顶管施工方案(1)(1)

广佛江快速通道江门段对110kv
群白线迁改工程
顶管施工方案
编制：
审核：
审定：
中国中铁江门大道BT工程总包项目经理部
二〇一五年四月三日
目录
一、工程概况 (3)
二、编制依据 (3)
三、施工组织部署 (3)
四、施工计划 (6)
五、施工方案 (7)
五、施工质量保证措施 (16)
六、安全文明施工保证措施 (17)
七、施工应急措施 (18)
广佛江快速通道江门段对110kv群白线迁改工程
顶管施工方案
一、工程概况
本标段负责施工的110KV电力管线迁改起点位置位于西环路隧道口群星变电站，沿广佛江快速通道江门段（西环路隧道—五邑路）左辅道人行道敷设，沿线横穿北环路、篁庄大道、双龙大道、江都东路、迎宾西路、西区工业路等主要路口，最终沿西区工业路接入白沙变电站，全长约8.46公里，敷设方式采用电缆沟、电缆埋管、顶管等敷设方式；其中因地形限制，须设置6处四回路顶管，总长770米(水平距离)。

顶管深度除杜阮河支流外，离市政道路面标高不少于8米，且杜阮河支流顶管深度离河床底不少于4米。

根据钻孔地质柱状图分析：地层主要由素填土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、全风化混合岩、强风化混合岩、中风化混合岩、微风化混合岩构成。

顶管施工范围内主要为中风化岩、微风化岩交错。

二、编制依据
1、施工现场情况。

2、地质情况和设计图纸。

3、《供电管道穿越工程施工及验收规范》(SY/T4079-95)；
4、《城镇电力设计规范》(GB50028-2005)；
5、《城镇电力工程施工及验收规范》(GJJ33-2005)；
三、施工组织部署
1、项目管理组织
根据本工程的实际情况，我项目部成立顶管专项施工组，负责该工程的施工作业。

工程项目管理组织机构图
2、施工人员配置
施工人员组织表
3、施工设备
（1）工程施工的主要设备——钻机3台（采用68吨非开挖铺管钻机），其主要技
术性能指标为：
主轴转速（在额定扭矩和负载下）┄┄┄┄┄┄┄┄0~1300 rpm
主轴扭矩┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄0~30000Nm
回拖力┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄450kN
给进力┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄450kN
给进行程┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3.3m
角度调节┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8~20°
钻机动力┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄康明斯柴油机：320KW/6000r/min 泥浆泵流量┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄700升/分
钻杆长度┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3 m
钻杆接头直径┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄93mm
钻杆管直径┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄83 mm
（2）定向导向仪器采用美国DCI公司Ecplise定位系统.
（3）其他设备、仪器
30KW发电机┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3台
污水泵┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3台
5吨汽车┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3辆
地下管线探测仪┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3套
Ecplise导向仪┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3套
水准仪┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1台
四、施工计划
四回路顶管本次设计共有6处，共计770米，截面埋管为8A225+2A110MPP （单洞）保护管。

现场已具备工作条件，拟采用三台钻机同时进行三个工作面的施工，确保3个月内完成6处顶管施工。

主要工程量及开竣工日期见下表：
注：表中路径长度为水平段两工作井见距离，埋管长度以弧长为准，该长度据实量测。

五、施工方案
本工程顶管采用导向钻进非开挖铺管技术，其主要原理时利用地面放置的钻机，随钻测量仪器以及有关钻具，沿欲铺设管线设计轨迹钻成一个先导孔，然后回拉扩孔，将孔径扩大到铺管要求的孔径，并将管线同步或分布拉入实现不开挖铺管的施工技术。

1、施工工艺流程
本工程110kv电力线路共设6处顶管，主要为跨山段3处，跨河段3处。

施工前需仔细查明沿线管线分部情况，地质及水文状况，如地下是否有燃气、电力、通信等管线，河床标高，然后根据管线分部及线路走向绘制施工初步方案图，看现场条件是否满足施工作业要求。

