顶管在油气管道穿越工程中应用

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1、顶管在油气管道穿越工程中应用　　摘要：顶管区别于大开挖管道穿越，具有施工周期短、避免干扰地上交通和活动，无拆迁和搬迁，环保、经济，是长输管道小型穿越工程主要施工方法之一。本文以临汾-霍州天然气管道穿越工程为例简要介绍手掘式顶管施工技术。关键词：管道穿越顶管施工技术中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1．工程概况临汾-洪洞-霍州天然气管道是山西省天然气南北主干管网的重要组成部分，管径D457mm，管道设计压力4.0Mpa，线路水平长度约64km。管线经过人口密集区、平原区、深沟、山地段，穿越工程量较大。采用手掘式顶管法穿越铁路、高速公路、一级公路、其它等级公路

2、、县乡道及乡村路、大型灌渠等共计50余处，总长1600余米。顶进套管采用钢企口钢筋混凝土排水管，铁路穿越套管规格为φ1550×3000×160，公路及其它穿越套管规格为φ1200×2000×100。本工程于2008年7月开工，2010年6月交付建设方使用。2．主要施工方法2.1顶管工艺流程7设计要求穿越管道的管顶距离铁路轨枕下面不得小于1.6m，距公路路面不得小于1.2m，在路边低洼处管道线路埋深不得小于0.9m。在满足上述要求的情况下，管顶覆土较浅。顶进时可以采用敞开式，即人工掘进施工法。其工艺流程为：场地平整—开挖工作坑—铺设碎石—铺设道木及导轨—安装顶管机—安

3、装套管—套管找正—测量校正—人工掘土、运土—顶进—检查测量校正—清理管中泥土—检查验收—穿越管道—管口封堵。2.2主要施工方法2.2.1工作坑开挖（1）一般地段平整场地尺寸为长25m×宽12m，一侧作为施工设备工作坑及材料堆放场，另一侧平整出一块4m×4m施工场地作为套管接收坑。对于深度较深的工作井，需进行设计，并采取相应的安全措施后方可作为工作坑。（2）根据设计给定的控制桩位，用经纬仪放出穿越中心轴线，并设定穿越中心桩、施工带边线桩，放出操作坑与接管坑的位置和开挖边线，撒上白灰线，同时保护好公路两侧中心线上的标志木桩。7（3）顶管作业坑应选在地面高程较低、障碍物较

4、少的一侧。可采用在工作坑四周打降水井或用集水坑收集地下水并用水泵排出。在工作坑底部铺设厚0.6m碎石垫层。如果土质松软，还需在工作坑左、右及背面浇筑混凝土加固。接收坑开挖深度及宽度根据设计图纸及现场实际情况计算确定。（4）当顶管长度超过100m时，可采取从两边同时向中间顶进，两边同为工作坑。2.2.2安装后靠背后靠背用方木和立铁组成，也可选用整体钢后背和枕木。后靠背受力面必须与顶进轴线垂直，靠背与工作坑井壁的空隙用砂浆或砼填实。2.2.3设备安装（1）常用设备包括：液压顶镐、发电机组、取土吊装设备、千斤顶、导链、水泵等。本工程铁路顶管液压顶镐为320T，公路顶管液压

5、顶镐300T。（2）设备安装包括顶管机支撑托架及推进轨道吊装，测量校正导轨面，安装导轨、顶搞安装、测量仪器安装、供浆设备安装等。导轨安装质量十分关健，两导轨应顺直、平行、等高，其坡度应与管道设计坡度一致，并应牢固。详见图2-1：顶管工作纵断面示意图。（3）顶镐安装完成并接通电源后对液压系统进行调试，每处作业准备2台顶镐。2.2.4顶进施工7（1）人工挖土掘进。采用经纬仪及水平仪控制中心线和高程，并以施工放线时布置的中心桩为基准进行导向控制。顶管前挖土是保证顶管质量及管上构筑物安全的关键。人工掘土空间狭小，使用工具类似于窄坑道作业，用铁锨和镐头挖土，手推土、电动葫芦运

6、土。人工掘土的特点是便于控制超挖。掘土范围控制：在铁路道轨下不得超越管端以外100mm，并随挖随顶，在道轨以外最大不得超过300mm。（2）顶进时，随时对顶进轴线进行测量，确保套管轴线与管道轴线一致。第一根管位置偏差不得超过管长的1.0%，每顶进500mm检查一次，正常后，每顶进1000mm至少检查一次，套管中心线偏差不得超过顶进长度的1.5%，否则应采取纠偏措施。（3）顶进粘土层时，会因含水率高，套管吸水磨擦阻力增大，或者是大管径套管顶进，磨擦阻力相对较大，这两情况均会造成无法顶进或将套管顶裂。这时需用触变泥浆进行减阻。触变泥浆由膨润土和水按一定比例搅拌均匀而成，

7、待充分吸水，膨润成胶体后用压浆泵通过管道预留的注浆孔压入管壁外侧形成润滑层，以减少顶进过程中的磨擦阻力。（4）顶管应连续作业，如间隔时间过长会造成无法顶进或套管因自重而向下扎头增加施工难度。2.2.5施工偏差校正7测量发现管位偏差达1厘米，一般应考虑校正，但对高程偏差的校正，应根据管道的设计坡度和头一节管子的走向，来确定校正方法。当根据头一节管子的走向预计可能自行恢复到设计位置时，不必校正。纠偏校正应缓缓进行，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调，以防产生相反结果。人工挖土顶进的校正方法主要有以下几种：（1）偏差为1～2厘米时，采用挖土校正法。此法是在管子偏向设计中心的