南疆天然氣利民工程頂管穿越施工方案工程概況南疆天然氣利民工程，途經新疆的阿克蘇地區、克孜勒蘇柯爾克孜自治州（簡稱克州）、喀什地區和和田地區，由4條干線、19條支線構成。管道總長度大約為2485km，其中干線長度大約為1891.5km，支線長度為593.5km。全線設計壓力為6.3MPa，其中英買力-喀什段管徑φ559，材質為L415(X60),喀什-澤普段管徑φ508，和田-澤普段管徑φ406.4，和田-塔中段管徑φ273，其他支線管徑從φ88.9到φ219不等。本工程全線共設置38座工藝站場，包括首站2座、分輸站8座、分輸清管站5座、清管站3座、末站20座。全線共設68座線路閥室，其中RTU截斷閥室9座，RTU清管閥室1座，清管閥室7座，分輸閥室13座，普通截斷閥室38座。編制依據1、《輸油輸氣管道線路工程施工及驗收規范》SY0401—98；2、《石油天然氣管道穿越工程施工及驗收規范》SY／T4079—2003；3、《長輸管道線路工程施工及驗收規范》SYJ4001—98；4、《原油和天然氣輸送管道穿越工程設計規范穿越工程》SY／170015．1—98；5、《輸氣管道工程設計規范》GB50251—94；6、中國石油南疆天然氣利民工程設計說明和施工圖紙7、《頂進施工法用鋼筋混凝土排水管》(JC/T640-1996)8、<給排水管道工程施工及驗收規范》（GB50268-97）試用范圍及工程量設計圖紙要求頂管方式穿越的道路。四、頂管穿越施工優勢及施工要求頂管施工具有經濟、高效，保護環境的綜合功能。這種技術的優點是：不開挖地面；不拆遷，不破壞地面建筑物；不影響交通；不破壞環境；施工不受氣候和環境的影響；不影響管道的段差變形；省時、高效、安全。由于管道埋深較深，并對套管兩端進行封堵，不會造成路面裂縫與下沉，使用的套管按照設計要求滿足路面的壓力要求。執行標準《頂進施工法用鋼筋混凝土排水管》(JC/T640-1996)的規定，采用套管規格為DRC1200×2000GIIIAJC/T640。如果穿越段遇到卵石、礫石段，需要在水泥套管接頭處設置幾個泥漿注入孔，對遇到的空隙進行填充。泥漿孔由施工單位自行處理或要求套管生產廠家予以預制。頂管穿越處長度根據路基寬度確定，頂管套管長度每側為路基外2m，穿越處套管管頂埋深不小于1.2m。頂管穿越處管道、彎管、彎頭的材質、規格型號按照設計圖紙要求選用。管道外防腐補口采用雙組分無溶劑液體環氧底漆+輻射交聯聚乙烯收縮袋三層結構。穿越段全部環向焊縫的探傷方式及比例確認按照設計要求進行。五、施工方案（一）施工工序其基本操作程序是:先在穿越道路一側挖工作坑，在工作坑內按管道設計位置和套管外形尺寸設置套管和頂進設備，先將套管端部的刃腳部分頂入地層，然后在套管內邊人工挖土邊用頂進設備把套管逐節頂入地層內，反復操作，直到頂到預計長度為止。頂鐵柱賽式液壓缸頂鐵柱賽式液壓缸工作面支架柱賽式液壓缸頂鐵（支架）后座墻和板樁頂管法穿越示意圖施工程序降水、打板樁降水、打板樁測量放線挖操作坑和接收坑安裝軌道和設備頂管（邊頂進邊清土，石方段精密靜態爆破）制作頂管靠背停頂退程加頂鐵退程加接管檢查挖管頭土石再頂管檢查清除管內土石渣復測管線就位檢查管端封堵恢復地貌監理、業主等驗收接管頂管(三)頂力估算由于穿越頂管縣鄉村道頂進距離較短，因而采用管前挖土方法，其側向頂進摩阻一般可按下式計算：F