市政管道穿越套管施工技術探究

王佳

中鐵一局集團市政環保工程有限公司 甘肅蘭州 730050

1 項目概況

本項目為喀麥隆國雅文得市飲用水處理廠及配套工程項目，主要供水線路C1 標段，DN1800 球磨鑄鐵自錨管，穿N15 公路DN2400 鋼筋混凝土套管施工。

2 施工設計

先預埋套管可以縮短對施工場地占用時間，保障交通提前通行或其他工作可以平行施工。本項目套管內采用新興鑄管廠生產自錨式球磨鑄鐵管-Xanchor 自錨式接口結構更簡單，安裝更方便，同時具有更大的軸向抗拔脫能力和柔性。

Xanchor 球墨鑄鐵管通過用自制小車裝置進行運送，采用抱箍將鑄管與小車固定焊接，最后用卷揚機+鋼絲繩牽引拉小車及后方推送的方式使管道依次進入，在管道內進行自錨連接。采用地錨、卷揚機牽引，并利用滑輪減阻原理，解決了管道水平運輸摩阻力較大難題[1]。

3 施工準備

3.1 技術準備

（1）技術人員認真研究設計圖紙，根據圖紙說明了解穿越公路地段的水文、地質、地形資料，并結合現場實際情況，制定切實可行的施工方案，征得業主和相關部門批準方可施工。

（2）對施工人員進行交底，明確施工中的重點、難點，掌握重點控制施工工序，操作要領和應注意事項；計算施工中頂推力、摩擦反力、小車承載力等受力驗算。

（3）依據設計交樁，復測管道穿越中心線，同時測放公路穿越施工占地邊界線和穿越段管道中心線。

（4）管道兩側設工作坑兩處，并在操作面澆筑混凝土墊層及卷揚機支墩。工作坑處采用大開挖形式，邊坡考慮放坡不小于0．75，坡底做排水溝并設集水坑，保證雨期工作面內無積水。

3.2 物資準備

（1）自制滑輪小車加工：自制臨時承重滑輪小車，在加工前先要經過受力計算，確保其受力狀態下安全可靠。每根鑄鐵管至少使用兩輛小車，分別設置在鑄管兩端。小車底板為20mm 鋼板，規格尺寸950×950mm，底板上焊接四處擋塊，擋塊采用10mm鋼板焊接，呈三角形，斜邊長200mm，高86mm，防止管道滾動；平板下焊接四個承壓輪，小車輪高140mm，每個輪承載力2700kg。

（2）防撞抱箍加工：用80mm 寬10mm 厚鋼板焊接抱箍，抱箍與鑄鐵管之間襯墊5mm 厚橡膠皮（鑄鐵管與小車之間也襯墊5mm 橡膠皮），抱箍下部與小車焊接，外側焊接四處可伸縮鋼管（Φ48×3mm），鑄鐵管進入時，調節螺桿長度，使螺桿外側鋼板與混凝土管縫隙為10-20mm。

（3）穿越施工所需的機械設備，需對機械設備做專項維修保養，確保機械正常運行。如挖掘機、50 噸吊車、10T 手板葫蘆、自制滑輪小車、卷揚機并配備鋼絲繩等。

4 施工工藝流程及方案

4.1 施工流程

注漿管安裝→澆筑混凝土墊層→固定卷揚機→接口連接→自錨管下方安裝滑輪車→Xanchor 自錨管安裝→自錨管間與套管空隙填充。

4.2 注漿管安裝

在套管內壁頂部每隔3m 安裝一個U 型卡環，將注漿管放入U 型卡內，U 型卡規格為DN65，注漿管為DN32。注漿管從兩端分別安裝至混凝土套管管段中心位置。注漿管上每間隔2m 開一個Φ15 的孔，注漿管材質為鍍鋅鋼管，連接方式為絲扣連接。

