1、天燃气管道（川渝地区）中小型穿跨越施工技术简述编写人：芦立江，刘鹏飞，冯天亮1一般工程穿越概况川渝地区一般天燃气管线多可能穿越中小型河流、铁路、公路、高速路等。2穿越地段自然概况川渝地区河流、沟壑穿越地质为粉质粘土、淤泥及夹杂小的鹅卵石。其河流一般采用大开挖方式，铁路、公路、高速路等一般采用顶管穿越。3河流穿越的施工方法对于穿越河流，多采用围堰导流法施工。施工程序如下:施工准备测量放线便道修筑围堰施工涵管安装作业带开拓管道预制管沟开挖管线就位管沟回填地貌恢复3.1施工准备3.1.1施工前应对现场道路、地形地貌及河水流量进行详细的踏勘。了解当地气候及河水的涨落情况保证穿越施工万无一失。3.1.2
2、水流量大的河流穿越要尽量避开雨季施工。若在雨季施工则一定要注意听取天气预报，选择晴天施工。3.1.3施工前要征得河道、规划、环保、国土等相关部门得认可并取得相应协议后方可施工。3.1.4提前3天将开挖时间等信息通知河流下游可能受到影响的居民，使之做好相应准备。3.1.5技术部门编制具体穿越方案，确定超占地尺寸，有征地人员提前联系好超占地征用事宜。3.1.6对施工人员进行技术交底，使之熟悉施工方案。3.1.7开始施工前要先按照施工方案准备好施工需要的材料。3.2测量放线3.2.1测量放线时，应根据施工图设计得穿越控制桩及线路定位桩坐标点，引出相对坐标点和标高，测量、放出管沟中心线、沟宽位置。3.
3、2.2针对设计不同的稳管段、弯头处及护岸堡坎处，进行放线并作出标记。同时，应根据施工方案确定的围堰堰体、组焊场地的位置、几何尺寸和施工场地平面布置，一并放线标记。3.2.3将设计交付的控制桩引出作业带并加以保护。3.3便道修筑根据现场踏勘情况，用推土机推出一条施工便道将河流穿越两岸与主要交通道路连接起来，以便各种设备、机具及材料能及时进入施工现场。便道宽度一般不小于6m。如土壤承载力较差，可在道路上铺垫道木、碎石层等。3.4导流涵管的安装3.4.1根据河流和沟渠穿越段的流量情况确定导流横断面积，并以此来确定所需涵管的截面积和数量。3.4.2根据穿越地段的土质情况和管道埋深，确定需要河流上游和下
4、游两道围堰之间的距离，一般在15-20米左右。3.4.3围堰与导流涵管的安装可结合起来进行。上下游拦水坝均采用编织袋装土砌筑，如果坝较单薄，可以沿坝（间隔2m）打钢钎，对坝体进行加固。考虑到坝的防渗功能，可在两条坝的迎水面上用无纺布作防渗层。3.4.4围堰和导流涵管安装完毕后，用潜水泵将围堰内的水抽出，对穿越地段进行晾晒。3.5作业带开拓3.5.1根据管道的埋深和地质情况，对地面高度进行削减，使沟底到设备站位处水平面的高度为3米左右。3.5.2用挖掘机将穿越段内挖出的土倒放到河渠外的作业带内，留出设备作业空间。3.6管段组焊及无损检测3.6.1布管及组对管子布管及组对严格按油气长输管道工程施工
5、及验收规范（GB 50369-2006）的要求执行。水下穿越管子应尽量选取质量较好，长度较长的钢管，以减少中间环形焊缝。组对时应尽量选取管子端部椭圆度相近的管子组对。3.6.2无损检测穿越管段所有环形焊缝应进行100X射线检查和100超声波检查。X射线和超声波检验应达到石油天然气钢质管道无损检测（SY/T 4109-2005）中的级标准为合格。3.7管段焊接穿越管段焊接，焊接工艺应符合业主下发的焊接工艺评定。焊接要求应符合国标工业金属管道工程施工及验收规范（GB 50235）中有关部分的要求。3.8管道防腐穿越管道防腐、现场补口、补伤施工及检验要求应符合设计图纸要求。3.9管沟开挖3.9.1管
