管道沉管開挖方案

1、成都城市燃?xì)庥邢挢?zé)任公司 四環(huán)路（金沙湖-江安河段）高壓燃?xì)夤艿拦こ坦芫€開溝、沉降、管溝回填 專 項(xiàng) 施 工 方 案單位成都華潤燃?xì)夤こ逃邢薰揪?制狀 態(tài)受 控審 核編 號(hào)002審 批時(shí) 間2013.11.08目 錄1、工程概況12、編制依據(jù)12.1 工程文件資料12.2采用標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收規(guī)范13.適用范圍14.工藝原理25.工藝流程及要點(diǎn)45.1施工程序45.2 施工方法及措施46.機(jī)具設(shè)備87.勞動(dòng)組織及安全87.1勞動(dòng)組織87.2安全技術(shù)措施88.質(zhì)量保證措施91、工程概況成都城市燃?xì)庥邢挢?zé)任公司 四環(huán)路（金沙湖-江安河段）高壓燃?xì)夤艿拦こ?。施工起點(diǎn)位于芙蓉大道南側(cè)，管道臨時(shí)樁B001,坐

2、標(biāo)X=25704.752，Y=6345.43，途經(jīng)穿越溫邛高速公路、光華大道等后到達(dá)江安河北面，終點(diǎn)位于彭祖山莊附近臨時(shí)樁號(hào)B027，坐標(biāo)X=19137.495。四環(huán)路（金沙湖-江安河段）高壓管道。管道平面長約7240米。本段高壓管道選用D1016X19.5，L415MB, 3PE加強(qiáng)級(jí)防腐。成型方式為直縫雙面埋弧焊接鋼管SWHL,設(shè)計(jì)壓力為4.0MPa,工作壓力為2.2MPa3.9MPa。工程區(qū)域位于成都平原區(qū)，該段地貌單元屬第四系上更新系統(tǒng)晚期沖洪積層與第四系全新統(tǒng)沖積堆積地層。具二元結(jié)構(gòu)，上部為粘性土、粉土、砂土，下部為卵石，部分地段卵石土充填物含泥質(zhì)。本段工程處于成都市四環(huán)路外則光華大

3、道南側(cè)至江安河北側(cè)段處，我方依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范及業(yè)主下達(dá)的施工計(jì)劃目標(biāo)要求來制定施工方案、施工計(jì)劃。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有施工條件，自來水管道與燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)間距為10米，另外作業(yè)面上存在著由于水管道施工造成的大量浮土的堆積，如果開挖D1016燃?xì)夤芫€管溝，施工通道則只有4-5米左右。無法滿足施工機(jī)械焊接、吊裝管道的安全作業(yè)面；開挖管溝的大量堆土也無處堆放。并且自來水公司先期安裝的2.2米*16mm管道還未交工，管溝也未完成回填，也禁止在自來水管道上回填與過壓。如開挖管溝，則使其我方管道施工機(jī)械無法通行，也沒有施工人員的安全作業(yè)面。所以，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，我們施工時(shí)采用管道先在地面組對(duì)、焊接完成后，再采用重力沉

4、管下溝方式進(jìn)行施工作。沉管下溝施工方法的優(yōu)點(diǎn)在于施工比較容易組織，能提高工效，減少臨時(shí)占地保證作業(yè)人員設(shè)備的安全，操作簡便，不降低管道施工各種質(zhì)量要求。2、編制依據(jù)1、設(shè)計(jì)施工圖：成都城市燃?xì)庠O(shè)計(jì)研究院有限公司 設(shè)計(jì)的施工圖2、施工標(biāo)準(zhǔn)、城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉涔こ淌┕ぜ膀?yàn)收規(guī)范CJJ33-2005現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工規(guī)范GB50236-2011工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范GB50235-2010油氣長輸管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50369-20063.適用范圍本方案適用于覆土層大于2.0m溝上組對(duì)焊接地段的管道下溝、回填。4.工藝原理機(jī)械開挖重力沉管的原理是：依靠管體自重產(chǎn)生縱向彎曲，隨著管溝開挖

