大口徑壓力鋼管穿越道路施工總結

奚玉新

【摘 要】LXB供水項目在特殊地段穿越省道采用了大口徑壓力鋼管設計，鋼管安裝在混凝土套管內，穿越施工環境狹隘，施工難度較大，施工前通過制定科學合理的施工方案，使工程進度及質量都有較大提高。本文在實踐成功的基礎上，總結介紹了大口徑壓力鋼管雙管穿越道路施工方法。

【關鍵詞】壓力鋼管；混凝土套管；穿越道路

0 概述

LXB供水工程建安四標管線穿越省道為2根DN3800鋼管外套DN4400（內徑）鋼筋混凝土套管，180°混凝土基礎，鋼管穿越樁號及長度。

B線：穿越樁號D96+381.308～D96+487.578，穿越長度106.27m；

C線：穿越樁號D96+381.308～D96+487.578，穿越長度106.27m。

Q345C鋼管管壁厚度為20mm，標準管長度為6m，單根重量約為11280kg。

1 主要施工操作要點

大口徑壓力鋼管在套管內進行安裝，提前將套管安裝完畢，然后將套管180°鋼筋混凝土保護層施工完成，最后進行鋼管的安裝及道路恢復，詳見圖1。

圖1 施工流程圖

1.1 土方開挖

（1）溝槽土方開挖采用2.0m3反鏟挖裝、自卸車場內倒運、ZL50裝載機和推土機配合推運平整的施工方法，將開挖土料臨時堆存在左側堆土區范圍內，用推土機推平，作為溝槽回填用土。

（2）開挖過程中用全站儀及水準儀進行觀測，以防超挖。槽底若為土基，則預留0.2～0.3m厚的土層暫不挖去，待施工管基時人工清理至設計標高，鋪砂土回填夯實；若槽底為巖基，則開挖至設計高程以下0.2m，鋪砂土回填夯實，達到設計要求的相對密度值。

（3）結合本區段工程地質確保邊坡穩定，按照設計推薦的放坡系數放坡，邊坡整齊，坡比一次到位，避免用挖掘機反復修坡。

（4）在開挖過程中，注意保護施工區域范圍外的天然植被和農耕作物。

1.2 溝槽降水

根據工程地質資料中的地質描述，穿越省道314段邊坡巖性為粉質粘土、全風化巖，采用明排的方式降水。

明排降水時，沿管線基坑兩側靠近坡腳處各布置一道排水溝，用于排出基坑內的滲水、雨水、施工廢水以及其它途徑來水。排水溝采用梯形斷面，底寬50cm、深50cm、邊坡1：1。排水溝每隔50m設一集水坑，集水坑內配2臺7.5kw污水泵將集水抽排到基坑外的排水干溝內，通過排水干溝排至就近的監理人指定或認可的河道或溝渠內。基坑內排水溝要向集水坑做出一定的坡度，便于匯集水流。為防止地面水流入管溝，在溝槽開挖線外側設置截水溝。

1.3 套管施工

本工程2根DN3800鋼管外套DN4400（內徑）鋼筋混凝土套管，套管每節長3m，安裝時采用特制管夾進行吊裝，由于套管沒有水壓試驗要求，因此安裝完成后立即進行180°混凝土保護層施工。

1.4 溝槽回填

1.4.1 砂墊層填筑

當管道置于粘性土、砂土上且滿足承載力要求時，設15cm厚中粗砂墊層，當遇到巖基或砂礫石（其礫石最大粒徑大于等于25mm）地段時設墊層，墊層材料采用中砂或粗砂，鋪設厚度20cm，每次鋪設長度不超過一天的管道鋪設能力。墊層鋪設采用長臂挖掘機配合人工攤鋪回填料，振動碾壓實，壓實后相對密度不得小于0.7。

