省国道套管内钢管穿越施工方案

徐 锋 高靖淞

(辽宁省水利水电勘测设计研究院 沈阳 110006)

于 昆

(大连市供水有限公司 116021)

1 施工概述

辽宁省大伙房水库输水应急入连工程是从大伙房水库输水(二期)工程鞍山加压泵站接引向大连供水，解决金州以南地区及瓦房店地区缺水问题的长距离、跨流域、大规模的输水工程，输水规模为每年3亿m3。

鞍山加压泵站至隧洞前段为压力流输水，总长约为105km，采用DN2800PCCP 管道，隧洞出口至碧流河水库段为有压重力流输水，管线全长约为59.56km，采用DN2400PCCP 管道。交叉穿越处采用钢管施工。

全线穿越高速公路、省国道多处。由于国道、省道车流量较大，需保证交通畅通，大开挖铺设钢管不可行。结合线路沿途土壤为粘土及砂质粘土的特性，地下水位高，因此输水管道过国道、省道采用顶管施工方法，即将套管在道路地下一定深度直接顶进过国道、省道，掘进系统采用土压平衡式。

顶管用的套管内径为3400mm，套管内安装的钢管内径为2800mm。由于空间有限，在套管内安装钢管存在一定困难，下面以穿越国道202 为例，进行简要说明。

2 施工平面布置

施工现场布置主要是吊装设备、材料、牵引机械及焊接设备等的布置，见图1。

图1 套管内钢管施工平面布置图

3 施工方法

3.1 工作坑形成

钢管穿越施工的工作坑是在顶管两端分别向两侧继续开挖约15m 而形成的。

由于穿越国道202 处为水田地，地下水位较高，地质条件差，工作坑内钢管焊接施工时间较长，沟壁渗水较多，若按照正常设计坡比开挖，沟槽塌方严重。为保证施工时机械及人员、设备等的安全，沟槽开挖坡比调整为1∶1.5，如果仍有塌方现象，则在吊车一侧的沟槽边坡打钢轨桩进行支护。

3.2 穿越方案

3.2.1 穿越方法

在套管内设置槽钢轨道，在轨道上安放平车，每节钢管下方设两辆，在首节管内壁焊接牵引点，在工作坑内设卷扬机进行牵引，钢管焊接与牵引同步进行，见图2。

图2 穿越断面图

为防止钢管穿越时平车轮压力过大，造成套管损坏，在套管内铺设两条槽钢轨道，增加车轮与套管接触面积，从而减小压力。槽钢选用8号槽钢，轨道中心距离0.435m。铺设前先进行找平，局部低洼部位采用钢制垫片进行找平，尽量使轨道平直，然后用膨胀螺栓进行固定，两条轨道间每隔0.5m用∠45 角钢进行连接。

对于套管外伸出部分的轨道，在其下方浇筑C20混凝土基础，基础长10m、宽5m、厚0.2m。混凝土基础内预埋8mm 厚钢板，用于连接槽钢轨道，以增大受力面积，保证轨道及运输平车的稳定。

轨道铺设完成后，安放小平车，然后将首节被牵引的钢管下入工作坑，吊装使其伸入套管约1/4 处落在平车上，将钢丝绳与钢管及卷扬连接，启动卷扬机牵引钢管，待被牵引钢管末端留在套管外的部分约为1/4 管长时落在第二个平车上，停止牵引，将下节钢管下到工作坑，与前一节管道进行焊接，焊接完成后继续牵引。如此循环，直至将钢管穿出套管。

为防止穿越完成后灌注砂浆时管道发生上浮现象，在穿越过程中，每隔5m用槽钢制作支架，安装在钢管上方套管内的顶部，支架高度根据现场测量结果确定。

3.2.2 牵引机械

钢管穿越采用卷扬机牵引。在距离被牵引钢管端部1m 处，在管底用20mm 厚钢板(带孔)焊接牵引鼻，穿入φ21.5mm 钢丝绳后通过滑轮组与卷扬机连接。

107 省道套管内钢管穿越工程中钢管最大拖移长度为99.8 m，总重量为99.8×1.223≈122t，滚动摩擦系数选0.1，最大牵引力约为120kN，利用2个吊环型三轮滑车组成滑轮组，缠绕4 股钢丝绳，滑轮组一端锚固，另一端与钢管相连，引出绳与卷扬机相连。选用50kN 卷扬机牵引。

卷扬机下方浇筑C20 混凝土基础，混凝土基础长3m、宽3m、厚0.5m，基础内预埋16号槽钢，用于固定卷扬机，以保证卷扬机的稳定运行。

3.2.3 用电布置

根据该区段管道安装用电负荷需要，根据实际情况配置一套200kW 柴油发电机组，然后敷设电缆至安装作业面。

3.3 套管与钢管之间砂浆灌注

根据设计要求，钢管底部与套管之间120mm 范围内填充M20 水泥砂浆。钢管穿入套管后，套管与钢管间隙仅250mm，无法人工进行砂浆填筑，选用32UHB—ZK—3—18 型砂浆泵进行后期注浆。注浆前先将套管端部下部按套管末端封闭详图进行封闭，然后将注浆管深入到套管封闭端进行注浆，在工作坑内设观测点，待端部砂浆高度达到120mm 范围时向后移动注浆管，直至全部管道底部砂浆灌注完成。

钢管穿越之前，在管身(外部)下半部分贴油毡一层。

3.4 管道高程、轴线保证措施

由于套管内钢管较长，为保证管道安装高程，钢管运输平车完全按照设计高程和钢管底部与套管之间的空间进行设计，平车顶部距离套管底部250mm。

施工过程中严格控制钢管前进方向与轴线位置保持一致。在首节钢管两侧设置导向轮，之后每隔一节钢管设置一对导向轮，轮与套管间隙8mm，满足管道轴线偏差要求。

3.5 注意问题

a.钢管穿越施工前应先将硅芯管铺设好，硅芯管外使用镀锌钢管进行保护，施工时应注意避免碰到硅芯管。镁合金阳极应随管道焊接牵引而同时焊接好。

b.平车滚轮轴承要涂润滑油，以减小摩擦力。

c.卷扬机应慢速运行牵动钢管。牵引过程中，钢丝绳附近严禁站人。

4 安全保护措施

a.施工之前与有关部门协调好，防止发生不必要的纠纷。

b.施工期间安排专职安全员负责此段施工的安全。

c.在施工期间沟槽周围架设护拦，设立安全警示牌，夜间设立安全警示灯。

d.由于正值汛期，应当密切关注天气变化情况，并及时采取防雨、防洪措施。

e.施工时保证连续作业，尽快回填恢复。

5 结 语

本文所述方法造作简单、投资节省、可缩短工期，具有很强的操作性。因而此次套管内铺设钢管的施工方案设计具有一定的代表性，为同类工程提供了可借鉴的方法和经验。