6、道开挖时，应与相关部门密切配合，确保施工过程中的安全。带水爆破应采取小药量钻孔爆破的方式（围堰施工时采用人工开凿），正式爆破前，应进行试爆，同时进行检测和计算，根据飞石抛掷距离、震波影响等因素确定合理的药量、布孔方式：靠近公路的基岩段开挖采取人工开凿方式进行施工。3.9.2陆上管沟开挖采用以机械开挖为主、人工为辅的管道开挖方式。3.9.3管沟开挖过程中，应经常检查管沟开挖尺寸，确保管沟成型质量。水下管沟验收质量要求：（1）管沟应平、直；（2）主河床内管沟在超挖填垫达到设计标高基础上，实际中心线各点高程负偏差应小于0.2m，不允许出现正偏差；（3）实际管沟中心线偏移不得超过设计的0.2m；（4）
7、管沟实际宽度最小应保证设计管中心线两侧各1.0m。3.9.4当施测管沟平面和纵、横断面图，并排除沟内孤石等障碍，管沟成型质量经验收符合要求后才允许下管就位。3.10下沟预制管段下沟采用多台吊管机配合作业，整体吊装到河道管沟中。下沟前对防腐层进行电火花检漏，合格后下沟。3.11回填3.11.1管道回填前，检查管道埋深，合格后再回填。3.11.2回填前要确定阴保施工单位和光缆安装单位已各自专业的安装工作。3.11.3对于现浇混凝土稳管段的基岩管沟，在管段下沟前，对基岩段超挖部分采用草袋装土间隔5m填垫至设计标高，管道下沟后，再现浇混凝土和回填原河床质。3.11.4对于混凝土加重块稳管段的管沟，在加
8、重块稳管就位完毕后，采用细砂小卵石回填至高出管顶标高约0.2m，最后利用原河床质回填，恢复原貌。3.11.5对于两岸基岩段管沟，管道下沟前，采用细沙、粉土对超挖部分填垫，管道下沟后采用细沙、粉土回填至管顶约0.2m，最后利用原河床质回填，恢复原貌。3.12地貌恢复及水工保护3.12.1管道安装就位、回填后，先作业带所处的河床恢复至原样，然后将主河槽内的围堰和导流涵管拆除，恢复河道中水流。3.12.2按照图纸要求对河流穿越处作水工保护。3.12.3地形地貌如不能完全恢复，应征得水利和地方管理机构的认可，并做好一次性处理，并办理有关的手续。4顶管穿越施工公路铁路等穿越一般为顶管穿越4.1施工方法根
9、据施工图，首先在公路铁路等两侧放出管道中心线，确定入出土点位置并开挖操作坑和接收坑。将轨道、千斤顶安装就位，吊装套管、工具管，安装顶铁，开启液压千斤顶顶进套管，每顶进一定行程，退回顶缸，操作人员进入套管内挖土外运，然后加入顶铁或套管继续顶进，循环作业，直至套管顶至对面接收坑；拆除设备，清理套管内余土，进行主管穿越。4.2施工工艺流程图4.3施工技术措施4.3.1施工准备（1）组织施工人员熟悉施工图，进行技术交底。（2）与公路、铁路等主管部门联系，了解穿越地段地下障碍物情况，按照路政部门的要求办理穿越施工手续，并按要求设置相应的警示标志。（3）现场确定超占地使用范围，并与当地政府联系获得土地使用
10、许可。（4）必要时修筑一条从公路、铁路等旁通往作业带的便道，便于设备、材料运输。4.3.2测量放线（1）根据交桩记录、测量成果表、施工图复测设计桩的位置和高程。（2）确定入土点和出土点的位置，核实穿越长度。（3）放出管道中心线、施工作业带边线、操作坑及接收坑开挖边线和超占地边界线，撒上白灰。（4）将设计桩平移至施工作业带边线内1m的位置，并加予保护。4.3.3场地平整及施工便道修筑（1）清除施工作业带内影响施工机具通行或施工作业的石块、杂草、树木、构筑物等，沟、坎应予平整，有积水的地势低洼地段应排水填平。（2）根据现场情况，修筑从公路、铁路等到施工作业带的便道，连接处应平缓，减少对公路、铁路等
11、基础的损坏。4.3.4作业坑开挖（1）在公路、铁路等两侧分别开挖操作坑和接收坑，其中操作坑置于地势较低的一侧。操作坑长5m，宽4m，深度由设计管底高程及基础厚度而定，即管底高程减去轨道及基础厚度即为操作坑坑底标高。接收坑长4m，宽3m，其深度比设计套管底标高低300mm。（2）作业坑背部处理成垂直状，误差小于5，并根据土质情况，后背墙采取相应的支撑措施，用枕木排靠紧后背坑壁，枕木排与千斤顶之间用钢板作承力板，钢板面积不小于1.5m1.5m。当作业坑背部承力土壤性能较差时，采用适当的加固措施，如增加混凝土靠背墙等。作业坑侧壁坡比依地质状况而定，坑底抄平夯实，平整度不超过50mm，坑底基面铺垫枕木
