葉隆長

(中交第四公路工程局有限公司，北京 100022)

通過對(duì)油氣長輸管道施工要點(diǎn)的分析，采用頂管穿越方式穿越公路、鐵路及小型河流，能夠保證油氣長輸管道施工質(zhì)量，獲取理想的油氣長輸管道施工效果。

1 工程概況

工程實(shí)例頂管穿越長度為30 m。在施工過程中，需要穿越公路和鐵路。穿越段管線設(shè)置在河流沖洪積扇下游，周圍巖層主要以亞黏土、粉細(xì)砂層為主，地基承載能力小，并且地下水位深。在實(shí)際施工建設(shè)中，為了避免造成地下水沖刷地基，需要將管道鋪設(shè)在厚度為400 mm的卵石墊子層，卵石粒徑小于10 mm。在管線施工時(shí)，管線長度為29.4 m，縱坡在20%左右，管線都采用埋地敷設(shè)方式，管道順著地形坡度由西到東、由南到北進(jìn)行鋪設(shè)。在設(shè)計(jì)中，要求施工過程不可存在倒坡，管頂覆土應(yīng)大于1.5 m。因?yàn)樵摴こ檀蟛糠止芫€鋪設(shè)在戈壁荒灘，要想保證工程質(zhì)量，需要做好配水管線設(shè)計(jì)工作，將管線鋪設(shè)在地下，管線覆土厚度不得低于1.5 m。要想在今后管道檢查和管理中，及時(shí)找到管線鋪設(shè)位置，需要在管線每間隔400 m的位置設(shè)有一個(gè)電子標(biāo)識(shí)器。

2 長輸管線頂管穿越施工技術(shù)

在長輸管線頂管穿越施工之前，應(yīng)該結(jié)合工程現(xiàn)場實(shí)際情況，科學(xué)制定施工計(jì)劃。在現(xiàn)有的長輸管線頂管穿越施工設(shè)計(jì)中，即便沒有明確表示建筑、管道之間距離，但是也不能表示不需要設(shè)有凈距離，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況衡量檢修和施工之間的距離。城市燃?xì)夤艿莱诵枰ＷC其整體合理性之外，還要滿足相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)，低一級(jí)壓力的管道和建筑物之間的凈距離應(yīng)該大于高一級(jí)壓力管道與建筑物之間的距離，這樣可以降低對(duì)燃?xì)廨斔蛪毫Φ挠绊慬1]。頂管機(jī)頂管穿越示意圖見圖1。

2.1 安裝頂管設(shè)備

在頂管設(shè)備安裝過程中，應(yīng)該使用型鋼結(jié)構(gòu)的頂管進(jìn)行，其安裝要求在于：兩導(dǎo)軌平行、等高、順直，確保設(shè)計(jì)的導(dǎo)管坡度和縱坡度相統(tǒng)一。在頂管安裝過程中，允許偏差控制在1 mm之內(nèi)，軸線允許偏差應(yīng)小于3 mm，頂面高層允許偏差在3 mm左右。在頂管安裝中，應(yīng)該檢查安裝穩(wěn)定性，如果存在偏差應(yīng)及時(shí)處理，例如天然氣管道需要計(jì)算出應(yīng)力、水力等數(shù)值，在實(shí)際操作中，應(yīng)對(duì)管線穿越不良問題進(jìn)行保護(hù)，追蹤工程施工質(zhì)量，及時(shí)找出存在的問題，統(tǒng)一處理[2]。

2.2 千斤頂油泵安裝探討

在使用千斤頂時(shí)，需要將其固定在支架上，和管線中心位置處于垂直對(duì)稱狀態(tài)，其作用點(diǎn)在于給管線設(shè)立一個(gè)垂直線，并查看與千斤頂位置是否對(duì)稱，保證管道中心軸線和軸線之間處于相同位置。在安裝油泵過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照要求進(jìn)行操作，在頂管施工時(shí)，采用的油泵和千斤頂相迎合，在完成油泵安裝工作后，需要及時(shí)調(diào)試處理，注意運(yùn)行速度，在油泵和接觸位置相融合時(shí)，再調(diào)整運(yùn)行速度。在頂進(jìn)過程中，如果油壓突然發(fā)生變化，應(yīng)該停止操作，檢查問題所在，在處理以后再進(jìn)行頂進(jìn)。

