穿越铁路顶管施工方案
一、编制依据：
1、甲方提供设计图纸。
2、国家和行业施工及验收规范、标准及业主要求技术要求。
3、地理环境及气候情况。
4、国家现行法令、法规，地域颁发安全、消防、环境保护、文物等管理要求。
4.1 《中国环境保护法》。
4.2 《建设项目环境保护管理措施》。
5、施工技术标准及验收规范
5.1 《输油输气管道线路工程施工及验收规范》SY0401-1998
5.2《石油天然气管道穿越工程施工及验收规范》 GB/T4079-20XX
二、工程概况
二十七团天然气利用工程全长约4.94Km，高压燃气管线线路用管规格D219×8，穿跨越段用套管规格D426×6，均采取无缝钢管氩电联焊，材质20＃，防腐结构3PE。管线在K1+080～K1+097处穿越铁路，长度56m，深度在铁路路基基底向下1.7m，施工方法顶管穿越。
三、?准备工作
1、按设计图纸提供总平面图间距和现场测量，分别挖一处作业坑和一处取帽坑，作业坑除安装必需设备外，还需配置1台16T吊车，做为吊装设备及取土垂直运输用。鉴于地形条件，作业坑周围可用脚手架搭设防护栏，安全网封挡，以防伤人。
2、设备、材料验收情况
按设计要求和本方案所确定 工程用料和施工分段用料进行充足准备，并按计划供给到现场。对进场材料要进行检验，没有出厂检验证实及合格证材料不能使用。依据 工程实际和本方案所需要设备必需完好，按时抵达现场。
3、顶力计算：
该 工程初步设计采取一个作业坑，一个取帽坑，设备采取油压千斤顶，超高压双极柱塞泵，按 建筑 工程顶管施工操作规程进行顶管施工，顶力公式计算为：P=2πDLf(摩按力采取2.0)最大顶力为：P=2×3.14×0.438×17×2=93.52Kg/cm2,依据上述顶力计算，顶管机功率必需达成400Kg/cm2(包含安全系数)。
4、顶进方法
整个顶管 工程包含开顶前准备工作和作业坑部署、钢管管顶进3个施工阶段。开工前需对设备进行加固检验：如高压泵，千斤顶和顶铁等，钢管外表质量检验等。
4.1、作业坑部署
顶进工作坑关键包含：工作坑开挖，后背捣制，导轨和基础，和安装测量仪器等，各班组同时进行流水作业，各工序亲密配合，昼夜值班连续操作，每班由10—14人组成，其中设班长1人，负责全方面指挥工作。
4.2、班组人员配置及职责
序号
工种
人数
岗 位 及 职 责
1
班长
1
负责施工全方面指挥、管理、协调。
2
技术员
1
负责技术资料，过程检验。
3
HSE
1
负责现场HSE监督员。
4
管工
2
负责对口，指导取土。
5
操作手
2
操作顶管机及发电机。
6
起重工
1
指挥吊车吊装设备、机具、套管和运土。
7
配工
6
。取土4人、配合2人
4.3、关键施工机具及材料配置
序号
机具（材料）名称
规格
单位
数量
备 注
1
顶管机
400T
台
2
顶管
2
发电机
50KW
台
2
施工现场供电
3
吊车
40T
台
1
吊装设备及机具
4
客货车
台
1
值班
5
履带挖掘机
台
1
值班
8
泥浆泵
2寸
台
2
操作坑内排水
9
水龙带
2寸
米
40
操作坑内排水
10
后靠板
块
2
自制
11
顶板
1500×400
块
2
用导轨钢自制
12
1米
块
2
自制
13
2米
块
2
自制
14
斜垫铁
140×200
块
20
调整顶管机
15
钢板
δ=10（2.5×6）
米2
15
垫套管和顶管机
