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长输管道穿越公路和地下障碍物措施的研究

浏览170次 时间:2017年7月22日 09:29

【摘要】随着现代化建设的发展,大型长输管道工程建设量增大,在长输管道敷设施工时常常会遇到穿越道路、地下埋藏物、建筑物等障碍设施,为保证长输管道长期稳定运行,穿越工程变得尤为重要,是长输管道工程中重要的施工控制点,本文主要通过对“日照—仪征原油管道及配套工程”中穿越国家一级高速公路“宁通高速”实例的分析,具体研究长输管道附属工程中穿越公路、地下障碍物施工方法和措施的制定。

【关键词】顶管;地下障碍物;发送沟;管道穿越

 

1 工程特点及地质情况

宁通高速公路穿越工程地点位于仪征市青山镇。根据中国兵器工业北方勘察设计研究院《日照-仪征原油管道工程宁通高速公路穿越岩土工程勘察报告》,穿越处属于粘土层,公路南、北两为林园,地层含水量大,地质承载能力极差,管道埋深为宁通高速公路路面以下 10m 处,操作井和接收井距离公路主道边 30 米,保护套管长度 115m,套管为混凝土管(G 型接口)DRC1350×2000GA,原油管道为φ914×15.9,长度 126.5m。此段管线同时穿越宁通高速公路及两侧辅道、鲁宁输油管道、光缆,穿越长度较长,土质松软、地下水位高,致使发送沟成沟困难,管道安装施工需要特殊措施,以保证施工顺利完工、道路安全通行。

 

2 施工前准备

穿越施工工序:施工准备→顶砼管施工→管段组焊(无损检测、防腐补口、补伤、电火花检漏、清扫试压)→管道内支架、阴极保护及钢支撑架安装→钢管道穿越→套管封堵及附件安装→地貌恢复。

 

3 顶管施工

3.1 施工工序:测量放线—降水打板桩—挖操作坑和接收坑—制作顶管靠背—安装轨道和设备—顶管(边顶进边清土)—停顶退程加顶铁—退程加接管—检查—退程加接管—测量纠偏—检查—接管顶管—清除管内淤泥土—穿越检查

3.2 顶前施工技术措施

操作坑、接收坑开挖:操作坑设置在宁通高速公路的西面,接收坑设置在宁通高速公路的东面,操作坑、接收坑,采用人工与机械相互配合的方式开挖基坑,所取出的土方堆置在堆管场附近。

降水:因管道埋设在地表以下 10m,公路南侧为林园、北侧为林园,地下水位高、水量大,基坑渗水严重,根据现场实际勘查,采取井点降水方法施工,穿越位置两侧各设置 4 组井点 6 寸降水装置,间距 1m。在基坑一角开挖一个积水坑。混凝土底座:因基坑深、水位高,在基坑底部浇注 C30 防渗混凝土,在基坑后壁浇注 C30 防渗混凝土。

3.3 顶管施工

顶管施工要坚持“先挖后顶,随挖随顶”的施工原则,顶铁安装平直,顶进时严禁偏心,以免使顶铁崩出伤人,发现不正常时立即停止顶进。在整个顶进操作中坚持连续作业,若顶进间隔时间过长,土容易下塌,使顶力增大。开挖后要及时顶进,及时测量,可使顶力限制在较小的范围内。套管在顶进时,必须对顶进管段中线的方位及高程严格控制,以保证顶管的质量,顶管时的中线容易产生方位和高程上的偏差。其原因如下:由于后座墙受力发生倾斜,造成中线左右偏离;由于顶力作用点和管中线不一致,造成中线左右偏差,在前方挖土时,管底超挖而使高程起伏不均;顶管的端面或后背上下部位的土壤承载力相差较大;导轨安装有较大误差;顶铁质量差,受力后变形等。

 

4 穿越管段组焊

穿越防腐管道安装φ914×15.9 材质,长度 126.5m,三层 PE加强级外防腐。

管段单独进行强度及严密性试压,试压介质采用无腐蚀性洁净水,强度试压压力为 12.75Mpa,严密性试压压力为 8.5Mpa,压力测试符合设计要求。

 