1.4.2 路槽土方回填

（1）溝槽回填料采用中粗砂；

（2）填筑采用水平分層法施工，按照橫斷面全寬水平分層逐層向上填筑；每填筑一層，檢測壓實度，符合規定后再填筑上一層；

（3）無粘性土回填開挖料相對密度：由路槽底算起的深度范圍d≤800mm時，相對密度不小于0.75；8001500mm時，相對密度不小于0.65。

（4）土方回填施工

本工程管道槽較深，溝槽上口較大，兩管之間的區域土方回填無法直接利用裝載機倒土入倉，采用長臂挖掘機入倉，人工攤鋪、振動平板夯夯實，分層厚度控制在30cm以內。

管道外壁與溝槽壁之間采用反鏟挖掘機挖甩入槽，小型挖掘機攤鋪，18T振動碾分層碾壓密實，分層厚度控制在30cm以內。

管頂緩沖覆蓋層區外徑范圍內的回填土不準采用機械碾壓，以免損傷管道，采用輕型機械或人工夯實，分層厚度控制在30cm以內。

管道兩側土方回填要求對稱施工，其管道周邊50cm范圍內粒徑不大于50mm。

回填過程中嚴格控制每層的壓實度，每回填一層，由試驗人員現場取樣進行壓實度或相對密度測試，試驗合格后方可進行下一層的回填。

1.5 套管鋼筋混凝土保護層施工

穿越道路套管部分采用180°混凝土保護層，標號C30，鋼筋保護層厚度為50mm。

1.5.1 模板施工

為保證混凝土外觀質量，加固墻體等處側模板的對拉螺栓采用Φ14“三節式”可拆卸螺栓，在混凝土達到拆模強度后拆除側模，再卸落可拆卸頭，用不低于混凝土強度且顏色相近的水泥砂漿修補抹平，并做好養護，防止開裂。螺栓按間距750mm×750mm布置。為保證混凝土止水效果，有止水要求部位的對拉螺栓，在螺栓中間位置加焊止水板，止水板與螺栓之間滿焊。墻體模板采用分塊拼裝連接、整體加固的方案，采用Φ14“三節式”可拆卸對拉螺栓配[8槽鋼橫豎圍檁進行加固，以保證模板的剛度和整體性；為防止模板在混凝土澆筑過程中出現偏移，在底板混凝土施工時，預先在地下打入地錨，地錨盡量埋設在較遠的位置上，使支撐與底板夾角越大越有利。

1.5.2 鋼筋施工

（1）鋼筋的連接方式采用焊接連接；采用雙面焊接時，搭接長度不小于5d，且不小于10cm；采用單面焊接時，搭接長度不小于10d，且不小于20cm，同一連接區內受拉鋼筋搭接接頭面積百分率不宜大于50%。

（2）鋼筋安裝的種類、規格和長度，以及鋼筋的安裝位置、間距、保護層等，符合設計詳圖的規定。鋼筋長度方向的安裝偏差不超過25mm，同一排受力鋼筋間距的局部安裝偏差不超過0.1倍間距。

（3）鋼筋接頭錯開布置，并按GB50204-2002中的規定執行。

（4）鋼筋安裝完畢后，清理倉面內的泥土、鐵銹、綁絲或其他雜物，自檢合格后報請監理人復檢，合格后方能澆筑混凝土。

1.5.3 混凝土施工

（1）原材料及配合比

混凝土配合比由監理審批后方可使用，水泥、細骨料、粗骨料、外加劑均應檢驗合格，符合設計圖紙和相關要求，并由監理審批。

（2）混凝土澆筑

1）在模板、鋼筋、止水和預埋件等安裝完成并檢驗合格后，清理倉內雜物和積水，報請監理工程師驗收，檢驗合格后方可進行混凝土澆筑施工。驗收內容包括：已澆筑混凝土面的清理，模板、鋼筋、插筋、止水和觀測儀器等設施的埋設和安裝等。