5、長度的增加，管道逐步降入溝底?！叭恕弊中蜋C(jī)械開挖重力沉管的關(guān)鍵是：管道在下降過程中應(yīng)力是否滿足要求、會(huì)不會(huì)出現(xiàn)斷裂。我們繪制了管道在下降過程中不同階段的模擬圖，并在此基礎(chǔ)上分析計(jì)算。（根據(jù)石油工程建設(shè)第35卷第6期相關(guān)公式）4.1.沉管法管道受力分析成都繞城天然氣高壓管線管線項(xiàng)目中，直徑為1016mm (40in)、壁厚19.5 mm的L415M （X60）鋼管，外防腐采用3PE。成都華潤燃?xì)夤こ逃邢薰境袚?dān)了7.5km施工任務(wù)， 為此著重對(duì)DN1016mm管道沉降下溝時(shí)管道的彈性彎曲位移、沿線各支撐點(diǎn)承受的載荷分布以及支撐對(duì)3PE防腐層的影響等進(jìn)行了計(jì)算分析，結(jié)合實(shí)際情況給出了的具體的施工方

6、案，為直徑1016mm管道的沉降管施工提供依據(jù)。1）、直徑1016 mm管道的沉降下溝計(jì)算分析管道鋼級(jí)為API-51。L415M （X60），管徑D=1016mm，厚度=19.5mm；屈服強(qiáng)度s= 415MPa.彈性模量E =2.1105 MPa，下溝時(shí)管道內(nèi)部壓力P =0.104MPa，3PE用量按41.67kgm計(jì)，鋼管單位長度重量q=4.89kN/m。Q自=單位長度管道自重加防腐層重，5.3 kg/cm。2）、 管道曲率半徑R的計(jì)算根據(jù)圖紙要求，彈性敷設(shè)分為平面彈性敷設(shè)不得小于1000DN的曲率半徑。豎向彈性敷設(shè)，垂直面上彈性敷設(shè)管道的曲率半徑尚應(yīng)大于管道在自重作用下產(chǎn)生的撓度曲線的曲率

7、半徑。R=ED/20.54s-PD/(4)=101600cm，曲率半徑取R=1016m管道彈性敷設(shè)撓度示意圖1R=1016米101米2.5米圓弧半徑按照曲率半徑考慮，R =1016m。管道彈性彎曲長度與高度見圖13）、 彎曲應(yīng)力p的計(jì)算在下溝過程中，彎曲應(yīng)力p。應(yīng)低于許用應(yīng)力。屈服極限s=415MPa，按D101619.5壁厚規(guī)格，取安全系數(shù)n=1.2， =s/1.2=345.83MP，p=ED/2R=2.1105 MPa1.016m(21016m)=151.84MPa。4）、最小開挖長度當(dāng)管道埋深為1.5 m，為使管道均勻下沉，沉管段最小開挖長度為多少按式(1)計(jì)算 Lmin 4384 E

8、J h / q =73.27m (1)式中： Lmin-沉管最小開挖長度，cm； E -鋼材的彈性模量，2.1l05Mpacm2 J-管道慣性矩，cm4，101619.5管道慣性矩為757656.7cm4; h-管道沉降量，cm；250 q-單位長度管道自重加介質(zhì)重加防腐層重，5.3 kg/cm。 根據(jù)式中（1）當(dāng)管道沉降量為2.5m時(shí)，其沉管最小開挖長度為73.27 m。5）、管道彈性彎曲長度與高度的關(guān)系取管道抬起距地面高度為H，忽略次要因素，下溝管道前端按照一段內(nèi)凹圓弧和一段外凸圓弧考慮；管溝深度為h，則管道最高點(diǎn)（指管道與地面支撐作用時(shí)，管道懸空的最大高度）與管底距離為H + h;下溝管