4.3 澆筑混凝土墊層

套管安裝完成后在套管底板澆筑高為0．125 ～0．15m 的混凝土墊層，利于自錨管下方的滑輪小車行走，并在混凝土中預埋角鋼軌道，保證小車行走中直線行駛。

4.4 固定卷揚機

將卷揚機固定在接收側溝槽一側混凝土支墩上，卷揚機前方放置導向滑輪。

圖1 卷揚機安裝示意圖

4.5 Xanchor 自錨管安裝方法及要點

（1）管道吊裝：將第一根自錨管用吊車吊至工作坑內，安裝滑輪小車，利用接收側放置的卷揚機將該自錨管拉入套管內，使該自錨管的承口留在套管外，便于安裝下一根自錨管。

圖2 管道吊裝圖示

（2）清理第一根自錨管承口與第二根自錨管插口，尤其是支撐圈、密封圈及擋塊的位置，不得有灰塵、沙子、石塊等其他物質。

（3）安裝密封膠圈、支撐圈及擋塊：①安裝密封膠圈將密封膠圈裝入承口內側凹槽，膠圈彎成如圖3 所示形狀后再放入承口凹槽，膠圈安裝時用抹布擦拭一圈，確保上面沒有灰塵。膠圈裝入承口后用橡皮錘敲擊膠圈，使膠圈完全裝入承口槽內。

圖3 膠圈示意圖

②安裝支撐圈及前、后擋塊。先將支撐圈安放到承口外側凹槽，支撐圈安裝前用抹布擦拭一圈，再將兩個后擋塊分別安裝到支撐圈上的兩個相鄰凸起上，然后擋塊的凹槽插到支撐圈上的凸起上將前擋塊的兩條斜邊與兩個后擋塊的對應斜邊對齊，把前擋塊壓入兩個后擋塊之間。

圖4 擋塊安裝示意圖

（4）涂潤滑油：在第一根自錨管膠圈工作面及第二根自錨管插口倒角處涂潤滑油，潤滑油不要涂抹過厚，防止粘灰或砂粒[2]。

（5）Xanchor 自錨管牽引推拉：①將鑄鐵管道緩慢放在滑輪小車上，滑輪小車與管道之間用扁鐵固定，然后將手板葫蘆連接特制鉤子勾住承口兩側，用搖臂式倒鏈將第二根管子的插口插入第一根自錨管的承口。插入深度宜用插口處的兩條標志線做為控制線，鑄鐵管插到看不見第一條線只看到第二條線的位置為宜。②使用在接收側放置的卷揚機將兩根自錨管拉入套管內。在牽引的過程中，嚴格控制牽引方向與軸線方向共線，慢慢牽引管道移動，牽引速度控制在4m/min 范圍內。牽引推拉過程中，管道前后左右四個方向，均站人觀測，旗語指揮索引。依次安裝球磨管道接頭，并拉入套管內，入口端鑄鐵管可借助其他設備推入套管。

（6）安裝完成后的檢查：安裝完成后利用一把薄的窄鋼尺，繞著插口90°四點檢查膠圈壓縮比，鋼尺在四點位置的塞入深度應該大致相同，這說明接口連接正常。

（7）自錨管間與套管空隙填充：自錨管安裝完后，混凝土套管兩端必須進行砌磚密封，采用專用注漿泵注入水泥砂漿，對自錨管與套管的間隙進行填充。

注漿材料采用1:1．5（水泥：砂）水泥砂漿。注漿設備有注漿機、攪拌機、注漿管、發電機，壓力表等。注漿機的生產能力為3m3/h，最高工作壓力為2．0MPa，功率為4kw。

5 現場質量安全管理

（1）管節及管件表面不得有裂紋，不得有妨礙使用的凹凸不平的缺陷；在運輸過程中為了避免管道與車箱碰撞而損壞管道和防腐層，在鑄鐵管底部用方木做加固，從而起到間隔作用。

（2）采用橡膠圈柔性接口的球墨鑄鐵管，承口的內工作面和插口的外工作面應光滑、輪廓清晰，不得有影響接口密封性的缺陷。

（3）管件對接前，應將承口端內工作面、插口端外工作面清刷修整，除去飛刺、鑄砂等，以免劃破膠圈，保持管內的清潔度。

（4）管節及管件下溝槽前，應清除承口內部的油污、飛刺、鑄砂及凹凸不平的鑄瘤；柔性接口鑄鐵管及管件承口的內工作面、插口的外工作面應修整光滑，不得有溝槽、凸脊缺陷；

（5）直線安裝過程中，接口環向間隙應當保持均勻，而且承插口縱向間隙不得小于3mm。管道沿曲線安裝時，接口的允許轉角1°。

（6）作業前應根據作業特點，對參加作業人員進行方案和安全技術交底。施工現場設置專職安全員，作業時周邊設置警戒區域，設置醒目的警示標志，防止無關人員進入[3]。

6 結語

套管內采用牽引推拉法相對于頂管法來說具有更經濟明顯、易操作、工期時間短、占用場地小的特點，但對于套管內管道安裝、牽引過程中技術、質量控制更嚴格。