顶管穿越公路安全评估

第一章概述1.1 工程概况雨水压力排管道顶管部分采用φ1520x10螺旋焊接钢管顶管施工；雨水压力排管道穿越管部分采用φ820x10螺旋焊接钢管穿越。

施工钢套管内外壁除锈后，外壁做环氧煤沥青特加强级防腐，内壁做环氧树脂涂层2遍，套管两端采用柔性防水材料封堵处理。

施工地点：大广高速西侧，雨水泵站东侧，中兴北街地段。

1.2 评价依据1、《中华人民共和国公路法》（2004年修正）；2、《中华人民共和国公路管理条例》（2008年修正）；3、《公路安全保护条例》（2011年7月1日施行）；4、《路政管理规定》（2003年）；5、《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）；6、《公路项目安全性评价指南》（JTG/TB05-2004）；7、《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）；8、《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）；9、《市政道路、排水管道成品与半成品施工及验收规程》（DGJ08-87-2000）；10、《市政排水管道工程施工及验收规程》（DBJ08-220-96）；11、《混凝土强度检验评定标准》（GBJ107-87）；12、《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）；13、《顶管施工技术及验收规范》（中国非开挖技术协会 2010）；14、《给水排水工程顶管技术规程》（CECS 246-2008）；15、委托单位提供的设计施工方案。

1.3 工作内容根据委托方提供的资料，本次评估站在公正、客观、科学的立场上，按照“安全、经济”的原则，对大广公路管道工程顶管穿越大广公路方案安全性进行评价，主要包括以下内容：1、穿越段管道角度、埋深等是否满足规范；2、穿越处路面沉降验算、顶管稳定性验算；3、工作井、接收井方案是否合理性；4、施工方案、安全措施及应急预案是否满足要求。

第二章涉及的相关法规、标准及规定为加强涉路工程建设和管理，促进公路事业发展，保障公路工程可靠、运营安全，与环境协调，可持续发展，国家、交通部以及各级地方政府和相关行业部门颁布了一系列法律、法规和规范标准，其中与本项目安全性评估相关的条文如下：1、《公路安全保护条例》（2011年7月1日施行）：第二十七条进行下列涉路施工活动，建设单位应当向公路管理机构提出申请：（一）因修建铁路、机场、供电、水利、通信等建设工程需要占用、挖掘公路、公路用地或者使公路改线；（二）跨越、穿越公路修建桥梁、渡槽或者架设、埋设管道、电缆等设施；（三）在公路用地范围内架设、埋设管道、电缆等设施；（四）利用公路桥梁、公路隧道、涵洞铺设电缆等设施；（五）利用跨越公路的设施悬挂非公路标志；（六）在公路上增设或者改造平面交叉道口；（七）在公路建筑控制区内埋设管道、电缆等设施。

第二十八条申请进行涉路施工活动的建设单位应当向公路管理机构提交下列材料：（一）符合有关技术标准、规范要求的设计和施工方案；（二）保障公路、公路附属设施质量和安全的技术评价报告；（三）处置施工险情和意外事故的应急方案。

公路管理机构应当自受审申请之日起20日内作出许可或者不予许可的决定；影响交通安全的，应当征得公安机关交通管理部门的同意；涉及经营性公路的，应当征求公路经营企业的意见；不予许可的，公路管理机构应当书面通知申请人并说明理由。

2、《中华人民共和国公路法》（2004年修正）有关规定：第四十五条：跨越、穿越公路修建桥梁、渡槽或者架设、埋设管线等设施的，以及在公路用地范围内架设、埋设管线、电缆等设施的，应当事先经有关交通主管部门同意，影响交通安全的，还须征得有关公安机关的同意；所修建、架设或者埋设的设施应当符合公路工程技术标准的要求。

对公路造成损坏的，应当按照损坏程度给予补偿。

3、《路政管理规定》（2003年）有关规定：第十条跨越、穿越公路，修建桥梁、渡槽或者架设、埋设管线等设施，以及在公路用地范围内架设、埋设管（杆）线、电缆等设施，应当按照《公路法》第四十五条的规定，事先向交通主管部门或者其设置的公路管理机构提交申请书和设计图。

本条前款规定的申请书包括以下主要内容：（一）主要理由；（二）地点（公路名称、桩号及与公路边坡外缘或者公路界桩的距离）；（三）安全保障措施；（四）施工期限；（五）修复、改建公路的措施或者补偿数额。

4、《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）有关规定：第8.6.1电讯线、电力线、电缆、管道等均不得侵入公路建筑限界，不得妨害公路交通安全，并得损害公路的构造和设施。

5、《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）有关规定：第12.5.4 公路与管道相交，以垂直交叉为宜。

必须斜交时，其交叉角度宜不小于60°；受地形条件或其他特殊情况限制时应不小于45°。

6、《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB 50268—2008）有关规定第1.0.3给排水管道工程所用的原材料、半成品、成品等产品的品种、规格、性能必须符合国家有关标准的规定和设计要求；接触饮用水的产品必须符合有关卫生要求。

严禁使用国家明令淘汰、禁用的产品。

第3.1.5 施工单位在开工前应编制施工组织设计，对关键的分项、分部工程应分别编制专项施工方案。

施工组织设计、专项施工方案必须按规定程序审批后执行，有变更时要办理变更审批。

7、《顶管施工技术及验收规范》（中国非开挖技术协会 2010）有关规定；第1.0.8 一般情况下，顶管的覆土厚度不小于3m，或者不小于1.5倍的管道外径，否则应采取相应的技术措施。