9、道后端也按照一段內(nèi)凹圓弧和一段外凸圓弧考慮；圓弧半徑按照曲率半徑考慮，R =1016m。根據(jù)圓的弦長與半徑的計(jì)算式： R2=(R一H/2)2+ (L/2)2 L =4RH-H2H與L關(guān)系的計(jì)算結(jié)果列于表1。表1 H與L關(guān)系的計(jì)算結(jié)果管道地面高度H/m11.52.02.53.03.54.0管道彎曲長度L/m63.778.0690.13100.76110.37119.21127.43 5.工藝流程及要點(diǎn)5.1施工程序管溝開挖準(zhǔn)備工作管端封堵防腐層檢測(cè)管溝開挖管道下溝管溝回填 5.2 施工方法及措施管溝開挖準(zhǔn)備工作 編制管溝開挖計(jì)劃，報(bào)業(yè)主或監(jiān)理批準(zhǔn)；根據(jù)施工藍(lán)圖和相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)的要求向施工人員做好

10、技術(shù)交底，并做好安全教育工作；會(huì)同業(yè)主或監(jiān)理依照設(shè)計(jì)圖紙和管溝開挖通知書，對(duì)開挖段的所有控制樁和標(biāo)志樁、管道中心灰線進(jìn)行驗(yàn)收和核對(duì)，確認(rèn)無誤并在管溝開挖通知書上聯(lián)合簽字；管溝開挖前，進(jìn)行移樁，轉(zhuǎn)角樁依轉(zhuǎn)角的角平分線移動(dòng)，其余中線樁平移至堆土一側(cè)施工作業(yè)帶邊界線內(nèi)不大于200mm處。防腐層檢測(cè)管道下溝前和下溝過程中使用電火花檢漏儀按15KV的檢漏電壓全面檢查管體和現(xiàn)場(chǎng)防腐接頭，如有破損按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定及時(shí)修補(bǔ) 。管端封堵為防止管道下溝后管內(nèi)進(jìn)水，在下溝管段的兩端焊接臨時(shí)盲板，并用熱縮帶進(jìn)行封堵。管溝開挖、管道下溝1）、開挖浮土清理作業(yè)面（九江路至光華大道段）開挖前根據(jù)設(shè)計(jì)指定的九江路作為零

11、高，將地形地貌的實(shí)際標(biāo)高測(cè)出來，并管道布置方向，在開挖三處基底探坑探到原土層，由設(shè)計(jì)單位確定開挖深度。（實(shí)際地形、地貌以及開挖標(biāo)高見圖）。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開挖探坑對(duì)土質(zhì)的調(diào)查情況，需要清運(yùn)的土質(zhì)基本為堅(jiān)土和次堅(jiān)土；開挖難度不大，轉(zhuǎn)運(yùn)土方量較大。在施工作業(yè)帶狹窄地段，適宜使用沉管下溝方式。開挖標(biāo)高確立后，首先將高處的覆土清除，并清理出作業(yè)帶將管道降至在作業(yè)帶的標(biāo)高上，將作業(yè)通道清理出來后并將清除的覆土轉(zhuǎn)運(yùn)出去后，才能開始進(jìn)行降管的開挖工作。在開挖覆土?xí)r，要先進(jìn)行探坑挖掘?qū)Φ貙拥拿軐?shí)度進(jìn)行檢測(cè)，來確定溝邊所采取的防護(hù)措施方案，以確保溝下作業(yè)安全施工。開挖出的土堆放在作業(yè)帶兩邊距溝邊不得低于0.5米高度不得

12、超過1.5米高，并對(duì)挖出的土堆，進(jìn)行用遮陽網(wǎng)進(jìn)行覆蓋，防止揚(yáng)塵。若土堆高度無法滿足安全要求，故采用轉(zhuǎn)運(yùn)二次堆土。具體詳見圖：2）、管溝開挖 管溝開挖時(shí)，首先在管段的一端距離管端1m處，用兩臺(tái)單斗挖掘機(jī)分別在管道的兩側(cè)進(jìn)行管溝開挖，管溝溝壁按規(guī)范要求進(jìn)行放坡，以防止塌方。管溝開挖過程中，管段的一端以管子自身重量開始下沉，當(dāng)管溝連續(xù)開挖至滿足管道本身撓度要求時(shí)，管段的一端沉至溝底；繼續(xù)加大管溝的開挖長度，管段與溝底的接觸長度也越來越長，直到整個(gè)管段全部沉到溝底。管溝起始開挖時(shí)，隔40預(yù)留一個(gè)支撐點(diǎn)，距環(huán)向焊縫距離不小于2m，起挖深度不大于1.0m。開挖時(shí)2臺(tái)挖掘機(jī)依次在指定支撐地點(diǎn)以30m間距開挖