12、，沿穿越轴线做成图纸要求的穿越坡度。当地地下水位较高且采用高压水枪清理顶进土，可在适当位置设0.60.61m3集水坑集水，用潜水泵提升排放。坑上口边沿设挡土堰，以防地表水汇入坑内。地质不良处坑边用钢板桩挡土，防止沟壁坍塌。4.3.5设备安装顶管穿越施工设备主要包括千斤顶、工具管、顶铁等。（1）千斤顶千斤顶是顶管的动力来源，一般用两个千斤顶和轨道组合而成，以确保轨道轴线和千斤顶轴线平行。（2）工具管工具管置于首节套管端部，由外筒节、环梁和肋板三部分组成，外筒节套于套管外部，端部呈2030，宽度150200mm。工具管的主要功能是切土，减小顶进阻力，防止塌方。（3）顶铁顶铁包括环形顶铁和U型顶铁两
13、种。环形顶铁安放在套管端面处，其内、外径尺寸要与管端面尺寸相适应，厚度300500mm。其作用是使U型顶铁传来的顶力较均匀地分布到被顶管端面上，以免管端面顶坏。U型顶铁是在顶管过程中调节间距的垫铁。1外筒节 2筋板 3环梁 4套管（4）设备安装操作坑经测量合格后，安装千斤顶等设备，测量校正导轨面，确保施工精确度。用吊车将套管轻放在导轨上，使液压顶管器活塞的中心线与套管的中心线在一条直线上，中间加上环形顶铁和U型顶铁，套管端部加工具管，套管端面垂直顶管中轴线，液压顶管机与后背墙靠紧。4.3.6顶管作业（1）顶进即把套管沿导轨推顶到已挖好的土洞内的作业，顶进操作要坚持“先挖后顶，随挖随顶”的施工原
14、则。（2）挖土：顶管方向和高程的控制，主要取决于挖土操作，工作面上挖土不但影响顶进效率，更影响质量控制，这就要求必须对挖土进行严格控制。（3）工具管接触或切入土层后，应自上而下分层开挖。（4）在允许超挖的稳定土层中正常顶进时，管下部135范围内不得超挖；管顶以上超挖量不得大于15mm。（5）根据土质情况，工作面向前挖至0.10.2m时，顶进一次，挖出的土要及时外运。（6）开挖后要及时顶进，及时测量，可使顶力限制在较小的范围内。（7）千斤顶顶进一个冲程后，千斤顶复位，在环形顶铁和千斤顶间加入适当的U型顶铁，然后继续顶进。顶铁安装应平直，顶进时严防偏心，以免使顶铁崩出伤人。顶进时注意油压变化，发现
15、不正常时立即停止顶进，并检查原因。千斤顶活塞伸出长度应在规定范围内，以免损坏千斤顶。在整个顶进操作中应坚持连续作业，若顶进间隔时间过长，土拱容易下塌，使顶力增大。（8）运土：运土采用双轮小推车，先将土从套管内用小推车运至操作坑，然后用桁吊从操作坑提升至地面外运。（9）地下水位高的地段进行顶管之前，应设置井点降水。1 混凝土套管2 环型顶铁3 U型顶铁4 千斤顶5 桁吊6 后背墙7 轨道8 垫层顶管穿越示意图4.3.7设备吊拆套管顶至接收坑后，穿越完毕，吊拆设备，清除管内余土，经测量合格后进行主管穿越。4.3.8穿越管预制（1）在穿越套管之前，根据设计要求，选择主管，进行布管，然后用外对口器进行
16、组装，组装应在穿越一侧进行，主管道长度应大于套管长度4m以上，且应是整根管。（2）组装焊接技术要求与一般地段相同。（3）组焊完毕后严格按照设计规范进行X射线探伤，质量达到规范和设计要求。（4）探伤合格后，按设计要求进行防腐补口。（5）按设计和规范要求，对组焊完的管道进行单独试压。在管段两端加封头、进水阀、放空阀和压力表，进行水压试验。4.3.9主管的穿越（1）将已试压合格的管段用两台吊管机吊入沟内，按设计图纸要求安装好塑料滑块及用于将主管道穿进套管的钢支撑架，缓慢地穿入套管中。管箍卡耳轮架螺栓导向轮卡耳轮架管箍导向轮螺栓滑轮钢支撑架安装示意图可采用两台吊管机同时配合，先利用吊管机把管段上装钢支
