顶管穿越公路施工方案

马蓬62集气站~马蓬53增压站

管道工程

顶管穿越公路施工方案

编制：

审核：

审批：

中原石油勘探局工程建设总公司

成都项目部

二○一三年六月二十七日

.目录

1 编制依据.

2 工程概况

3、顶管公路穿越施工技术方案

4 回填、恢复地貌

5 HSE措施

6 质量保证措施

1 编制依据.

1.1马蓬62集气站~马蓬53增压站管道工程施工图纸

1.2马蓬62集气站~马蓬53增压站管道工程线路施工技术要求

1.3《油气长输管道工程施工及验收规范》GB50369-2006

1.4《油气输送管道穿越工程施工规范》（GB50424-2007）

1.5《关于处理石油管道和天然气管道与公路相互关系的若干规定》（试

行）（78）油化管道字 452 号

2 工程概况

元马蓬62集气站~马蓬53增压站管道始于马蓬62集气站途经九尺镇宝马村一直向东南方向前进，经天九尺镇天宝村后向南前进，经金沙村到双土村马蓬53增压站。该管线处于平原地区，穿越河

流，公路较多，涉及公路顶管穿越2处，河道跨越1处。该管道采用Φ159mm×5mm 20﹟无缝钢管 3PE防腐。

3、顶管公路穿越施工技术方案

3.1 概述

本施工区段穿越公路比较多，顶管穿越公路2处。本文件编制了一份顶管公路穿越施工技术方案。具体施工方案描述如下。

公路穿越统计详下表：

公路顶管穿越统计表

序号公路名称穿越位置套管长度（m）备注

1105省道A06~A0714沥青路面

2九高公路A10~A1124沥青路面3.2 施工流程

顶管穿越施工作业流程图

3.2.1 顶管施工措施

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。

当地质条件为石方时，套管前段的石方掘进采用风镐，采用的施工方式不得对道路产生不良影响，其余施工与土方顶管施工要求和工序相同。

3.2.2 施工准备

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。

开工前预先与公路主管部门联系，按照公路部门的要求办理穿

越施工手续，按其要求设置相应的警示标志。

应向公路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。

3.2.3顶管机的选用

顶管机选用必须根据顶力选择，顶力计算方法如下：

顶力的理论计算：F P=πD0Lf k+N f

其中F P -顶进阻力，KN；

D0-套管的外径，1.2m；

L-套管的设计顶进长度，14m、24m；

f k-套管外壁与土的单位面积平均摩阻力，6KN/m2；

N f-顶管机的迎面阻力，100KN；

本工程顶管穿越最长24m,根据总推力计算,选用1台200t顶管机可满足要求。

3.3 修筑施工便道

根据现场情况，在穿越点工作坑侧修一条施工便道，以便于车辆、材料进入，施工便道与公路平顺相接。

3.4 场地平整、测量放线

根据现场情况，若操作坑开挖深度能够一次开挖的，在工作坑

一侧平整出一块宽8m，长10m的施工场地。

测量放线

根据设计给定的控制桩位，用全站仪放出穿越中心轴线，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，以便控制操作坑挖深。

放线同时放出操作坑与接管坑的位置和开挖边线。

保护好公路两侧中心线上的标志桩，以便按该桩测量、审核操

作坑开挖深度

和穿越准确度。

3.5作业坑开挖

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。

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，还与顶进方法和运土工具，其长度根据现场

和所使用的千斤顶的尺寸而定，本次穿越套管以2.0m计算，操

作坑长度为5m。

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。

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：

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。

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。

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。

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。

在地形复杂、易塌方地段，应修筑混凝土操作坑，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

混凝土垫层200mm。在公路两侧路基70cm以内严禁开挖作业坑。

在另外两侧修筑砖墙。

地下水位高，坑内内出现渗水现象的，操作坑开挖前采取封闭

形布置的轻型井点降水法或深井降水法将地下水位降至坑底

0.5m以下。坑底四周挖排水沟，并在适当位置挖集水坑，用潜

水泵提升排放施工中渗出的积水。坑上口四周边沿设挡水坝，

以防地表水流入坑内，坝的高度为 0.5m，顶宽0.5m，坡比

1/0.5；在操作坑内安装轨道、安装顶管设备。

3.6 顶管设备安装就位

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。

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。

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

安装管节

管节安装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。

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。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300～500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。