第1.0.9在进行顶管工程施工设计前，应对施工线路进行工程勘察，调查分析施工区域的水文地质和工程地质情况，充分掌握与顶进施工有关的现场资料。

施工人员必须根据设计图纸、技术标准和现场施工条件等因素，认真编写施工组织设计，对操作人员进行详细技术交底，明确职责分工。

第1.0.11 应与有关部门签订施工配合协议。

在顶进作业前，对周围的建筑物和地下设施采取相应的防护措施，避免造成意外事故。

在顶进过程中，应对周围重大建筑物、顶进力、后座墙进行测量监控。

测量监控方案应纳入施工组织设计或施工技术方案中。

第3.1.1 顶管施工组织设计应包括如下主要内容：a.工程概况：主要介绍施工场地的特征，水文地质和工程地质概况、合同工期、施工设计的各项重要指标等内容。

b.业主或发包单位简介。

c.承包商或施工单位简介。

d.施工准备工作计划。

e.施工顺序与施工进度计划。

f.施工方法和施工设备选择。

g.施工平面布置图。

h.施工技术措施(包括工程质量保证和安全施工措施等)和工程监理等。

i.施工区域及施工范围：施工范围应在施工所在地区适当比例的地图上用较明显的线条表示出来。

并且标明所顶管子的口径、延长米等。

j.工作量：指标明的主要实物工作量，如工作井、接收井的数量，各类管径顶管的总延长米数。

根据具体情况，也可同时标明货币工作量。

k.劳动力与物资需用计划。

第4.0.2.4 按土的稳定系数Nt 的计算和对地面沉降的控制要求选择顶管机的结构形式以及地面沉降控制技术措施，其计算公式如下：n S q h N ut ⨯+⨯=γ γ ——土的重度h ——地面至机头中心的高度q ——地面超载n ——折减系数，一般取1u S ——土的不排水抗剪强度当Nt≥6时，且地面沉降控制要求很高时，因正面土体流动性很大，需采用封闭式顶管机头。

当4<Nt<6, 地面沉降控制要求不很高时，可考虑采用挤压式或网格式顶管机。

当Nt≤4，地面沉降控制要求不高时，可考虑采用手掘式顶管机第6.1.1 工作坑形状一般有矩形、圆形、腰圆形、多边形等几种，其中矩形工作坑最为常见。

在直线顶管中或在两段交角接近180º的折线的顶管施工中，多采用矩形工作坑。

矩形工作坑的短边与长边之比通常为2:3。

如果在两段交角比较小或者是在一个工作坑中需要向几个不同方向顶进时，则往往采用圆形工作坑；另外，较深的工作坑也一般采用圆形，且常采用沉井法施工。

沉井材料采用钢筋混凝土，工程竣工后沉井则成为管道的附属构筑物。

腰圆形的工作坑的两端各为半圆形状，而其两边则为直线；这种形状的工作坑多用成品的钢板构筑成，而且大多用于小口径顶管中。

第6.1.3矩形工作坑的底部尺寸应满足下列公式要求：B = D1 + SL = 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，可取2.4～3.2m；L——矩形工作坑的底部长度，m；L1——顶管掘进机长度，当采用管道第一节管作为顶管掘进机时，对于钢筋混凝土管，不宜小于0.3m；钢管则不宜小于0.6m；L2——管节长度，m；L3——输土工作间长度，m；L4——千斤顶长度，m；L5——后座墙的厚度，m。

第6.1.4 工作坑深度应符合下列公式要求（见图6.1.4）：H1 = h1 + h2 + h3H2 = h1 + h3+ t +h4式中：H1——顶进坑地面至坑底的深度，m；H2——接收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(不应小于该处井室的基础及垫层厚度)，m；h4——顶管机进入接收坑后支撑垫板厚度，mt—管壁厚度，m图6.1.4 顶进工作坑深度示意图第9.1.1 顶管的顶力可按下式计算(亦可采用当地的经验公式确定)： s P L D tg D H H D f P +⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⎪⎭⎫ ⎝⎛-︒⨯++⨯⨯⨯=1211245)2(2γωφγ式中：P ——计算的总顶力，kN ；γ——管道所处土层的重力密度，kN/m3；D 1——管道的外径，m ；H ——管道顶部以上覆盖土层的厚度，m ；φ——管道所处土层的内摩擦角；ω——管道单位长度的自重，kN/m ；L ——管道的计算顶进长度，m ；f ——顶进时，管道表面与其周围土层之间的摩擦系数，其取值可按表9.1.1所列数据选用；Ps ——顶进时顶管掘进机的迎面阻力，kN 。

Ds —顶进机头直径（m ）。

ts —切削工具厚度（m ）。

ps —单位面积机头阻力（kpa ）。

顶进管道与其周围土层的摩擦系数 表9.1.1土层类型湿 干 粘土、亚粘土0.2～0.3 0.4～0.5 砂土、亚砂土 0.3～0.4 0.5～0.6不同地层的单位面积土的端部阻力P S 表9.1.2土层类型 p s /kN·m -2第三章主要方案3.1 主要方案本工程为大庆汽车城雨水一级网工程，需穿越大广公路敷设二根DN800钢筋混凝土管，采用穿越已建板涵施工，板涵宽3.2m，高1.2m，穿越长度约42.1m，管道于大广路西侧穿越大广公路，交叉角度为90°。

顶进过程中安装管节的正常施工程序为：主顶千斤顶回缩→松开管道内部轨道、电缆、油路、注浆管道接头→吊开顶铁→退出承插口钢环→安放顶进管段→安防橡胶圈接口→安装顶铁→连接管道内部轨道、电缆、油路、注浆管道接头等→顶进油缸伸出，继续顶进。