17、架的一端搁置到水泥套管内，用机械的方法进行穿越，一台吊管机停置在穿越管沟（引沟）边，另一台吊管机在靠后的位置，然后发动推土机进行牵引。具体的穿越示意图见下图吊管机D80拖拉机牵引穿越主管段细土袋管道滑轮钢支撑套管管沟塑料滑块 穿越示意图（2）按设计要求进行套管与主管之间的封堵工作和阴极保护工作。4.3.10回填、恢复地貌（1）在穿越主管工程完毕后，应进行回填，靠近公路、铁路等侧的回填土应夯实，恢复边沟、排水沟等道路设施。路旁有电缆线或管道的应按图纸的要求进行相应防护后回填，并恢复至原地貌。（2）将穿越施工中留下的废钢铁、防腐材料、污水、油迹及其它废弃物等全部清除。4.4质量控制4.4.1顶管的
18、质量要求（1）上下偏差：钻进长度在30m以内的套管，偏差不应大于100mm；钻进长度在3042m以内的套管，偏差不应大于150mm；钻进长度在42m以上的套管，偏差不应大于200mm。（2）水平偏差不应大于套管长度的2%。（3）顶管中心线允许偏差不得超过顶进长度的1.5%，顶进位移纠偏时，每次纠偏角度不宜过大，可根据管径、顶进长度和土质情况确定，一般在520之间为宜。4.4.2顶管质量的检测管节在顶进时，必须对顶进管段中线的方位及高程严格控制，以保证顶管的质量。顶管时的中线容易产生方位和高程上的偏差。其原因有以下几个方面：（1）由于两侧千斤顶的顶力不对称，或后背发生倾斜，造成中线左右偏离。（2
19、）由于顶力作用点和管中线不一致，造成中线左右偏差。在前方挖土时，管底超挖而使高程起伏的不均现象。（3）顶管的端面或后背上下部位的土壤承载力相差较大。（4）导轨安装有较大误差。（5）顶铁制造质量差，受力后变形。根据设计要求，工作坑的方位、高程、标定管道中心线、设定临时水准点等，都要进行精心测量，开始顶进的首节测量非常重要，首节管顶进好坏、方位是否正确直接关系到顶进的质量。对每节管吊装下坑组对时，要及时进行相关的测量，并在正常顶进13米时就应测量一次，管线位置发生顶偏移时，要及时采取校正措施。4.4.3顶管质量控制（1）顶管高程的控制，可在顶坑中悬空固定水准仪，在顶管首端设立十字架。每次测量时，若
20、十字架在管首端的相对位置不变，水准仪的高程亦固定不变，只要量出十字架交点偏离的垂直距离，就可读出顶管的高程偏差。若水准仪从坑外引进绝对高程，那么顶进管段的各点高程也可推测出来。顶管时的方位偏差，可在坑上面引出中线，在中线方位的两点向坑内吊设两根垂球线，若管首端通过中心点的垂球线和上两垂球线在一条直线上，则顶管方位是准确的，否则存在偏差。（2）对管内工作面已挖成形，要由专检人员进行质量检验符合要求后，方准进行顶进作业。（3）对含水量大的粉土、砂土、砂砾土挖土后不能形成土拱，可采取润滑处理，以减少管壁与土壤的摩擦。采用触变泥浆可减少顶管顶力达2/3左右，同时在松散的土层中顶进，用它可对管周围土质起
21、到加固作用。防止土拱的坍塌。触变泥浆是一种由特殊粘土（高岑土，有称膨润土）掺合2-3%的碳酸钠而成，为了增加上述触变泥浆凝固后的强度，又掺入凝固剂（石膏）。但使用凝固剂时，还必须同时掺入少量缓凝剂（工业六糖）和塑化剂（松香酸钠）。应用触变泥浆顶管时，在管前方外缝隙处加前封闭管，在工作坑管外壁缝隙处加后封闭圈。泥浆调剂后通过压缩空气经压浆罐，输浆管、分浆罐及喷浆管等送至管外壁四周。形成一个泥浆环。4.4.4顶管偏差校正在顶管过程中校正偏差是保证顶管质量的有力措施，偏差是逐渐积累起来的，也只有逐渐校正过来，偏差过大校正就很困难，因而在顶管过程中应勤校测，发现偏差及时校正。校正的方法分坑内和管端面纠