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300×300毫米，长度按被顶管口径及千斤顶数量确定。

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

顶管穿越示意图

3.7 顶管作业

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。 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。

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。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。

木楔 2—套管 3—钢涨圈 4—麻辫

套管钢胀圈示意图

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。

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。

3.8质量控制与误差校正

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；

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。

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。

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。

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：

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。

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。

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。

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。

3.9主管的穿越

管段预制

提前在穿越公路的一侧组装主管段，主管道长度应大于套管长度4-6米以上。组焊完毕后进行无损探伤检验，补口补伤、试压及电火花检

漏应符合设计及施工规范要求。

管沟开挖

在套管穿越合格后，根据穿越主管道的长度，用挖掘机挖出管沟，与操作坑相连接。管沟沟底标高应低于设计标高300mm，以便于主管穿越及连头。

套管内管道安装

预制管段经电火花检测外防腐层合格后，按照设计要求的规格、尺寸安装绝缘支撑。

穿越长度较小时，直接用卷扬机等牵引设备和吊管机配合进行穿越，穿越管段较长时，在接收坑的一侧设牵引设备进行牵引就位。为避免穿管过程中牵引时管线翻转，在管段端部牵引处设置万向节。穿越时用牵引机械通过钢丝绳牵引万向节带动干线管段穿套管，后端用吊管机调整管段中心辅助放送。

主管穿越施工示意图

为减小穿越阻力，在管端安装带滚轮的滑车辅助发送。拖车用10mm 的钢板卷制，拖车与穿越主管之间用8mm的橡胶护层隔离，用以保护主管道防腐层。详见下图：

滑车安装示意图

确定套管内无积水后，按要求对套管端口及内部进行处理。

管道下沟穿越前，宜先将绝缘支撑固定好后一起吊装下沟。整个穿越合格后，按照设计要求封堵管口，有要求安装排气管的，按照设计安装排气管。

4 回填、恢复地貌

4.1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。

4.2 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。

5 HSE措施

5.1 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,然后再进行顶管穿越。

5.2 现场设备较多，并且穿越时需连续昼夜作业，机械手精神会高度紧张，因此，要求施工人员相互关照，协同作业，时刻注意安全。

5.3 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。

5.4 试压要有专人负责，严格按试压方案去做，要做好试压时安全防护工作。

5.5 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。

5.6 现场连续作业时要特别注意以下几点：

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。

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。

做好夜间的防寒、防冻措施，确保人员和设备的安全。

为了确保施工人员用电安全，施工时要求做到以下几点。

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。

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。

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。

6 质量保证措施

6.1 套管拉运过程中要使用吊带等软索具固定牢固，套管间要垫放毛毡等隔离，吊装要轻吊轻放，以免碰伤。

6.2 管道预制与顶管作业不宜间隔时间过长。若穿越由于特殊原因暂时不能进行，要派专人巡视，对出现损伤的要及时采取补救措施。

6.3 管道穿越过程中要缓慢进行，特别是带套管穿越时，要水平匀速缓慢进行，以免管道与套管相撞，互相损伤。

6.4穿越必须制作拖车，且高度大于支撑块的高度，严禁直接拖拉穿越，对支撑块造成损伤。

6.5 套管两侧封堵时，要按设计要求包裹胶皮，以免碰伤防腐层。

6.6 穿越与回填前，对管道进行电火花检漏，对防腐层出现损伤的及时进行补伤。