18
枕木
200×150×1500
块
20
垫套管
19
电缆线
三相四芯线
米
50
设备动力线
20
电缆线
两相三芯线
米
60
水泵用线
21
电缆线
两芯线
米
500
水泵及照明线
22
碘钨灯
1000W/220V
套
6
照明
23
碘钨灯管
1000W/220V
盒
10
24
防爆手把灯
100W/36V
套
4
套管内照明
25
灯泡
100W/36V
个
50
照明
26
漏电保护器开关
380V/60A
个
2
动力
27
漏电保护器
380V/40A
个
4
照明
28
控制箱
个
2
29
漏电保护器插排
220V/10A
个
6
照明
30
电工工具
套
1
现场电器安装
31
千斤顶（螺旋式）
10T
个
2
套管找正
32
帐篷
4×6m
座
2
休息
33
水平尺（铁制）
600
只
2
套管找正
34
钢卷尺
5m
只
2
测量
35
百米绳
100m
个
1
测量
36
活动扳手
12″
只
2
安装机件
37
开口扳手
套
2
安装机件
38
焊接梯子
5
只
2
操作坑用
42
撬棍
根
4
43
大锤
10
只
2
44
手锤
2
只
2
45
棕绳
捆
1
46
铁丝
10＃
捆
1
47
水靴
双
10
48
铁桶
200L
个
4
53
充电手提灯
只
4
54
断线钳子
把
1
55
刻丝钳
把
2
56
钢丝绳
3〞
米
吊设备及机具
57
钢丝绳
6〞
米
吊靠背板
64
灭火器
15kg
只
4
66
吊土斗子
1000×1200×400
只
2
四、施工方法及工艺步骤
顶管前需掏空套管前端土。即用人工掏土、液压顶管机顶进施工工艺，直至完成。
1、顶管穿越铁路断面图
靠背板
靠背板
顶管机
短接
顶板
套管
铁 路
钢板
枕木
碎石或竹跳板
2、工艺步骤
施工准备
施工准备
测量放线
校正检验
开挖工作坑
顶进、退顶
顶进设备和套管安装测量
工作面挖土
管内运土和土方提升
套管安装测量
检验合格
检验验收、填写施工统计
五、 技术方法
1、 施工准备
1.1 施工前先熟悉图纸，掌握铁路穿越长度和深度，尤其应掌握套管穿越范围内地质情况。
1.2 顶进设备及辅助设施和多种材料准备齐全，穿越套管和工作管自检合格后，报监理工程师认可。
2、 测量放线
2.1依据设计给定控制桩位，用经纬仪放出穿越轴线。
2.2放线时同时放出工作和接收坑位置尺寸。
2.3在穿越至验收全过程中，随时使用经纬仪配合。
3、 降水
铁 路
铁 路
深井
深井
工作坑
接管坑
4、 开挖工作坑和接管坑
工作坑和接管坑设置在图纸给定套管长度外侧。工作坑选择在公路旁场地较宽广一侧，且在地面标高较低一侧。
依据套管穿越实际要求和顶管法施工需要，确定工作坑尺寸：
套管h3Hh2h1
套管
h3
H
h2
h1
长度L=I+3.5m
深度H=D+h1+h2+h3
其中：l — 套管长度
D — 套管外径 h1
h1 — 基础厚
h2 — 套管和基础间隙（通常为70~100mm）
h3 — 地面到套管顶高度
工作坑挖深，依据管沟挖深，再加0.5米
为了不损伤地下不明物，采取分次交叉挖探沟。先挖一个长17m、宽5m、深2.4m操作坑。用履带挖掘机，按放线轮廓挖出操作坑。
因为地下水位较高，预防工作坑塌方，操作坑采取侧面放坡，坡度为1:0.75。必需时，制作混凝土操作坑。工作坑部署，为确保安全施工，要对操作坑四壁采取护坡方法。