2.3 丁鐵使用及安裝

在安裝丁鐵過程中，需要保證軸線對(duì)稱平行于管線。在軸線、頂管和丁鐵之間、丁鐵與丁鐵之間不得存在雜物。頂進(jìn)過程中，在丁鐵上方和后側(cè)不可站有操作人員，隨時(shí)對(duì)頂進(jìn)情況進(jìn)行檢查，利用緩沖材料進(jìn)行處理，在頂力大于管節(jié)抗壓強(qiáng)度的情況下，將U型丁鐵安裝在管端[3]。

2.4 主管道穿越施工

在檢查完穿越管道后，需要在挖掘機(jī)的作用下，根據(jù)穿越主管道長度，實(shí)施穿越通道挖設(shè)，讓其與操作坑連接，套管底部標(biāo)高應(yīng)高于管溝標(biāo)底，這樣有利于后續(xù)穿越、連接工作開展。在實(shí)際操作中，利用焊接的形式把托管頭安裝在主管道前端，接受坑一段掛以低錨，安裝卷場機(jī)。在穿越主管道前，需要清理套管中的雜物，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，在管道穿越之前安裝一個(gè)塑料滑塊。通過使用吊管機(jī)，起吊主管將其安裝在溝底，利用鋼絲處理，帶動(dòng)主管穿越，拖入主管線到指定位置，切下拖管頭。在穿越主管線過程中，需要將其慢慢拖入到預(yù)定套管中，把拖頭切下，主管絕緣電阻利用搖表進(jìn)行檢查，如果和設(shè)計(jì)要求不相同，需要拖出管線，處理以后再拖入到指定套管中。

在檢查通過以后，利用厚度為80 mm的膠皮，將其安裝在管線位置，對(duì)其進(jìn)行封堵，利用水泥砂漿封堵管口，其外表則需要利用強(qiáng)度為C20的混凝土進(jìn)行抹面，抹面厚度為25 mm。頂管穿越施工流程示意圖見圖2。

3 油氣長輸管道頂管穿越施工要點(diǎn)

3.1 頂管穿越施工

在頂管施工過程中，需要利用千斤頂進(jìn)行頂進(jìn)處理。固定千斤頂并使其方向與軸線中心位置保持一致，其作用點(diǎn)可以作為管道中心的垂直線，注意千斤頂位置是否對(duì)稱，保證管道中心軸線和軸線的一致，安裝油泵并使用，應(yīng)滿足具體操作要求。在實(shí)際施工中，結(jié)合工程現(xiàn)場實(shí)際情況，頂管方式有千斤頂頂管法和水平螺旋鉆機(jī)頂管法。其中，千斤頂頂管法也就是指利用千斤頂當(dāng)做原動(dòng)力的一種頂管方法，而水平螺旋鉆機(jī)頂管法則是利用水平螺旋鉆機(jī)鉆進(jìn)的方法。在實(shí)際施工中，需要結(jié)合工程設(shè)計(jì)的控制樁位，利用全站儀等設(shè)備進(jìn)行穿越軸線測量，操作坑位置一般設(shè)置在給定套管位置外側(cè)，選擇在道路兩側(cè)平攤位置進(jìn)行操作。在接收坑開挖過程中，一般和操作坑開挖流程相同，需要做好測量放線和支護(hù)操作工作，接收坑位置需要設(shè)定在給定套管位置外側(cè)，形狀以矩形為主，坑底尺寸為4 m×4 m，坑底根據(jù)地段埋設(shè)深度進(jìn)行確定[5]。在穿越鉆孔施工中，鉆孔頂進(jìn)混凝土套管每根長度和鉆桿長度保持一致，每節(jié)套管設(shè)置位置應(yīng)準(zhǔn)確無誤，鉆進(jìn)1.5 m以后需要對(duì)鉆孔位置進(jìn)行檢查，查看是否存在偏鉆現(xiàn)象。如果存在，應(yīng)該及時(shí)調(diào)整鉆機(jī)。在管套密封處理過程中，混凝土套管接縫位置應(yīng)采取涂刷石油瀝青麻絮施工方法，套管內(nèi)部下端60°應(yīng)平整無雜物，保證主管施工工作順利進(jìn)行。

