第４Ｏ卷第５期 当 代 化 工 ＶＯ］．４０． ＮＯ．５ ２０１ １年５月 Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｍａｙ，２０１１ 水平套管穿越在管道工程中的应用 潘长满 ，于月明 （１．辽宁石化职业技术学院，辽宁锦州１２１００１； ２．中国石油锦州石化公司培训中心，辽宁锦州１２１００１） 摘 要：水平套管穿越是在管道工程中常采用的施工方法。针对水平套管穿越中普遍存在的施工技术和难 点进行了总结，介绍了工程安全、工程质量控制、参数的计算方法，详细阐述了管道工程中水平套管穿越施工 方法和施工步骤，以及在工程中应用的新的施工技术和方法。 关键词：水平套管穿越；管道工程；质量控制；施工技术 中图分类号：ＴＱ ０５５．８ １ 文献标识码： Ａ 文章编号： １６７ １—０４６０（２０１ １）０５—０５３６—０３ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｃａｓｅｄ Ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｉｎ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｐｒｏｊｅｃｔ ＰＡＮＣｈａｎｇ—ｍａｎ ．ＹＵＹｕｅ—ｍｉｎｇ （１．Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｊｉｎｚｈｏｕ １２１００１，Ｃｈｉｎａ： ２．ＣＮＰＣ Ｊｉｎｚｈｏｕ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｊｉｎｚｈｏｕ １２１００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｃａｓｅｄ ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｉｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｔｈａｔ ｉｓ ｏｆｔｅｎ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｐｒｏｊｅｃｔｓ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ ｄｉｉｆｃｕｌｔｉｅｓ ｉｎ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｃａｓｅｄ ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． Ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓａｆｅｔｙ，ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｑｕａｌｉｙｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｔｅｐｓ ｏｆ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｃａｓｅｄ ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｎｅｗ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｃａｓｅｄ ｃｒｏｓｓｉｎｇ；Ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｐｒｏｊｅｃｔ；Ｑｕａｌｉｙｔ ｃｏｎｔｒｏｌ；Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 管道穿越铁路、公路、建筑物、以及城墙时， 性比较高，受恶劣气候和洪水的影响程度小，几乎 一般不允许开挖管沟，常采用顶管施工。即运用液 不受季节的限制，因此，在管道工程建设中，特别 压传动产生巨大的推力向土壤内顶进套管，再将管 是中小型公路、铁路和繁 运输公路大都采用水平 道安装在套管内。我国目前的水平套管施工技术比 套管穿越的施工方案 。穿越示意图见图ｌ，２。 