工作坑内设置管道轴线基桩、临时水准点，作为测量基准。用经纬仪复测穿越中心线和基地标高，基地误差±20mm。
集水坑设置：因为当地域地下水位较高，工作坑内有积水，工作坑形成后，在边缘处挖出一个1.5m×1m×1.5m集水坑集水。
接管坑设置：在穿越带对面，由人工配合履带挖掘机，挖一个砼套管出土接收坑，宽度为2m、长度为D+2×2.5m，深度比工作坑深0.5m。
吊车材料场发电机帐篷
吊车
材料场
发电机
帐篷
液压站
接收坑
积水坑
套管穿越地带（铁路）
套管
顶板
顶管机
靠背板
操作坑
排放积水：因为操作坑较深，有大量泥水，配置2寸泥浆泵1台、2寸水龙带50米、电缆线50米。施工时采取2
靠背板就位：靠背板在顶管坑内顶进方向对面，是顶进砼套管柱塞式液压缸支承面。靠背板必需垂直靠在后背桩前，其表面必需平行垂直顶进砼套管轴线，以确保顶进方向。
坑底土层承载能力应满足顶进钢管要求，钢管必需放在平稳轨道上。坑底要做成级配砂垫层500mm厚及现浇C20钢筋混凝土垫层300mm厚。该路轨基础要铺在钢筋混凝土基础上，导轨作用是稳定钢管并引导其按设计中心线和行程前进。两轨间距应依据管底距基础面保留10mm间隙而定，道轨采取38Kg/m铁轨。在路基后面捣制一个混凝土测量坑(1m3混凝土)。坑右侧设Φ20钢管铁爬梯一部，重量为100Kg。
因为穿越层为沙土叠层，既松软又易塌方。所以工作坑后背承载能力不够，必需对工作坑后背采取加强方法。为使顶力均匀传输给后背，先靠后背码好枕木，再在枕木前每隔300mm打一排桩，桩长8米，φ108×6钢管，打入地下3米。为了使顶力能够均匀传输给后背，用专制后靠板，它由两块2.5m×2m、δ=30mm钢板夹300mm×
6、 照明
顶管穿越施工昼夜进行，必需配置足够照明设施。
6.1 控制箱1套，配置60A漏电断路器1件、40A漏电断路器2件、2500w漏电断路器插排2件、四芯三相电缆线50米
6.2 场地照明：用3盏1000W碘钨灯供夜间照明，配置两芯电缆线100米
6.3 洞内照明：用1盏100W防爆灯供施工照明，两芯电缆线100米
7、 设备就位
顶管穿越设备运至现场，需40t吊车1台，15t长栏板车1台。
为确保顶管机平稳，在顶管机下面铺两根枕木，在其上面铺一张1.5m×2mδ10mm钢板，并用斜垫铁将顶管机找水平。
顶管机就位时安放高度，无须使液压缸中心和套管中心平齐，应和套管下三分之一处平齐。但顶管机水平度必需得到确保。
8、 安放套管
安放套管最关键是将管下铺垫物找平，在离顶管机2.2米处安放第一根枕木，共平行铺设四根枕木（全部卧于碎石或泥土中），宽度为2米
枕木铺设完成后，由放线工测出套管出入点中心线，就可将套管吊放到枕木上就位，要确保套管方向，吊装时应将套管上两条模板接缝其中一条放在最上面，使这条线和测量放出管线中心线一致。套管水平度可经过铺设枕木水平度得到确保，要用条式水平或水准仪进行复测，但不能够此为准，因为套管内外表面平面度不是十分正确，要综合考虑。
套管安放好后，用2块1500mm
9、 顶进
顶管作业前，必需用深井降水方法将水位降低，同时在整个顶管作业施工中，不间断降低穿越地段水位。
顶进过程中，利用设在集水坑内泥浆泵进行工作坑降水。
正常情况下顶进，顶第一节管时，每掏空500mm顶进一次，以确保套管正确度。顶第二节管时，每掏空1米顶进一次；以后管节每掏空2米顶进一