5 发送沟开挖加固及穿越光缆、管道保护

5.1 测量放线:测量出宁通高速公路及其两侧的自然地坪标高,以便确定穿越深度。放线同时放出发送沟与接管沟的位置和开挖土方放置边线。

5.2 发送沟开挖及加固措施:因施工地土质松软,地下水位较高,发送沟开挖极易坍塌,且开挖深度为 10 米,给施工带来了极大的挑战。施工中使用的反铲挖掘机最大挖土深度在 5 米以内,为了施工安全,引沟开挖共分为 3 个阶梯,开挖过程中为防止坍塌每开挖一阶层在边缘打钢桩,每根长度 3m,间距 1m;在第一阶梯和第二阶梯钢桩外侧沟壁设置建筑模板,高度 2m;在发送沟内打 6mm 厚钢板桩,高度 2m,钢板桩与钢板桩之间扣接,对角用钢管焊接支撑,间距 3m,保证钢板的稳定,防止塌方;停设备处铺钢板。

5.3 穿越光缆、原输油管道交叉保护:根据实地探测,需连续穿越光缆和鲁宁输油管道,两处穿越都在发送沟与顶管操作井之

间,增加了穿越长度和施工难度,因发送沟分为三层阶梯开挖,所以成沟后上口宽度在较大,地下障碍物开挖长度长,为了保证施工安全,采用机械和人工配合开挖。穿越地下光缆施工措施:管道穿越地下光缆时,为了防止开挖较长导致光缆断裂,用五根各长 3m 的角钢∟75×5 对光缆进行保护,用Φ1.6 的镀锌铁丝将两角钢绑扎,然后用沥青对角钢外部进行普通级防腐,并在开挖出光缆下方架设交叉竹竿,将光缆托住,防止重力下坠撕裂光缆。穿越鲁宁输油管道施工措施:接收沟开挖处存在穿越已建管道(鲁宁输油管道Φ711),用挖掘机开挖管沟,与发送沟开挖一致,并用保护措施保护原管线。

 

6 管段下沟穿越

6.1 由于现场的地形较复杂,经过现场勘察,决定将穿越点设置一台卷扬机(作牵引用),发送沟需与水泥套管在同一条直线上。由于穿越长度较长,所以采取机械与人工相结合的方法施工,设置一块供穿越时用的“管道穿越引沟及预制场地”,以便放置设备及预制管段,发送沟深度与水泥套管深度一致。

6.2 管道滑轮钢支撑架制作:钢支撑架是为减少管道内支架与砼管的摩擦力,保护内支架不损坏,便于穿越。管道钢支撑架,强度高,承受能力强。安装方法:在预制好的管段首端安装管道钢支撑架。在安装过程中,为了防止钢支撑架在安装过程中损伤管道防腐层。在其间加一层δ=5mm、宽为 100mm 的胶皮,紧固管道钢支撑架上的螺栓,防止在穿越过程中松动。

6.3 井点降水设置及安装:因管道穿越位置在路面以下-10m,管线埋设较深,地下水位高,渗水严重,粘泥土分布,导致穿越用发送沟开挖成型困难,管道吊装设备无法到位,管线安装无法顺利进行。采用井点降水措施,在穿越发送沟两侧各 15m 范围内设置 5 组井点 6 寸降水装置,每组 100 根,24 小时不间断降水。

6.4 利用挖掘机及吊车把管段上装钢支架的一端搁置到水泥套管内,用机械方法进行穿越,然后发动卷扬机牵引,挖掘机在后端配合送管。吊车进行管道吊装工作卷扬机安装说明:卷扬机安装在水泥套管的中心线上,要求安装稳固,有足够的操作空间,卷扬机安装位置视穿越的实际情况而定,要有利于管道穿越的需

要,操作面积要满足管道穿越及人员的施工要求,为了保证卷扬机负载时安全,卷扬机基础尺寸(3.0m×3.0m×2m),基础采用 C30混凝土现浇,内配钢筋网。

6.5 套管封堵:按照设计要求封堵套管两端。套管两端封堵采用 MU10 红砖,M10 水泥砂浆砌筑,再用沥青麻丝封堵防水,套管两端回填土分层夯实。

 

7 结束语

长输管道尤其是大口径长输管道山地施工中,穿越是一项常见的施工内容,也是重要的施工节点。制定方案时应全盘考虑工程地质、水文地质条件等方面对施工的影响,选择不同的施工措施,提高施工安全性,减少工程成本投入,提高经营效益。

参考文献:

[1]中华人民共和国国家标准(GB 50424-2007)油气输送管道穿越施工规范[S].

[2]田西宁,孙百超,王金岩,王卫强,李小玲,刘圭群,李巍.穿、跨越技术在长输管道敷设中的应用与发展[J].当代化工.200804.

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