较成熟，施工设备比较完善，施工成本较低，经济 穿越路面 ＾ １支撑块 企口 ， ｌ ／ｌ／ ， ， ， ， 图１ 水平套管穿越纵断面图 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｆｉｌｅ ｏｆ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｃａｓｅｄ ｃｒｏｓｓｉｎｇ １ 工程施工顺序 线一作业坑开挖一防止塌方的措施和井点降水设备 的安装一安装调试顶管穿越设备一安装吊放首节带 主要施工流水作业顺序为：施工准备、测量放 顶头的钢筋混凝土管＿÷首节顶进，测量、纠偏、挖 收稿日期：２０１１—０５一Ｏ１ 作者简介： 潘长满（１９７８一），男，辽宁锦州１人，讲师，硕士研究生，２００９年毕业于辽宁石油化工大学油气储运工程专业，研究方向：管道 输送技术。Ｅ－ｍａｉｌ：ｐａｎｃｈａｎｇｍａｎ＠ｓ１ｎａ．ＣＯＴｌｌ。 ＿．、、ｌｌ＇ ， 一＇１ － ＿ ｌ＿㈠ 第４０卷第５期 潘长满，等：水平套管穿越在管道工程中的应用 为０３～０．５ｍ），ｍ； ５３７ 掘、排土、接管、防水措施施工 依次顶进，测量、 纠偏、挖掘、排土、排水一开挖接受作业坑，吊装 出首节顶头，吊装穿越设备 防水措施施工，土方 厶——稳管时，前一节已顶进管子留在轨道上的最小长度（一般 厶——管尾出土所留的工作长度（依工具而定，用手推车为１．２ ｍ），ＩＴＩ。 回填，附属工程施工一工程竣工。 混凝土套管 图２水平套管穿越断面图 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎ ｇｒａｐｈ ｏｆ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｃａｓｅｄ ｃｒｏｓｓｉｎｇ ２水平套管穿越工程施工方法 ２．１ 施工准备 开工前办理穿越施工手续后对现场进行实际位 置勘察，对现场电缆、光缆、管道等设施要按照要 求保护，最好采用人工开挖使之暴露。熟悉施工图 纸和掌握穿越长度与深度以及穿越段的地质状况并 取得准确资料 。 ２．２工作坑的开挖 工作坑的开挖一般选择在地势较平坦，无水塘、 地面上无高架线、可以安全进出设备等无障碍物的 一侧。工作坑开挖时，工作坑上缘尺寸离穿越物缘 保持＞３．５ ｉｎ的安全距离，考虑其它的实际因素和实 际穿越长度，工作坑的位置应尽量保持更多的安全 距离，最小放坡度１：１，后面为垂直坡度，来放置 后背板，承担顶管压力。挖掘时随时测量工作坑的 深度，然后进行坑底夯实平整处理。 工作坑平面尺寸根据穿越设备大小、管径大小、 管节长度、操作工具、出土方式及后座墙厚度等而 定。一般可按以下考虑ｐ１： （１）工作坑宽度 Ｂ＝Ｄ＋ ＋２Ｃ 式中： 一管外径，ｍ； 管外侧操作空间，根据管径大小及操作工具而定，ＩＴＩ； ｃ。＿一撑板厚度（一般取０．２ ｍ），ｍ。 （２）工作坑长度 ＝ ｌ＋三２＋ ３＋ ４＋￡５ 式中：厶——管节长度（一般在２ｍ），ｍ； 三 ——千斤顶长度ｆ０．９～１．１ ｍ），ｍ； 厶——后背墙厚度（０．３～１ ｍ１，ｍ； 以上公式计算在安装整体穿越设备时不适用。 （３）工作坑深度 由设计管底标高、顶管的基础、轨道等综合尺 寸而定： Ｈ＝Ｈ ＋Ｈ２＋Ｈ３＋Ｈ４ 式中：日——工作坑深度，ｍ； 且——设计管底标高，ｍ； 轨道高度，ｍ； ——混凝土基础厚度，Ｉｌｌ； 套管外壁至管道外壁问的距离，ｍ。 ２．３防止塌方的措施和井点降水设备的安装 对一些穿越深度比较大的地段，穿越条件比较 差，穿越处附近有建筑物和水塘的地段，必须预先 做好防止塌方的措施，有效的手段是放坡，作业坑 周围打钢板桩或打木桩，靠近穿越物一侧用沙土袋 防塌。 在地下水位比较高或土壤中含水量较大施工地 段必须采取井点降水的方法，在作业坑的四周打上 井眼，不问断的用潜水泵进行抽水。来降低作业坑 内水位。也可以采用缩孔喷射产生背压进行抽水的 原理进行井点降水 。 ２．４设备安装 顶管穿越设备有简易的现场安装设备和整体的 穿越设备。简易的现场安装设备需要采用横枕木和 ｃｌ５钢筋混凝土为基础，５０ ｋｇ／ｍ钢轨导轨，每组 ２根，每根长４ ｒｒｌ。安装使用道钉固定于枕木上，钉 距５Ｏ ８５ ｃｍ。导轨前端３０ ｃｍ以内不钉道钉，以方 便拆卸。下管后管节与轨面之接触应成直线，管外 皮与基础面距离为３ ｃｍ。导轨高程、坡度、方向线 安装后要在轨前、轨中、轨尾左右检查６～８点，允 许误差最大为３ ｍｍ。稳定第一管节后应测量加载后 的变化，并加以校正。为了防止顶进过程中后背产 生较大位移或失稳，采用人工后背。分Ｍ１０浆砌片 石后背墙及Ｃ２５钢筋混凝土后背梁两部分。 整体的穿越设备安装主要是调整设备的方向和 水平度，调整设备的标高。后背采用钢板焊接专用 后背，原土后靠墙的许可顶力值，可由土压力公式 计算决定。