如因地质、水文条件或设计路径不满足施工要求，必须与设计沟通，会同监理、业主共同查看，研究处理方案，同意后方可施工。

顶管施工工艺流程如下：
2、施工准备
2.1施工平面
（1）施工用电需求，根据现场实际情况，采用发电机30KV发电机组；
（2）施工用水、生活用水根据现场情况就近取水；
（3）临时排污：由于施工场地为市政道路旁，施工污水、泥浆采用专用运输车运到指定地点排放。

2.2材料准备
本工程采用导向钻进非开挖铺管技术，工程开工前，管材、焊材、随钻测量仪器以及各种材料提前到场。

3、地下原有管线勘测
运用英国雷迪公司RD8000-T10型管线仪，在所辅管施工范围内，对地下原有管线的位置、走向、深度进行探测。

探测方法：经过踏勘找出所有可能涉及到的管道井盖，工作人员首先打开井盖，下井观察管线大致情况如走向等，然后用管线仪发射器连接所要查的管线，地面用管线接收机接收信号来确定管线的位置、走向及深度同时作好记录并画出管线草图。

4、测量定位放线
根据施工要求的管道轴线放出钻机安装位置线、管道两端的具体轴线位置及标高；在路面上放出轴线及标高，设计详细的导向数据。

a.放出钻机的安装位置线、入土点、出土点的具体位置及表高；在入土点、出土点放出桩位及标高。

b. 放线入土点、出土点位置左右偏差不超过20mm，沿管线轴方向误差不超过40mm，并做出明显标记。

从出土点到回拖管线路必须保持直线。

c. 测量放线过程中做好各项记录，包括控制桩测量（复测）记录，转角处理方式记录、放线加桩记录。

5、工作坑开挖
现场工作坑应达到管道开挖埋设深度，暴露周边埋设管线，保证施工安全。

工作坑应进行安全围挡保护，防止出现意外事故。

6、钻机就位和调试
按施工布置及规范要求将钻机及附属配套设备固定在预定位置。

钻机方向必须跟管道轴线方向一致，左右误差不超过30mm，钻机入土角调整到合适位置。

7、泥浆的配制
a、泥浆用量计算
每米钻孔的泥浆体积立方数
V＝0.785*(D2－d2)*系数
化学泥浆添加剂总用量
T＝t*V
说明：进行不同钻头直径回扩时的泥浆用量应累加
V--需用泥浆体积（立方米）
D--大回扩器的直径（米）
d--小回扩器或导向孔的直径（米），在用同一直径回扩器进行多次回扩时，取d＝0
系数--1.5至3（根据土质、管径、长度、回扩次数等选用）
T--化学泥浆添加剂总用量（kg）
t--每立方米水中加入的化学泥浆添加剂参考用量（kg）
b、泥浆的配制工序
第一步，在抽用的清水里加一定比例（0.1-0.2%）是纯碱软化水
第二步，加入一定比例的膨润土，用机械搅拌使其充分溶于水，且完全分散，一般需搅拌20分钟左右。

第三步，加入一定比例的添加剂搅拌3-5分钟即可使用。

C、泥浆的配制
据地质土层的不同，泥浆的配比也随之变化，并选用不同的添加剂，以达到预期的效果。

基浆的配置：5—8%预水化膨胀土+缄搅拌后水化而成（充分水化能明显提高泥浆的性能），缄的用量根据水质情况具体确定。

在各个阶段的配置方法如下（加量按重量比计算），这些泥浆配置方案都是针对粉质粘土提出的；如果地质情况有变化，其配置方案也随之变化。

（1）导向孔阶段要求尽可能将孔内的泥沙携带出孔外，同时维持孔壁的稳定，减少推进阻力；其基本配方是：基浆+0.2-0.4增粘剂+0.3%将滤失剂。

（2）扩孔阶段要求泥浆具有很好的护壁效果，防止地层塌方，提高泥浆携带能力；其基本配方为：基浆+0.3-0.4%提粘剂+0.4%将滤失剂。

（3）扩孔回拖阶段要求泥浆具有很好的护壁、携砂能力；同时还有很好的润滑能力，减少摩阻和扭矩；其基本配方如下：基浆+0.3-0.5%提粘剂+0.4将滤失剂+2-3%的润滑剂。