1=f1〔K(PV+PH)DL+P〕式中：F1-----管壁與土層之間的摩阻(t)PV=γh管頂以上的垂直土壓力(t/m2)γ—管頂以上天然土的容重(t/m3)，亞粘土取1.6h---管頂上的覆土厚度(m)PH=PVtg2(45°－j/2)管壁上的水平壓力(t/m2)j----土的內摩角(干的亞粘土取45°，濕的粘土取40°)D----管節外徑(m)L----全部頂進長度(m)；P----全部管道自重(t)f1----管壁與土層的摩擦系數，干的亞粘土取0.47，濕的亞粘土取0.55。K----折減系數，若管道位于降水良好的堅實土層中，管頂以上的土層能保持土拱狀態，則L=16～30m，K=0.8；L=31～50m，K=0.75如果以套管頂覆土2.0m計算（設計圖紙》1.2米），頂管長度30m的穿越，則最大頂力為150t，因而一般條件下選擇頂力為300t的千斤頂能滿足要求。（四）施工準備施工前應先熟悉圖紙，掌握穿越長度與深度，穿越結構及輔助設施的結構及要求，掌握管段內地層狀況。開工前與公路部門聯系，按照公路部門的要求辦理穿越施工手續、設置相應的警示標志，并將施工程序和計劃報監理和其他主管單位，并征得同意。（五）現場布置根據設計給定的控制樁位，用經緯儀放出穿越軸線，并定穿越中心樁、施工帶邊線樁，并撒上灰線。放線時同時放出工作坑和接收坑的位置與尺寸。在穿越至驗收的全過程中隨時使用測量儀器配合。（六）管線焊接1、管道組焊：穿越管段前穿越道路一側施工作業帶內先清理出預制場地，以滿足管段預制需要；之后進行組焊、探傷、連頭、補口、試壓施工，然后將整個管段連通。其工藝和檢測要求與一般線路施工工藝相同。管道焊接必須按照多方認可的《焊接工藝評定》的要求進行焊前預熱等處理。當環境條件不能滿足焊接工藝評定所規定的條件時，必須按要求采取措施后才能進行焊接。焊縫焊接完成后，應及時進行外觀檢查，對外觀質量檢驗不合格者，不得進行無損探傷檢測。對焊工當天所焊外觀質量檢驗合格的焊縫全周長進行100%射線探傷檢驗（Ⅱ級為合格），對于穿越段還應進行100%超聲檢驗（Ⅱ級為合格），驗收標準按《石油天然氣鋼質管道無損檢測》（SY/T4109-2005）執行。2、穿越管段的試壓⑴、試壓前首先進行清管，完成后，試壓介質采用無腐蝕潔凈水。穿越管段的強度試驗壓力為管道設計內壓力的1.5倍，持續穩壓時間4h；當無泄漏時，可降到嚴密性壓力試驗，嚴密性試驗壓力為設計壓力，穩壓時間24h，在穩壓時間內以無滲漏、壓降不大于1%的試驗壓力為合格。嚴密性試驗合格后，用壓縮空氣推動清管器進行排水吹掃，以不再排出游離水為合格。在環境溫度低于5℃時，水壓試驗應采取防凍措施，試壓完成后應立即對被試管段進行排水清管。⑵、兩端采用橢圓封頭，封頭的焊接同一般管道焊接要求。⑶、試壓管線兩端各安裝一塊壓力表，壓力表應經過校驗并在有效期內，壓力表精度不低于1.5級，量程為被測最大壓力的1.5～2倍，表盤直徑不小于150mm。⑷、試壓前為清管掃水方便，可將清管器預先放置在試壓管段中，待試壓完畢后直接排水。⑸從打壓頭向管內注入清水，高點壓力表管嘴排放空氣，水注滿后裝壓力表，并接好試壓泵向管內注水升壓。⑹、壓力應緩慢上升，壓力升至30%、60%強度壓力時停止升壓，穩壓10min檢查有無異常，無異常再繼續升壓直至強度壓力。