13、布置，在指揮人員的統(tǒng)一指揮下，挖至所規(guī)定位置，由管道的自身重力等在地面上產(chǎn)生的地面載荷，一旦基礎(chǔ)對(duì)管道支撐力不足夠時(shí)，利用承載力的下降，使管道下沉產(chǎn)生規(guī)則均勻性沉降，其沉降的幅度不超過彈性敷設(shè)的變形程度。挖掘機(jī)作業(yè)時(shí)，專人指揮，其挖掘鏟距離管道外防腐層的凈距不小于200mm。為確保下溝后管道的防腐層無漏點(diǎn)，在管溝開挖過程中，利用溝下管段的懸空條件，對(duì)整個(gè)管段進(jìn)行全面檢漏，假如出現(xiàn)了漏點(diǎn)，按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的的規(guī)定及時(shí)修補(bǔ) 。另外在管道上加自制的防腐層保護(hù)器（如PE保護(hù)板或橡膠墊等）對(duì)防腐層進(jìn)行保護(hù)，并隨挖機(jī)移動(dòng)，并設(shè)專人進(jìn)行監(jiān)護(hù)。 開挖行進(jìn)按管線中心灰線進(jìn)行，由測(cè)量工使用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀控制管溝的

14、中心線偏移和溝底標(biāo)高符合標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)定。管溝溝底的寬度根據(jù)規(guī)范要求確定。 管段沉降至最后一層時(shí)，為防止最后一層溝底有碎石等，使管子外防腐層受到外力損傷，沉降時(shí)，應(yīng)盡量降低最后一層的高度，先使其與溝底面接觸，再清除各支撐點(diǎn)使管道能夠完整落在基土。如果基底達(dá)不到管道敷設(shè)的技術(shù)要求，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)業(yè)主、監(jiān)理及設(shè)計(jì)單位共同確定基底處理方案。有超挖現(xiàn)象時(shí)，用人工或挖機(jī)進(jìn)行回填，并用夯實(shí)。局部遇到軟土層，進(jìn)行換土夯實(shí)處理。并請(qǐng)有資質(zhì)的檢測(cè)單位對(duì)管溝基礎(chǔ)每隔100米進(jìn)行釬探試驗(yàn)做承載力檢測(cè)。下圖為施工時(shí)的情況： 管溝開挖時(shí)，棄土堆置在施工作業(yè)帶的兩側(cè)，堆土距溝邊不小于1m，將表層耕作土和中下層土分別堆放，表層

15、土靠近邊界線，下層土靠近管溝。示意見下圖： 生土 管溝開挖斷面圖耕作土 生土施工作業(yè)帶（寬14m）管溝中心線耕作土當(dāng)穿越電（光）纜、地下管道等地下設(shè)施時(shí)，兩側(cè)3m范圍內(nèi)采用人工開挖，穿越間距符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。管道下溝必須符合以下要求： 管道下溝后，用電火花檢測(cè)儀對(duì)管道防腐層再次進(jìn)行檢測(cè)，確保下溝的管道防腐層無損傷。如有損傷按設(shè)計(jì)要求及時(shí)修補(bǔ)。管道下溝后，進(jìn)行穩(wěn)管 ，管道應(yīng)與溝底表面貼實(shí)且放到管溝中心位置，如出現(xiàn)溝底局部懸空應(yīng)用細(xì)土填塞，不得出現(xiàn)淺埋；管道標(biāo)高應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；管道下溝后應(yīng)對(duì)管頂標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè)，起始點(diǎn)、中點(diǎn)和終點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，滿足設(shè)計(jì)藍(lán)圖的要求；按業(yè)主或監(jiān)理的規(guī)定填寫管道工程隱蔽檢查記

