，由项目领导组织召开专题会议，讲解施工现场环境情况及对安全工作的特殊要求，学习有关部门安全管理规定、安全操作规程及本项目的安全保证措施。

6.3道路施工必须设置防护栏、警示牌以及明显隔离标志，并且尽量不要影响道路正常通车。

6.4施工人员应严格遵守本工种安全规定及交通安全法规。

6.5进入施工现场的人员必须按规定穿戴劳保防护用品。

6.6根据施工作业现场情况，作业坑按现场土质情况放坡。沟下作业时要有专人监护。

6.7吊车要停在距操作坑边缘4米以外的位置，防止其对作业坑塌方产生影响。

6.8起重作业前应对起重作业人员进行技术、安全交底，作业时统一指挥。

6.9吊装时吊升应平稳，避免震动和摆动。在吊件未固定前，解除吊套或脱钩。

6.10在起重作业回转半径范围内，严禁非作业人员通行、滞留。

6.11氧气、乙炔瓶间距应保持在5米以上，在施工场地的下风口。

6.12爆破材料的管理，严格按管理制度取用。

6.13石方爆破作业要由专业爆破工负责，并严格按操作规程施工。

6.14生活和施工垃圾要拉运到指定地点堆放，不能随意向河内丢弃。

6.15夜间应有安全照明措施，安全警示明显。

6.16出现突发事件后，应立即拨打急救电话120。

6.17现场发现伤员应首先对伤员进行抢救，同时通知项目部和就近医院采取应急措施。

6.18抢救小组人员坚决服从指挥，尽最大能力及时、迅速抢救伤员。