⑺、當壓力上升至強度壓力時，穩壓4h，允許壓降值1%試驗壓力值，且不大于0.1MPa，強度試壓合格后，降壓至工作壓力，穩壓24h，允許壓降值1%試驗壓力值，且不大于0.1MPa。⑻、試壓合格后對穿越管道用清管器清掃管內積水后封堵。（七）頂管施工1.場地布置工作坑和接管坑設置在圖紙給定的套管長度的外側，發射坑選擇公路北側施工作業帶內，穿越現場布置圖如下：滑車滑車套管道木水平頂管機穿越道路接收坑工作坑開挖完畢后,用經緯儀復測穿越中心線和基地標高,基地誤差±100mm。工作坑側壁邊坡按土質實際情況確定，并留出安全通道，考慮降水需要，在工作坑的一角設置積水坑。在操作坑內設置管道軸線基樁和臨時水準點，作為操作時的測量標志。考慮到新疆地區多數地質屬于砂質地貌，開挖操作坑時做好基坑塌方的防護措施（鋼制擋土板支護）。注：發射坑、接收坑尺寸：長（4米）×寬（3米）×深（管底標高+0.6米）基坑砼基礎+道木高度+鋼板+軌道厚度約0.6-0.8米左右支撐墻采用道木+鋼板的組合方式，鋼板選取16mm厚鋼板2.頂進設備的安裝和后背墻處理頂進設備主要包括柱塞式液壓缸、頂鐵、刃腳和導軌等。⑴穿越處工作坑開挖完畢后，考慮地基承載力和地下水位情況，采用混凝土方木基礎。并根據現場情況在操作坑頂進位置左右和前方采用鋼板樁支護。鋼軌鋼軌C20混凝土厚200㎜，寬度比道木長度大500㎜，道木間距500-700㎜頂管基礎示意圖⑵用汽車吊將頂進設備安裝就位，先將導軌安裝在基礎上并放上穿越用套管，借助經緯儀和水準儀測量來調整套管中心線，確保與穿越中心線重合，且保護水平。⑶然后用汽車吊將柱塞式液壓缸及其支架安裝就位。為保證穿越精度，需將調整完畢的臨時支架和導軌固定成整體。⑷后背墻表面必須平行垂直于頂進管線的軸線，以確保頂進方向。其面積經計算確定，施工時，根據工作坑開挖后的情況進一步進行校核計算。頂進作業中必須密切注意壓縮變形，一般壓縮變形值必須控制在20mm左右，否則增大后座墻的面積。①管頂覆土淺的情況下，后座墻不需打板樁，墻身直接接觸土面；管頂覆土深的情況下，后座墻打入鋼板。②若原狀土厚度大于7m，且強度滿足頂進力要求，一般采用原土后座墻，必要時加設板樁；同時，為使頂力均勻傳遞給后座墻，在原土表面加設方木、木板和頂鐵。③若原狀土較淺，或頂進力大于原狀土承力，采用人工后座墻。人工后座墻結構形式有砌塊石、混凝土管、方木等類型。⑷后背墻的結構形式見下圖所示后座墻后座墻無板樁支撐的后座墻后座墻板樁后座墻板樁砼管砼管工作坑方木鋼板原狀土砼管工作坑方木鋼板磚砌石原狀土后座墻結構式意圖⑸刃腳裝于首節套管頂部，用于減少貫入阻力，防止管檐土方塌方。其結構見圖所示：遮板遮板尾板φ環梁肋板（δ＝20㎜鋼板）刃腳安裝示意圖⑹頂進設備根據穿越處的地質情況和穿越長度經計算套管頂進所需頂力,以及校核套管允許頂力確定.頂進設備選用4臺柱塞式液壓缸，單臺額定頂力根據計算結果定。3.頂管作業⑴做預頂試驗:檢驗液壓系統性能,液壓缸行程,傳力設備的中心線和垂直度等。⑵對頂入管節做最后檢查，如端面平直度、橢圓度，管殼任一側母線直線度等。⑶用吊車將管節輕放在導軌上，測量中線與前后兩端高程，管節端面垂直頂管中軸線。⑷頂進管每節長度根據頂進操作坑可能的長度而定。首節管頂入后，液壓缸退回到起始位置，測量合格后，將第二節套管吊導軌上，與首節套管焊接，焊接方式按設計要求進行，質量符合要求再依次頂進，直至頂入設計的管長度，完成頂管作業。