22、偏这两类方法，具体作法如下：（1）挖土校正法：在管子偏向设计中心的一侧适当超挖，而在相对的一侧不超挖或留坎，使管子在继续顶进中，逐渐回到设计位置，校正中不得猛纠硬调，以防产生相反结（2）顶木校正法：当偏差大于20毫米或者用挖土法校正无效时，可用圆木或方木一端顶在管子偏离设计中心的一侧管壁上，另一端装在垫有钢板或木板的管前土壤上，支架稳固后开动千斤顶，利用顶进时顶木斜支管子所产生的分力，使管子得到校正。（3）千斤顶校正法：这种矫正法基本上同顶木校正法，即用小千斤顶接一短顶木，利用小千斤顶的顶力使管位得到校正。（4）加垫块校正法：即在顶管末端与顶铁间的适当位置垫上一块相应厚度的楔形钢板，使顶铁和管
23、间形成一角度，顶进时可使被顶管得到纠正。5穿越工程降水5.1概述管道施工中，管线经常要穿越公路、河流等在地下水位高，软土质受振动易液化的地段，使管沟或基坑形成十分困难，多采用轻型井点降水工艺，是解决上述问题的有效措施。基本原理是通过连续抽取地下水，使施工区域内的地下水位降低到管沟或基坑底以下，从而保证施工作业能在地下水位线以上正常进行。5.2原理和适用范围5.2.1原理通过真空泵或射流泵，造成一定的真空，使地下水位能连续不断地经过井点管和汇水管引到地面，并排往施工区域外，使每根井点管周围形成一个降水漏斗。由于许多降水漏斗曲线的重迭，可引起原地下水位的成片下降，如下图所示。井点降水布置应用时可通
24、过调整井点管的长度和按排井点降水的层数，使地下水位能够比较稳定的保持在设计所要求的高程，以满足不同施工深度的要求。根据管沟需降水的长度，可一段降水，也可分段交替进行降水；即一段在回收井点系统，回填管沟；另一段在抽取地下水；还有一段在安装井点系统。5.2.2适应范围和布置形式5.2.2.1轻型井点降水适用于受振动易液化和易形成流沙。5.2.2.2在管道工程施工中，根据不同的地形、地质和要求，常用的布置形式有四种：（1）在管沟或基坑的宽度不超过6m并降水期要求较短时，可用单边降水；（2）在管沟或基坑宽度大于6m时，可采用双排井点降水；（3）当管沟或基坑一端近水源处渗水量较大时可采用“U”形井点布置
25、法； （4）根据水文地质情况、基坑或管沟形式及施工特点，也常可采用矩形、多边形的封闭布置法；5.3工艺程序5.3.1测量放线根据施工现场具体情况放出降水区域和施工占地边界线。5.3.2修筑降水平台根据工程量和地质条件，配备相应的推土机和人员，按边界线推地下水位以上的表土，使其形成一个安装降水设备操作平台。5.3.3安装井点设备（1）布汇管、稳泵组、发电机就位。（2）定井点孔位，冲井点孔，下井点管，填中粗砂，到距离地面0.5m。（3）用吸水软管连通井点管，汇管、泵组并卡紧使其形成一个密封系统。同时接通电源。（4）抽排地下水对已安装好的井点组进行检查，安装正确，供用电设备符合安全规范要求后灌水。通
26、电调试至真空表值在0.09MPa上下时，打开泵组通向汇管的闸阀，使其投入抽水。并随时观察真空表的变化情况，以判断地下水位情况和井点系统的工作情况。（5）打探井在管沟中心两侧打探井二个，观察地下水位下降深度。（6）开挖管沟正常抽水一段时间后，待地下水位稳定在管沟或基坑底设计标高0.5m以下后，即可设计和规范要求开挖管沟和基坑。（7）在管线安装完毕，并检查验收合格后，可边起井点管边回填管沟。5.4施工要点（1）井点泵组，汇水管的轴心高程尽量接近地下水位高程，以便提高有效降水深度。（2）滤管的滤层应保持完好，安装时避免直接压入。尽量保持滤管高程一致。（3）冲井点管孔直径不小于300mm，深度比井点管深0.5m，并冲到要求深度时稍停，使细土上反。（4）冲孔水枪起出后要立即将井点管放入，并保持露出地面300安泽长子段线路第四标段500mm左右，左右一致。（5）各接头密封可靠，没有漏气现象。（6）将抽出的水外排到抽水影响半径以外的区域。综上所述，为浅析天燃气管道（川渝地区）中小型穿跨越施工技术，有不妥之处请指正！
