省國道套管內鋼管穿越施工方案

徐 鋒 高靖淞

(遼寧省水利水電勘測設計研究院 沈陽 110006)

于 昆

(大連市供水有限公司 116021)

1 施工概述

遼寧省大伙房水庫輸水應急入連工程是從大伙房水庫輸水(二期)工程鞍山加壓泵站接引向大連供水，解決金州以南地區及瓦房店地區缺水問題的長距離、跨流域、大規模的輸水工程，輸水規模為每年3億m3。

鞍山加壓泵站至隧洞前段為壓力流輸水，總長約為105km，采用DN2800PCCP 管道，隧洞出口至碧流河水庫段為有壓重力流輸水，管線全長約為59.56km，采用DN2400PCCP 管道。交叉穿越處采用鋼管施工。

全線穿越高速公路、省國道多處。由于國道、省道車流量較大，需保證交通暢通，大開挖鋪設鋼管不可行。結合線路沿途土壤為粘土及砂質粘土的特性，地下水位高，因此輸水管道過國道、省道采用頂管施工方法，即將套管在道路地下一定深度直接頂進過國道、省道，掘進系統采用土壓平衡式。

頂管用的套管內徑為3400mm，套管內安裝的鋼管內徑為2800mm。由于空間有限，在套管內安裝鋼管存在一定困難，下面以穿越國道202 為例，進行簡要說明。

2 施工平面布置

施工現場布置主要是吊裝設備、材料、牽引機械及焊接設備等的布置，見圖1。

圖1 套管內鋼管施工平面布置圖

3 施工方法

3.1 工作坑形成

鋼管穿越施工的工作坑是在頂管兩端分別向兩側繼續開挖約15m 而形成的。

由于穿越國道202 處為水田地，地下水位較高，地質條件差，工作坑內鋼管焊接施工時間較長，溝壁滲水較多，若按照正常設計坡比開挖，溝槽塌方嚴重。為保證施工時機械及人員、設備等的安全，溝槽開挖坡比調整為1∶1.5，如果仍有塌方現象，則在吊車一側的溝槽邊坡打鋼軌樁進行支護。

3.2 穿越方案

3.2.1 穿越方法

在套管內設置槽鋼軌道，在軌道上安放平車，每節鋼管下方設兩輛，在首節管內壁焊接牽引點，在工作坑內設卷揚機進行牽引，鋼管焊接與牽引同步進行，見圖2。

圖2 穿越斷面圖

為防止鋼管穿越時平車輪壓力過大，造成套管損壞，在套管內鋪設兩條槽鋼軌道，增加車輪與套管接觸面積，從而減小壓力。槽鋼選用8號槽鋼，軌道中心距離0.435m。鋪設前先進行找平，局部低洼部位采用鋼制墊片進行找平，盡量使軌道平直，然后用膨脹螺栓進行固定，兩條軌道間每隔0.5m用∠45 角鋼進行連接。

對于套管外伸出部分的軌道，在其下方澆筑C20混凝土基礎，基礎長10m、寬5m、厚0.2m?；炷粱A內預埋8mm 厚鋼板，用于連接槽鋼軌道，以增大受力面積，保證軌道及運輸平車的穩定。

軌道鋪設完成后，安放小平車，然后將首節被牽引的鋼管下入工作坑，吊裝使其伸入套管約1/4 處落在平車上，將鋼絲繩與鋼管及卷揚連接，啟動卷揚機牽引鋼管，待被牽引鋼管末端留在套管外的部分約為1/4 管長時落在第二個平車上，停止牽引，將下節鋼管下到工作坑，與前一節管道進行焊接，焊接完成后繼續牽引。如此循環，直至將鋼管穿出套管。

為防止穿越完成后灌注砂漿時管道發生上浮現象，在穿越過程中，每隔5m用槽鋼制作支架，安裝在鋼管上方套管內的頂部，支架高度根據現場測量結果確定。

3.2.2 牽引機械

鋼管穿越采用卷揚機牽引。在距離被牽引鋼管端部1m 處，在管底用20mm 厚鋼板(帶孔)焊接牽引鼻，穿入φ21.5mm 鋼絲繩后通過滑輪組與卷揚機連接。

107 省道套管內鋼管穿越工程中鋼管最大拖移長度為99.8 m，總重量為99.8×1.223≈122t，滾動摩擦系數選0.1，最大牽引力約為120kN，利用2個吊環型三輪滑車組成滑輪組，纏繞4 股鋼絲繩，滑輪組一端錨固，另一端與鋼管相連，引出繩與卷揚機相連。選用50kN 卷揚機牽引。

卷揚機下方澆筑C20 混凝土基礎，混凝土基礎長3m、寬3m、厚0.5m，基礎內預埋16號槽鋼，用于固定卷揚機，以保證卷揚機的穩定運行。

3.2.3 用電布置

根據該區段管道安裝用電負荷需要，根據實際情況配置一套200kW 柴油發電機組，然后敷設電纜至安裝作業面。

3.3 套管與鋼管之間砂漿灌注

根據設計要求，鋼管底部與套管之間120mm 范圍內填充M20 水泥砂漿。鋼管穿入套管后，套管與鋼管間隙僅250mm，無法人工進行砂漿填筑，選用32UHB—ZK—3—18 型砂漿泵進行后期注漿。注漿前先將套管端部下部按套管末端封閉詳圖進行封閉，然后將注漿管深入到套管封閉端進行注漿，在工作坑內設觀測點，待端部砂漿高度達到120mm 范圍時向后移動注漿管，直至全部管道底部砂漿灌注完成。

鋼管穿越之前，在管身(外部)下半部分貼油氈一層。

3.4 管道高程、軸線保證措施

由于套管內鋼管較長，為保證管道安裝高程，鋼管運輸平車完全按照設計高程和鋼管底部與套管之間的空間進行設計，平車頂部距離套管底部250mm。

施工過程中嚴格控制鋼管前進方向與軸線位置保持一致。在首節鋼管兩側設置導向輪，之后每隔一節鋼管設置一對導向輪，輪與套管間隙8mm，滿足管道軸線偏差要求。

3.5 注意問題

a.鋼管穿越施工前應先將硅芯管鋪設好，硅芯管外使用鍍鋅鋼管進行保護，施工時應注意避免碰到硅芯管。鎂合金陽極應隨管道焊接牽引而同時焊接好。

b.平車滾輪軸承要涂潤滑油，以減小摩擦力。

c.卷揚機應慢速運行牽動鋼管。牽引過程中，鋼絲繩附近嚴禁站人。

4 安全保護措施

a.施工之前與有關部門協調好，防止發生不必要的糾紛。

b.施工期間安排專職安全員負責此段施工的安全。

c.在施工期間溝槽周圍架設護攔，設立安全警示牌，夜間設立安全警示燈。

d.由于正值汛期，應當密切關注天氣變化情況，并及時采取防雨、防洪措施。

e.施工時保證連續作業，盡快回填恢復。

5 結 語

本文所述方法造作簡單、投資節省、可縮短工期，具有很強的操作性。因而此次套管內鋪設鋼管的施工方案設計具有一定的代表性，為同類工程提供了可借鑒的方法和經驗。