⑸頂進偏差控制：①首節套管的入土點和安裝角度在頂進作業前應測量準確，頂進400mm~600mm后檢查是否有偏斜現象。②頂管過程中，架設水準儀控制中心位移線。每頂進30-50cm左右就要對頂管中線、高程進行觀測，施工中采用全站儀控向，以施工放線是布置的中心樁為準進行監測，發現位移，要采取適當措施予以調整過來。③每次糾偏角度不宜過大,可根據管徑、頂進長度和土質情況來確定，一般可在5′-2′之間選擇。④另外應嚴格控制糾偏油泵的壓力，不使油泵壓力升得過快，糾偏結束后應鎖緊螺旋定位器。260mm260mm套管1橡膠墊鋼環墊套管2砼套管連接示意圖⑸頂進完成后的軸線偏差為200mm，管底偏差為±200mm。⑹糾偏調整措施①偏斜發生時通過調節對稱布置的4個柱塞式液壓缸的行程或在頂管處加、減墊鐵調整頂進偏差。液壓缸行程調節示意圖液壓缸行程調節示意圖液壓泵站1#3#2#4#1#2#3#4#注：液壓缸行程通過調節對應流量閥大小進行調節②在頂進管的前端挖空。挖土成拱時，管頂不允許超挖；管底土基弧線120°-135°范圍內，一定要保持管壁與土基表面吻合，不能超挖。③在連接新管時調整管口。4．干線預制管道的穿越：在場地較開闊的一側挖發送管溝，保證將預制完畢的干線管段下溝，在另一側設置滑輪，然后利用吊車或吊管機以及卷揚機等牽引機械進行干線管道的穿越作業。放送放送管溝干線及其支撐穿越導向支架(車)萬向節鋼絲繩滑輪套管路基公路尼龍吊帶管線穿越示意圖為方便穿管，在管段前部設置穿越導向支架(車）。為避免穿管過程中牽引時管線翻轉，在管段端部牽引處設置萬向節。穿越時用牽引機械通過鋼絲繩牽引萬向節帶動干線管段穿套管，后端用吊管機或吊車調整管段按圖紙設計要求，封堵套管兩端，并安裝排氣管、標志樁和保護測試樁。所有附件安裝完畢后，由施工單位和監理工程師共同進行檢查，然后進行隱蔽（封堵、排氣管的安裝按照線路通用圖：《混凝土套管穿越公路鐵路通用圖》及《排氣管保護措施通用圖》進行施工）。按圖紙設計要求，封堵套管兩端，并安裝排放管與端蓋、標志樁和保護測試樁。所有附件安裝完畢后，由施工單位和監理工程師共同進行檢查，然后進行隱蔽。頂管完成后用壓力注漿泵將頂管產生的縫隙注滿水泥漿，防止套管頂塌陷。5.回填、恢復地貌檢查記錄填寫完畢后，進行回填。靠近公路一側的回填土必須夯實，恢復邊溝、排水溝等道路設施。穿越施工中留下的廢舊物品、防腐層垃圾、生產生活垃圾等全部清除，恢復至與施工前一致。六、HSE管理體系1．HSE方針2．HSE目標3．HSE管理機構HSE管理領導小組組長:項目經理副組長：項目副經理、各部室長組員：各機組長、各機組HSE檢察員HSE管理組HSE管理組項目HSE部文控組交通管理組保衛管理組項目經理健康監督安全監督環境監督HSE資料管理交通監督保衛主管項目部經理項目部HSE管理代表現場HSE管理營地HSE管理現場HSE檢查員現場HSE檢查員項目副經理項目部決策層管理層執行層作業層QHSE部工程部財務部辦公室采辦部HSE組織機構圖七、HSE保證措施（1）為更好的落實安全施工，建立安全生產責任制，施工生產、安全兩手抓，建立安全保障體系，分解安全管理職能，在施工與安全發生矛盾時，要首先確保安全。（2）進入施工現場必須要有完整的地下管線圖，各類管線應準確無誤，嚴格按照施工方案安全施工。