3.2 頂管工程計(jì)算

在頂管工程計(jì)算過程中，一般會(huì)采用兩種方法，一個(gè)是卸荷拱法，另一個(gè)是無卸荷拱法，其中，卸荷拱法適合應(yīng)用在隧道工程中。在使用卸荷拱法時(shí)，需要在原狀土中頂管上，利用覆土作用在管道上的垂直土荷載，計(jì)算出土層內(nèi)產(chǎn)生的自然卸荷拱荷載，結(jié)合拱軸相關(guān)理論，卸荷拱上界面自然形成拋物線

(1)

卸荷拱的高度h1按下式計(jì)算

h1=a1fk

(2)

式中，fk表示的是土壤的堅(jiān)實(shí)系數(shù)；a1表示意義見圖3。

在根據(jù)卸荷拱來計(jì)算土荷載過程中，fk應(yīng)該滿足不小于0.6的要求，并且頂管覆土深度H應(yīng)該大于2h1。經(jīng)過實(shí)踐得知，H可以適當(dāng)縮小，但是應(yīng)該大于1.3h1。在這種情況下，管道上垂直土荷載需要根據(jù)管頂高h(yuǎn)1計(jì)算土柱，在計(jì)算過程中，可以不用思考地面活荷載影響，頂管總垂直土荷載按照以下公式進(jìn)行計(jì)算

Gy=γsh1D0

(3)

式中，γs表示的是土的單位容重(kN/ m3)；D0表示的是管道外直徑(m )。

在當(dāng)頂管工程無法滿足fk大于0.6(土壤的堅(jiān)實(shí)系數(shù))和H大于2h1的情況下，需要按照頂管以上所有覆土計(jì)算土柱壓力，管頂垂直土荷載計(jì)算公式為

Gy=γsHD0

(4)

頂管在砂石、卵石等土層中，或者穿越河底軟土層，將不能形成卸荷拱，在這種情況下，頂管垂直土荷載應(yīng)該按照公式(4)進(jìn)行計(jì)算。

在頂管處于地下水位以下的情況下，需要適當(dāng)降低地下水位。由于地下水位比較高，將會(huì)產(chǎn)生流沙，如粉砂、細(xì)砂等。水位應(yīng)適當(dāng)降至到頂坑坑底以下的100 cm左右位置，盡可能避免在雨季施工。在頂管以上土層為飽和水土層的情況下，將無法形成卸荷拱，不能按照按普羅托基亞卡諾夫理論計(jì)算頂管頂力。

4 結(jié) 論

油氣長輸管道工程作為一項(xiàng)多學(xué)科結(jié)合的系統(tǒng)性工作，在管道施工建設(shè)中，相關(guān)人員應(yīng)全面改善工程施工質(zhì)量，按照施工要求，對(duì)工程現(xiàn)場地質(zhì)、水文等情況進(jìn)行檢查，選擇適宜的施工技術(shù)和設(shè)備，保證管道施工質(zhì)量。但是在實(shí)際施工過程中，由于施工難度大，一旦操作不當(dāng)，將會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的施工問題。而頂管穿越技術(shù)的出現(xiàn)，給無拆卸施工工作的開展提供了可能，促進(jìn)油氣長輸管道施工工作順利進(jìn)行。在實(shí)際操作中，需要熟練掌握油氣長輸管道頂管穿越施工要點(diǎn)，選擇適宜的施工技術(shù)，將其價(jià)值全面發(fā)揮，保證油氣長輸管道工程穩(wěn)定發(fā)展。