2）施工縫處理：每10米設一道伸縮縫，縫寬20mm，縫間用閉孔泡沫板填塞。

3）混凝土澆筑：溝槽內套管基礎混凝土澆筑采用泵送，當澆筑高度大于2m時，需采用溜槽或者串筒，防止混凝土發生離析。

4）混凝土養護：混凝土澆筑完畢后12～18h內，為防止混凝土出現干縮裂縫和溫度裂縫，及時對混凝土表面加以覆蓋并灑水養護，對于不便于覆蓋的部位可采用噴養護液的方法養護。覆蓋材料采用濕潤的土工布或麻布，養護用水與拌和用水相同。保濕養護的時間不得小于14天，在干燥、炎熱氣候條件下，應延長養護時間不少于28天。

1.6 壓力鋼管施工

1.6.1 鋼管安裝的施工工序

鋼管安裝施工工序為：施工準備→鋼管運輸→管材檢驗→鋼管焊接→鋼管防腐處理→質量檢驗→安放滾輪→拉動鋼管→重復前環節（焊接、防腐處理、質量檢驗、拉動鋼管）→套管末端封堵→套管內1：1水泥漿填充。

1.6.2 管材檢驗

對每根進場管材的外觀尺寸進行檢驗，鋼管長度允許正偏差為0～100mm。

管端外徑：在管端100mm長度范圍內，鋼管外徑允許偏差±2mm，周長允許偏差±3/1000D，用測徑卷尺測量。

鋼管管體外徑：鋼管外徑允許偏差±5/1000D，且不超過±4mm。

鋼管的圓度：同端管口相互垂直的兩直徑之差最大值≤1%倍鋼管外徑。

鋼管的彎曲度不得超過鋼管長度的0.2%。

鋼管管端加工坡口，坡口角度符合設計要求。

鋼管管端面垂直于管軸線，極限偏差為3mm。

嚴禁使用不合格管材。

1.6.3 鋼管焊接

驗收合格的管材采用履帶吊吊運到溝槽內進行焊接。裝卸和吊運過程中保持輕裝、輕放的原則，不得刮碰管材。鋼吊裝采用雙點兜身吊，吊索用橡膠套包裹以避免起吊索具碰損管件及保護層。

無套管處的鋼管直接用履帶吊吊運至安裝工作面進行焊接安裝。

在套管進口處修筑鋼管焊接操作平臺用于鋼筋混凝土套管內壓力鋼管焊接工作，平臺長度為20m，平臺基礎（在溝槽完成開挖后）開挖整平后壓實，嚴格控制平臺高程，使其與鋼筋混凝土套管內底標高一致。為保證鋼管底部焊縫的焊接質量，操作平臺上提前預留焊縫操作坑，尺寸可根據現場實際情況布置。

焊接時在鋼管外壁中線軸線高程位置左右兩側分別安裝一導向輪，以確保鋼管拉動時的前進方向準確無誤，導向輪的安裝間距可按10m控制；在第一節鋼管的前端外側底部30°范圍處左右兩側各焊接開孔鋼板一塊，用于固定牽引鋼絲繩和滑輪組。焊接完成后將鋼管的前2/3放置到套管內的滾輪上，即可開始進行第一節鋼管和下節鋼管的焊接施工。鋼管安裝示意圖如下圖2。

圖2 鋼管安裝示意圖

（1）焊接設備

鋼管焊接擬配置逆變直流弧焊機（鋼管焊接）4臺、對焊機（鋼筋焊接）1臺、電焊機（金屬焊接）1臺。

（2）焊接材料

焊接材料采用國標產品，有出廠質量證明書。焊條選用J507。

（3）焊接施工

1）鋼管的焊接采用手工埋弧焊。底部焊縫在鋼管安裝平臺預留的施焊工作坑內進行。

2）施焊前，應將坡口及其兩側10～20mm范圍內的鐵銹、熔渣、油垢、水跡等雜質認真清理干凈，直至漏出金屬光澤為止。

3）鋼管內、外支撐、工卡具、吊耳及其它臨時構件焊接時，嚴禁在母材上引弧和熄弧。

4）焊縫組裝局部間隙超過5mm，但長度不大于該焊縫長的15%時，允許在坡口兩側或一側作堆焊處理。但嚴禁在間隙中填入金屬材料。堆焊后應用砂輪修整至規定尺寸并保持原坡口形式，并應對堆焊部位作無損探傷檢查。