原土应有足够的高度、宽度和长度，一 般长度不应小于７ ｍ，顶管施工必须有足够的顶力， 才能克服在顶进过程中土壤对管子产生的阻力。顶 管的顶力可按下式计算 ： 化 工 ２０１ １年５月 Ｐ＝ｆｒＤｌ［２ｈ＋（２ｈ＋Ｄ１）ｔｇ２（４５０－ ／２）＋ ／ｒＤ１］ ＋Ｐ 式中：Ｐ——计算的总顶力，ｋＮ； ，——管道所处土层的重力密度，ｋＮ／ｍ ； Ｄ，～一管道的外径，ｍ； 清除管内积土，应该采用时顶时挖的方法。在顶管 深度较浅及铁路和建筑物下顶进，要注意管内清土， 防止管内泥土阻塞造成路面拱起、铁路轨道变形、 建筑物和临近管道损坏的事故发生。挖土、出土采 用人工挖土的方式时应注意掌握管节的走向，管节 四周一律不准超挖。从工作面挖掘下来的土，通过 管内水平运输至工作坑，再垂直提升到地面运走。 运输工具采用四轮小推车，车轮向心安装，车底为 ｈ——管道顶部以上覆盖土层的厚度，ｍ； 口——管道所处土层的内磨擦角； ——管道单位长度的自重，ｋｇ／ｍ； Ｌ——管道的计算顶进长度，ｍ； ＿厂——顶进时，管道表面与周同土层之间的磨擦系数； Ｐ——为顶进时，钢管的迎面阻力。 为了在施工中保证有足够的顶力，一般采用百 吨以上吨位的千斤顶，如果出现顶力不足，可以加 安千斤顶。 ２．５具体施工步骤方法 安装吊放首节带顶头的钢筋混凝土管完毕后， 进行测量和试顶，检查管节的高程和方向是不是符 合规范和设计的要求，严格控制首节的各项指标。 检查钢筋土管是否和轨道完全的接触。 钢筋混凝土管一般长度为２ ｍ，在顶进的过程 中，时时用仪器测量和观察顶进的水平度、方向和 油压。根据反馈出来的数据分析产生偏差的原因， 抑制其发展的趋势。每顶进３０ｍｍ测量１次，做好 顶进的偏差和油压的记录。 高程测量使用水平仪，工作坑内要引下两个临 时水准点，观测尺用略短于管径的短尺，以便管内 外均能使用。观测点设于第一节管的首尾，管顶或 管底称为第一点和第二点，通过两点的观测，可测 得首节管的实际高程，与设计高程比较即可得到偏 差值。也可采用水管测量的方法。中线测量主要是 测量管节方向与设计中心线比较的偏差值，采用“三 点移线法”观测 。先将工作坑上中心线引至工作 坑内，钉桩挂线。在坑内中心线上挂两个垂球，垂 球间距尽可能远，首节管测点处放中线尺，将尺子 平放于测点上，管内外拉线。操作时，先令小线对 准后垂球，并固定之，再观测前垂球是否对准小线， 如有距离时，由管外观测者不断命令管内拉线人缓 缓移线，直至线对正前垂球为止，这是令管内拉线 人观测小线位置与中线尺的中心是否吻合，若吻合， 即方向无偏差，若不吻合，则线与尺上中心的距离 即为偏差值，方向与尺上指示方向相反。校正方法 有挖土校正法和横木支顶法、木柱支顶法、千斤顶 支顶法。校正是费时费力的工程，在顶进过程中要 时时的测量，避免大的偏差的发生，及时把隐患和 将要发展的趋势消除在未然。 大口径套管采用管内出土的方法进行挖掘。先 活底，车前后拴上长绳，便于在管内操作。 首节顶进后，调放安装第二节混凝土管，两个 管相接前进行防水措施处理，两管相接，这个时候 要严格看护防止防水胶圈不能因为混凝土的偏差或 受力不均匀产生卷边、不进入等现象的发生，要及 时调正。 在土壤含水量大或者是在地下水位比较高的地 段进行套管穿越施工时，必须做好排水措施，以免 施工设备长期放在水中产生下陷、损坏等事故。 在测量好的穿越的另一侧进行接收作业坑的开 挖，开挖的作业坑要注意不能在穿越段内进行开挖， 要大于穿越长度。穿越施工的顶管要多顶进一根混 凝土管，这样，首节带顶头的混凝土管就可以吊装 出来。同时穿越结束后穿越设备也可以吊装出来。 穿越管内严禁存在积水，如果有积水，必须清 理干净后进行防水施工，管端两侧用砖封堵，并作 防水处理后再进行甸填土施工。 经过业主和监理部门的检查通过后，套管穿越 工程结束。 ３结束语 现代的管道工程采用了大量的新的施工工艺和 施工方法，随着管道事业的发展，在套管穿越方面 的技术也会越来越成熟，融人更加先进的、含更高 科技的施工方法并融入其他的施工领域中。 参考文献： ［１］吴国斌，钟一荆．原油管道穿越工程施工技术『ＪＩｌ石油工程建设， ２００６，３２（５）：４０—４３ ［２］刘立新，冯春娥非开挖技术在管道穿越工程中的应用探讨『Ｊｌ＿１ｌｊ 东水利，２００５（１２）：３４—３６． ［３］刘青松．燃气管道穿越道路与铁路施卜一顶管施＿１：ｆＪＪ．输配与应用， ２００５（２）：５—１０． ［４］闵发秋．井点降水施上工艺技术在西气东输公路穿越中的应用ｌ Ｊ１ ＿石油知识质疑与创新，２００５（６）：３９． ［５］孟庆一．供水管道穿越高速公路顶进施工技术［ＪＩ＿铁道建筑，２００６ （４）：１８一】９．
