油气长输管道顶管穿越施工技术

油气长输管道顶管穿越施工技术

蒋伟

中石化江苏油建工程有限公司 江苏省扬州市 225000

摘要:我国土地面积辽阔,道路错综复杂,长输管线施工与公路铁路交叉的工程量巨大｡在面对公路､铁路等短距离穿越障碍情况下,常采用的处理方式是顶管穿越｡顶管穿越施工技术是最高效且经济的公路铁路穿越方式,不仅可以对障碍物进行保护,还可保证管线不受路面荷载的影响｡该文结合某工程案例探讨油气长输管道顶管穿越主要施工技术｡

关键词:顶管穿越;施工技术;长输管线

通过对油气长输管道施工要点的分析,采用顶管穿越方式穿越公路､铁路及小型河流,能够保证油气长输管道施工质量,获取理想的油气长输管道施工效果｡

1工程概况

工程实例顶管穿越长度为60m｡在施工过程中,需要穿越公路｡穿越段管线设置在河流冲洪积扇下游,周围岩层主要以亚黏土､粉细砂层为主,地基承载能力小,并且地下水位深｡顶管选用钢承口钢筋混凝土套管，套管管径依主管管径确定。单节长度2000mm，选用Ⅲ级管。执行标准《混凝土和钢筋混凝土排水管》（GB/T 11836-2009）的规定。标注为：钢筋混凝土套管 DRC Ⅲ 内径×2000 C型钢承口。套管接口内封堵采用专用橡胶圈，缝隙用沥青麻丝抹平。橡胶圈必须逐个检查，不得有割裂、破损、气泡、大飞边等缺陷，必须符合现行国家标准《预应力与自应力钢筋混凝土管用橡胶密封圈》的规定。顶管结束后，管节接口处用水泥砂浆将缝隙抹平。采用手掘式顶管时，应将地下水位降至管底以下不小于0.5m处，并应采取措施，防止其他水源进入顶管管道。管段封堵采用红砖Mu10、水泥砂浆M7.5砌筑。、套管距路面及坡脚的距离应满足地方管理部门要求，同时满足设计要求。隔离支架采用单支撑，间距1.5m，管端采用一组双支撑。

2长输管线顶管穿越施工技术

在长输管线顶管穿越施工之前,应该结合工程现场实际情况,科学制定施工计划｡在现有的长输管线顶管穿越施工设计中,即便没有明确表示建筑､管道之间距离,但是也不能表示不需要设有净距离,应该结合实际情况衡量检修和施工之间的距离｡油气长输管道除了需要保证其整体合理性之外,还要满足相关施工标准,低一级压力的管道和建筑物之间的净距离应该大于高一级压力管道与建筑物之间的距离,这样可以降低对输送压力的影响｡顶管机顶管穿越示意图见图1｡

图1顶管机顶管穿越示意图

2.1安装顶管设备

在顶管设备安装过程中,应该使用型钢结构的顶管进行,其安装要求在于:两导轨平行､等高､顺直,确保设计的导管坡度和纵坡度相统一｡在顶管安装过程中,允许偏差控制在1mm之内,轴线允许偏差应小于3mm,顶面高层允许偏差在3mm左右｡在顶管安装中,应该检查安装稳定性,如果存在偏差应及时处理,例如长输管道需要计算出应力､水力等数值,在实际操作中,应对管线穿越不良问题进行保护,追踪工程施工质量,及时找出存在的问题,统一处理｡