（3）工作人員進入施工現場必須穿戴好工作服、戴好安全帽，確保施工人員的人身安全。（4）各種電動設備必須有可靠的接地和保護裝置才能使用，施工現場必須設置各類警告、警示牌等。（5）加強防火意識，對易燃易爆物品進行專人管理。（6）現場施工應確保文明施工，泥漿不外流，土方不亂堆，保持施工現場的整潔。（7）發射坑、接收坑周圍設圍欄，夜間設標識，嚴禁非施工人員進入施工現場。視地層、地質、開挖深度，采取必要的防塌措施。（8）特殊地段需要設置安全防護措施，保證施工安全（如：操作坑、接收坑周圍應設置照明工具、警示標志、防護圍欄等）（9）明確崗位劃分職責，做到實施有序、文明施工。八、質量保證體系（1）組織強有力的項目管理班子，負責項目的組織協調。（2）抽調業務精干，素質高的隊伍。（3）加強施工管理和技術管理，嚴格按照設計要求施工，施工現場實行項目經理負責制，以工序管理為重點，以工作質量保證工程質量。（4）在各項技術指標達到后，由施工方按時保質完成拖管工作。（5）技術人員嚴格執行相關規范、規程的各項技術措施，特別在成孔工藝、管拖拉頭的安裝工藝等工序上嚴格按操作規程執行，提高各工序的有效銜接。（6）確立三級檢查驗收制度，每項工序完工后，經技術部檢查復核后方可進入下道工序施工，對檢查不合格的工序要采取有效措施整改。（7）以“安全、優質、高效、低耗、文明”為目標，建立健全內部管理網絡和管理體系，運用行政、技術、經濟手段，加強項目內部管理，貫徹落實各項保證措施，把目標、任務分解落實到各項施工環節中，層層落實，確保整個項目施工圓滿完成。九、應急預案1、安全防護重點頂管穿越主要安全防范重點為：施工過程中的路面沉降、塌陷事故、地下管線破損、觸電事故、高處墜落、起重傷害、交通事故等2、技術措施（1）防止路面沉降、塌陷=1\*GB3①做好頂管施工前的施工準備工作，對施工人員進行施工技術、安全技術交底，從思想上首先確立質量和安全意識；=2\*GB3②選用優質的管材，對到場材料做好現場檢查驗收工作，對不合格產品堅決予以退回；=3\*GB3③做好材料供應，開始起頂前做好材料計劃，并在現場備好足夠的余量，在頂管工作開始前，保證所有管材到場；=4\*GB3④頂管施工前做好準備工作；=5\*GB3⑤在頂管的施工過程中，確實做好潤滑減磨，根據地面變化和地下水位情況等因素及時調整壓力和潤滑量，每天的出土量應做好記錄，作為分析地層損失的依據，記錄由專人負責，并每日定時檢查；=6\*GB3⑥頂管施工過程中，同時應保證公路的運行安全，由專人負責檢測道路的行車情況和路面是否發生沉降等情況。=7\*GB3⑦在頂管通過路面設置間距為2m的觀測點，根據頂進位置每小時進行測量，發現沉降超過3cm應立即停止作業，找出原因并采取相應措施后才可繼續施工。=8\*GB3⑧管材頂進過程中，做到勤測勤調，軸線和高程控制在5cm之內，以保證鋼管的順利推進。（2）防止底下管線破損=1\*GB3①在頂管施工前由我單位牽頭，與各相關部門聯系，確認頂管施工范圍內是否有管線通過；=2\*GB3②在確認后，及時調整頂管施工路線和高程，以避開管線相交；=3\*GB3③如在頂進過程中發現異常情況，及時與各相關部門聯系。3、突發事故應急預案1、路面沉降首先應從技術上和施工中確保避免路面沉降的產生和控制沉降量，在沉降發生時，采取以下措施：（1）在頂管通過路面設置間距為2m的觀測點，根據頂進位置每小時測量，發現沉