16、錄；業(yè)主或監(jiān)理對(duì)下溝質(zhì)量確認(rèn)合格，并按業(yè)主或監(jiān)理的規(guī)定在記錄上簽字后，方可進(jìn)行管溝回填。管溝回填管溝回填采用人工配合挖掘機(jī)進(jìn)行，管溝回填的具體要求為：管道下溝后除預(yù)留段外應(yīng)及時(shí)進(jìn)行管溝回填，并按規(guī)范規(guī)定的表格填寫記錄?；靥钋埃绻軠蟽?nèi)有積水，應(yīng)排除，并立即回填，先回填生土，最后回填耕作土；嚴(yán)禁用挖掘設(shè)備在管溝回填平整淺埋時(shí)的管頂覆土上行走，和在管頂覆土上扭轉(zhuǎn)設(shè)備；在下溝管道的端部應(yīng)留出不小于30m的管段，暫不回填，待連頭后回填。管溝回填土應(yīng)高出地面200mm以上，用來彌補(bǔ)土層沉降的需要。覆土要與管溝中心線一致，其寬度為管溝上開口寬度，并做成梯形；沿線施工時(shí)破壞的擋土墻、田埂、排水溝、便道等地面

17、設(shè)施回填后應(yīng)按原貌恢復(fù)；管溝回填土自然沉降密實(shí)后，一般地段自然沉降宜30天后，沼澤地段及地下水位高的地段自然沉降宜7天后，采用埋地管線防腐層檢測(cè)儀對(duì)管道防腐層進(jìn)行地面檢漏，不漏為合格。6.機(jī)具設(shè)備本工法施用的主要機(jī)具設(shè)備見下表：序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量用途1單斗液壓挖掘機(jī)PC260 0.8 m32管溝開挖2發(fā)電機(jī)DFH1002R-501夯機(jī)、潛水泵電源3潛水泵Dn1002管溝排水4水準(zhǔn)儀S31管溝檢驗(yàn)5全站儀GTS-602LP1管溝檢驗(yàn)7電火花檢漏儀JG-32防腐層檢測(cè)87.勞動(dòng)組織及安全7.1勞動(dòng)組織 施工負(fù)責(zé)人：1人技術(shù)負(fù)責(zé)：1人質(zhì)量負(fù)責(zé)：1人安全監(jiān)督：1人 起重工2人，防腐工2人，測(cè)量工2人

18、、普工4人、電工1人 7.2安全技術(shù)措施交叉作業(yè)時(shí)，沿途設(shè)警戒人員，各主要路口設(shè)警示牌，并設(shè)專人看護(hù)；在靠近道路、建筑物等地帶開挖管溝時(shí)，設(shè)置晝夜醒目標(biāo)志，并取得有關(guān)部門同意；管道沉管下溝由起重工、測(cè)量工、質(zhì)量員、安全監(jiān)督員、警戒人員和防腐工共同配合完成，且由專人指揮；下溝及回填作業(yè)前，由安全員劃定安全區(qū)，與下溝作業(yè)無關(guān)人員不得進(jìn)入安全區(qū)；下溝和回填作業(yè)必須由專人統(tǒng)一指揮，以免發(fā)生混亂，防止事故發(fā)生；六級(jí)以上大風(fēng)、雨、雪天氣停止下溝和回填作業(yè)，任何時(shí)候溝內(nèi)作業(yè)均應(yīng)在溝上設(shè)置醒目的警告標(biāo)志。管道挖溝過程中，為避免挖掘機(jī)下沉失穩(wěn)，部分土壤承載力低的地段，可采取在挖掘機(jī)下加墊承重板的方法；承重浮板采用16mm、6 m1.8m鋼板制作，每臺(tái)挖機(jī)配2塊，挖掘機(jī)兩側(cè)履帶底下各鋪設(shè)一塊；鋼板邊緣加裝吊耳，由挖掘機(jī)自行完成鋪設(shè)與轉(zhuǎn)移工作此項(xiàng)措施應(yīng)視現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況而定。8.質(zhì)量保證措施8.1管溝開挖前，放出管溝開挖邊白灰線；8.2管溝開挖時(shí)，測(cè)量人員隨時(shí)