在顶进过程中，要安排专员在套管最前端，立即清除洞底预留土壤和洞壁上多出土壤，以确保套管承受均匀阻力，从而确保套管纵向方向和水平度。
要求顶板有很好刚性和强度，顶板变形会使套管后顶裂。顶板应用火车道轨制作，比较可靠，且顶进时应在顶板和套管间加垫胶皮。
10、 顶进偏差控制
10.1在工作坑内设置砼套管轴线基桩和临时水准点，作为操作时测量标志。套管轴线基桩和临时水准点应在工作坑一侧并牢靠埋入工作坑内，预防碰撞，如有异常，立即用地面基准点查对，查对使用水准仪。施工过程中对每根套管管顶标高全部要进行监测。
10.2套管顶进长距离后，要用塑料管监测套管顶进时水平和纵向偏差。顶进过程中应每顶进2米
需使用螺旋千斤顶（不宜用液压千斤顶）和枕木进行纠偏，将套管顶出空隙后，用枕木或竹跳板垫入空隙中，校正后撤出千斤顶和枕木，在进行顶进。
千斤顶砼套管
千斤顶
砼套管
枕木
枕木或竹跳板
当发觉套管出现向上错位时，只要在顶进过程中将套管底稍做超挖即可（通常向下调整是很轻易做到，但每次纠偏不能过多，不然易使套管接口处出现缝隙）。
六、质量管理
1、技术员兼质检员，负责技术质量管理；
2、操作坑深度要达成设计要求，它会直接影响工作管埋深及对公路保护作用；
3、严格控制掏土质量，不得超挖和斜挖；
4、确保套管顶进质量，套管顶进纵向、水平方向偏差不得超出顶长度1.5%；
5、行程许可偏差+10毫米，-20毫米②中心线许可偏差为20毫米
6、管子错口不得超出10毫米④对顶接头管子错口不得超出20毫米4.2.6测量要求
7、为确保顶管 工程少有误差，必需安装经纬和水平各一台，经过测量坑，每行程20-30cm时，对中心线偏差方向各测量一次，在正常顶进中，每顶进50-lOOcm测量一次，如一个顶管顶完后，重新测量一次管中心线和向度。
七、HSE管理
1、机组长为现场HSE管理第一责任人。
2、全部施工设施及人员全部不得超出甲方要求施工范围。
3、施工现场必需配置流动厕所和垃圾箱。
4、全部施工人员统一劳保着装，佩带安全帽。
5、施工场地四面必需用安全护板围好，路面设置安全警示牌。
6、在繁荣路段和关键道路施工，要采取封闭式施工。
7、操作坑必需用警戒带围好，专员观察操作坑四壁，发觉问题立即处理。
8、操作坑内立即排水，以免造成塌方。
9、液压顶管机油管接头要常常检验，预防松动，对泄露液压油、机油等要立即处理；
10、安全施工用电，场地用电必需用漏电保护器，掏土洞内用电必需用36v安全电器；
八、安全方法
顶管施工中，钢管顶进是整个施工过程中关键工序，应遵照《 建筑安装 工程安全操作规程》所要求条例，结合本 工程特点要做到以下几点：
1.开顶前安排好施工人员，组织好挖土机械、车辆、顶进设备，制订发生故障时应急预案，方便开顶后能不间断地连续作业，降低顶进阻力和行车干扰。
2.设置专员看护，立即掌握车辆经过情况。
3.火车经过时，提前用信号和千斤顶、油泵司机联络，临时停止顶进，同时通知全体工作人员避让至安全位置，立即清除线路上放置工具等构件，以确保行车安全。
4.贮备足够数量道渣、方木、草袋，组织好人力和工具，一旦线路发生变形，立即进行抢修加固。
5.工作坑夜间设置照明和红灯警示标志，工作坑台面应围挡严密，预防多种物件掉入坑内。
6.工作坑开挖时，要加临时支，严防坑壁上土下滑，确保人身安全，对作业坑周围进行栅栏加固，预防重物坠落伤人和砸坏设备。