（4）为了有效地减少钻杆与地层之间的摩擦阻力，泥浆的泥饼的质量很重要，泥饼薄而坚韧能够稳定孔壁，减小摩阻。

我们在泥浆中加入高性能的将滤失剂，控制水分，形成高质量的泥饼。

泥浆的粘度符合下列要求：
泥浆粘度值表
8、导向孔施工
导向孔的施工是整个工程施工的关键，它决定管线穿越位置的科学与合理性，必须要考虑到DN225MPP管的物理特性及最小弯曲半径。

为了拖管时管头能顺利入孔，因此导向的出土角应控制在12度以内，而入土角也不宜过大，应为控制在16度左右。

因孔直径为300mm且大曲率半径（非开挖施工聚乙烯管道的最小弯曲曲率半径一航为100-300。

钻导孔时，以不损坏路基路面、原有管道和影响交通为前提，钻孔轨迹依据查完管线之后的实际情况进行设计。

以实际可以施工的最小弯曲曲率半径结合出入土处和最深处管位设计标高为依据得出的最小水平距离。

钻孔导向剖面示意图
根据设计，采用进口仪器美国DCI公司Ecplise定位系统对导向孔钻进精确定位。

具体操作中，对钻头定位要进行多点测量，要求每3米测定一次深度，如实际位置及深度偏离计划轨迹需进行纠偏时，应进行多点测量即每1米测定一次；控制好钻孔轨迹的走向，并使之与设计轨迹相吻合；曲线段的纠斜，要根据钻头面向位置及倾角变化值，角度变化不应太大；运用相关软件及经验数据，及时计算和预测出纠斜钻孔位置的变化；小角度钻进及水平钻进段，可根据倾角变化适当增加测点距离；通过原有地下管线时，测点要精确，当深度和倾角与设计轨迹不符合时，应立即采取相应措施，确保钻孔按预定轨迹出土。

导向孔完成后，根据钻机轨迹和数据记录，确定此导向孔是否可用。

轴线左右偏离控制在1%L（钻进长度）内，深度偏差控制在0.5%L（钻进长度）内。

出土点偏差控制在1M内。

9、回拉扩孔阶段
导向孔施工完毕后，在出口位置将导向钻头拆下，换上扩孔钻头进行分级反扩成孔，宜分三次将钻孔扩大到需要的孔径：用D300-1200的回扩头进行扩孔，用D300-1200的回扩头进行清孔。

分级反扩孔剖面示意图
扩孔清孔时冲洗液采用优质膨润土泥浆，并使用钻液宝（液体Drispac聚合物）添加剂，保证孔壁完整、光滑；因在扩孔完后会有粗粒的砂沉于孔底，减小的孔的有效直径，因此应适当增加泥浆比重，提高泥浆粘度；同时增加钻杆转速，适当减小拉力，即采取快转慢拉的方式回扩。

10、管道回拖施工
扩孔施工完成后，立即拖回电力管道并记录回拖中的扭矩、拖力、泥浆流量、回拖速度等值，出现异常时立即报告；
拖管电力管道数量为8根DN225MPP+2根DN110MPP管。

施工时一边拖管一边向孔内加注优质泥浆充实孔隙及护壁，并防止泥浆对地层的冲蚀作用，而造成孔壁坍塌；回拖管线的拉力尽可能保持与扩孔拉力的平衡性，采取快速回拖的办法，提高铺管效率。