2.2主管道穿越施工

在检查完穿越管道后,需要在挖掘机的作用下,根据穿越主管道长度,实施穿越通道挖设,让其与操作坑连接,套管底部标高应高于管沟标底,这样有利于后续穿越､连接工作开展｡在实际操作中,利用焊接的形式把托管头安装在主管道前端,接受坑一段挂以低锚,安装卷场机｡在穿越主管道前,需要清理套管中的杂物,结合设计要求,在管道穿越之前安装一个塑料滑块｡通过使用吊管机,起吊主管将其安装在沟底,利用钢丝处理,带动主管穿越,拖入主管线到指定位置,切下拖管头｡在穿越主管线过程中,需要将其慢慢拖入到预定套管中,把拖头切下,主管绝缘电阻利用摇表进行检查,如果达不到设计要求,需要拖出管线,处理以后再拖入到指定套管中｡在检查通过以后,利用厚度为8mm的胶皮,将其安装在管线位置,对其进行封堵,利用水泥砂浆封堵管口,其外表则需要利用强度为C20的混凝土进行抹面,抹面厚度为25mm｡

3油气长输管道顶管穿越施工要点

3.1顶管穿越施工

在顶管施工过程中,需要利用千斤顶进行顶进处理｡固定千斤顶并使其方向与轴线中心位置保持一致,其作用点可以作为管道中心的垂直线,注意千斤顶位置是否对称,保证管道中心轴线和轴线的一致,安装油泵并使用,应满足具体操作要求｡在实际施工中,结合工程现场实际情况,顶管方式有千斤顶顶管法和泥水平衡式顶管法｡其中,千斤顶顶管法也就是指利用千斤顶当做原动力的一种顶管方法,而泥水平衡式顶管是一种以全断面切削土体，以泥水压力来平衡土压力和地下水压力，又以泥水作为输送弃土介质的机械自动化顶管施工法。

3.2顶管工程计算

在顶管工程计算过程中,一般会采用两种方法,一个是卸荷拱法,另一个是无卸荷拱法,其中,卸荷拱法适合应用在隧道工程中｡在使用卸荷拱法时,需要在原状土中顶管上,利用覆土作用在管道上的垂直土荷载,计算出土层内产生的自然卸荷拱荷载,结合拱轴相关理论,卸荷拱上界面自然形成抛物线

(1)

卸荷拱的高度h₁按下式计算

(2)

式中,f_k表示的是土壤的坚实系数;a₁为卸荷拱最大半径｡在根据卸荷拱来计算土荷载过程中,f_k应该满足不小于0.6的要求,并且顶管覆土深度H应该大于2h₁｡经过实践得知,H可以适当缩小,但是应该大于1.3h₁｡在这种情况下,管道上垂直土荷载需要根据管顶高h₁计算土柱,在计算过程中,可以不用思考地面活荷载影响,顶管总垂直土荷载按照以下公式进行计算

(3)

式中,γ_s表示的是土的单位容重(kN/m3);D₀表示的是管道外直径(m)｡在当顶管工程无法满足f_k大于0.6(土壤的坚实系数)和H大于2h₁的情况下,需要按照顶管以上所有覆土计算土柱压力,管顶垂直土荷载计算公式为顶管在砂石､卵石等土层中,或者穿越河底软土层,将不能形成卸荷拱,在这种情况下,顶管垂直土荷载应该按照公式(4)进行计算｡在顶管处于地下水位以下的情况下,需要适当降低地下水位｡由于地下水位比较高,将会产生流沙,如粉砂､细砂等｡水位应适当降至到顶坑坑底以下的100cm左右位置,尽可能避免在雨季施工｡在顶管以上土层为饱和水土层的情况下,将无法形成卸荷拱,不能按照按普罗托基亚卡诺夫理论计算顶管顶力｡

4结论

油气长输管道工程作为一项多学科结合的系统性工作,在管道施工建设中,相关人员应全面改善工程施工质量,按照施工要求,对工程现场地质､水文等情况进行检查,选择适宜的施工技术和设备,保证管道施工质量｡但是在实际施工过程中,由于施工难度大,一旦操作不当,将会引发严重的施工问题｡而顶管穿越技术的出现,给无拆卸施工工作的开展提供了可能,促进油气长输管道施工工作顺利进行｡在实际操作中,需要熟练掌握油气长输管道顶管穿越施工要点,选择适宜的施工技术,将其价值全面发挥,保证油气长输管道工程稳定发展｡

参考文献

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