（4）焊縫檢驗

1）焊接完成后，焊工應進行自檢，自檢合格后應在焊縫附近用油漆作上標記并作好記錄備查。

2）焊縫的內部質量檢查采用超聲波無損探傷和X射線探傷綜合檢查的方法，根據業主要求，超聲波探傷檢查按焊縫長度的100%控制，X射線探傷檢查按照焊縫總長度的10%控制。

3）所有焊縫均應進行外觀檢查，外觀質量應符合GB/T12469-90《焊接質量保證鋼熔化焊接接頭要求及質量評級》的規定。對接焊縫頂部應均勻平整，頂高不超過3mm。如果目檢發現焊縫面的輪廓不適宜于作無損探傷檢查和噴涂防腐涂料，則應對其研磨使之平整。

1.6.4 鋼管外縫防腐

鋼管外防腐在完成一節鋼管焊縫的焊接后進行，防腐材料及涂層厚度按照設計要求進行施工。

1.6.5 拉動鋼管

（1）涂刷潤滑劑

在鋼管拉動前，首先對軌道涂刷潤滑劑，潤滑劑采用機油，要求涂刷均勻。

（2）鋼管拉動設備選型

根據穿越S314所用標準鋼管重量，選擇1臺200kN的卷揚機，卷揚機錨固采用有樁水平地錨。

（3）拉動鋼管

第一節與第二節鋼管焊接結束并在其它工序檢查驗收合格后，開始采用卷揚機拉動此兩節鋼管，使其第二節鋼管移動至第一節的位置（起始位置），后開始安裝焊接第三節鋼管，第三節鋼管焊接并檢查合格后，拉動此三節鋼管，使其第三節鋼管移動至第一節的位置（起始位置），就這樣依此類推，直至第一節鋼管從套管內一端位移至另一端為止。

由于卷揚機與鋼管施焊點間距100m左右，為了保證鋼管拉動時安全施工，拉動時上下游采用對講機進行相互聯系。由于鋼管左右導向輪的制導，解決了卷揚機鋼絲繩的強制對中問題。

鋼管拉到設計位置后，采用電焊將鋼管、小車和軌道焊接成整體，以保證鋼管不因動荷載而產生位移。

（4）套管末端封閉

套管末端采用紅磚進行封閉，待鋼管焊接結束拉動到位后，進行鋼管與鋼筋混凝土套管之間縫隙的封堵堵頭施工，堵頭最末端采用M20水泥砂漿進行抹面處理。

1.6.6 鋼管內防腐

在鋼管焊接質量滿足設計要求后，進行內部除銹、內襯防腐工作。

1.6.7 套管內環向間隙泥漿灌注

鋼筋混凝土套管內環向泥漿采用砂漿攪拌機至現場拌制，后采取泥漿泵利用提前預埋在軌道兩側的帶孔鋼管進行鋼筋混凝土套管環向泥漿的灌注，施工過程中嚴格執行設計技術要求。

2 結語

本方法科學、簡便、合理，充分利用現場條件，且施工方法安全可靠，能夠有效的保證工程質量和施工效率，縮短工期，節約施工成本。

在LXB供水工程施工時，管線穿越工期緊、施工條件不利（多巖石、高地下水位）的情況下，管道采用此法施工，使工程按時、保質、安全、順利地完成施工任務，為大口徑PCCP管道穿越道路提供了寶貴經驗。

[責任編輯：楊玉潔]