拖管时应在地面放置滚轮垫管，减少管与地面的摩擦同时能大大减小拉管拉力。

管道回拖示意图
（1）管道回拖拉力计算
管的重力为:
G=ρ管gv=3.14*0.93*(0.8-0.047)*0.047*9.8*350=354.5KN
管在孔中的浮力为:
F浮=ρ泥浆gv排=1.1*9.8*0.4*0.4*3.14*350=11871.4 KN
管所受的侧摩阻力为:
F摩=G(1.1-0.93)×f1/0.93=32.4KN
为了更安全f1设为0.5
管子回拖时的粘着力为:
F粘=31.4×D×L×f2×2=31.4*0.8*350*0.0025*2=44KN
管子回拖的同时扩孔的阻力为:
F扩=6.28×D=6.28*1.0=6.28KN
拉管时管道承受的最大拉力为:
F管=32.4+44=76.4KN
拉管时钻机施加的最大拉力为：
F总=32.4+44+6.28=83KN
ρ管-PE管的密度（千克/立方米），所用管材的密度为0.93*1000千克/立方米ρ泥浆--泥浆密度（千克/立方米）
v排--管材排开泥浆的体积（立方米）
f1—PE管在泥浆中与孔壁的摩擦系数一般取0.2-0.3
f2--泥浆粘附在管表面的粘着力系数一般取0.002-0.003
D--管材的外径（米）
L--管材长度（米）
g--9.8N/kg
五、施工质量保证措施
1、现场勘查、测量要仔细、认真，确保施工的安全和质量；
2、先导孔每钻进3.0米测量一次，若发现偏差及时调整，并增加测量次数，以确保先导孔在设计范围内；
3、各岗位人员要严格履行自己的职责，并互相配合，尤其司钻和仪器导向人员，司钻应严格按照导向人员的指令进行操作，遇到异常情况及时停钻，与有关人员研究决定，不得擅自主张；
4、扩孔时逐级扩孔，精心配制泥浆，确保成孔质量；
5、拉管结束后，管头两端及时封堵，防止杂物落入；泥石碎屑应及时处理；
6、参加施工人员认真学习施工技术规范等有关文件，增强质量意识。

7、施工前对操作进行交底，强调质量标准和质量要求；
8、强化质量保证体系，由项目经理全面负责质量管理工作，全部施工人员积极配合，认真作好施工记录，保证每一道施工工序按设计规定要求进行。

六、安全文明施工保证措施
1、开展现场安全管理规定
（1)开展安全技术交底。

（2)进入施工现场,必须遵守安全生产规章制度。

（3）服从施工负责人和安全检查人员的管理。

（4）严禁酒后上班，严禁在禁止烟火场所吸烟和用火，严禁任意拆除和挪动各种防护装置和警告、安全标志。

（5）非电工人员严禁乱动现场内的电器开关和电器设备，未经许可不得乱动非本职工作范围内的一切机械设施。

（6）严格执行操作规程，不得违章指挥和违章作业，对违章作业的指令有权拒绝，并有责任制止他人违章作业。

2、专项安全管理措施
（1）严格遵守“安全第一，预防为主”的安全生产方针，并严格执行国家及行业的各项安全规范，规程及标准。

（2）明确各级管理及岗位的安全职责，全面落实安全管理责任制。

（3）加强安全教育及安全培训，特殊工种必须持证上岗。

（4）各种油料、易燃物品要妥善存放，并做好防火标志。

（5）允许经过适当培训的负责人员操作和维护钻机、千斤顶。

（6）启动钻机，千斤顶前应对其进行直观检查。

（7）钻机操作人员需要穿戴防护用品。

3、文明施工及安全注意事项
（1）施工人员要认真学习有关文件，强化安全质量意识，严格按质量标准办事；
（2）强化质量保证体系，由项目经理全面负责质量管理工作，全部施工人员要服从安全质检员的命令，各岗位认真作好工作记录，严格按施工工艺规范进行；
（3）严格执行安全生产制度，安全员跟班现场检查，发现不安全因素及时解决；
（4）分工明确，统一信号，专人负责电器电路，所有非电人员不得随意乱动；
（5）各设备、仪器要科学维护、保养，遵守安全操作规程；
（6）工作坑周围设围栏，夜间设标识；
（7）严禁工作时间内喝酒及酒后作业；
（8）施工时加强对边坡的支撑和检查；
（9）在水上作业探测人员必须准备救生圈，仪器设备必须系好安全绳，防止掉入水中；
（10）实行文明施工，减少工地周围的环境污染。

淤泥、渣土合理堆放，保持清洁卫生。

七、施工应急措施
由于定向钻非开挖施工具有高风险，不可预见因素很多，施工中难免会出现这样那样的问题甚至事故，一旦发生事故项目部立即汇集有关人员进行情况分析，及时调整方案，采取补救措施。

1、安全风险辨识及措施
安全风险辨识及措施表。