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摘 要：随着经济的发展和国家长期规划中西气东输工程的不断建设，输油输气工程的施工技术也在迅猛的发展。本文就古交-太原煤层气输气管道工程为例，将该工程中管道施工过程中的小直径套管顶推施工工艺和关键技术进行了总结，突出了小直径套管顶推施工的控制关键，为相似工程施工提供参考。
关键词：顶管施工 套管 开挖 顶进
古交——太原煤层气输气管道工程位于山西省古交市和清徐县境内，输气管道起点位于古交市郝家庄的郝家庄首站，管道终点位于清徐末站，管道线路长45km，管径为D406.4×8.0mm，钢级为L360NB。此工程施工线路需要穿越多条交通线路，为达到经济合理，不影响正常交通线路使用，采用顶管穿越管道安装技术进行施工，其中穿越公路5条，穿越铁路2条。顶管施工方法采用先安设套管，后安装主管。利用液压千斤顶进预制的好的混凝土套管，套管直径按照规定取大于管道外径100mm以上，顶进过程中利用人工出土的方式完成出土。套管管径范围在D500mm-1000mm之间，属于小口径顶管施工。套管采用预制场预制的钢筋混凝土平口管，套管质量按照公（铁）路穿越的钢筋混凝土套管《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》（JC／T640-1996）中DRC1000×2000 PⅢ C JC/T640要求执行，不低于合格品。顶推施工后，主管道安装完成后对开挖的工作坑和接受坑进行回填，回填应保证靠近公、铁路侧的回填土夯实，恢复边沟、排水沟和绿化等道路设施。路旁有电缆线或管道的应按图纸的要求进行相应防护后回填，并恢复至原地貌。
一、主要工序施工方法及措施
（一）测量放线、场地平整
根据设计给定的控制桩位，用经纬仪放出穿越中心轴线，并定穿越中心桩，施工带边线桩，撒上白灰线，同时用水准仪将高程引测到穿越控制点上，以便控制操作坑挖深，确保穿越套管埋深应符合设计要求，两端应伸出公（铁）路路肩或用地范围外2m。放线同时放出操作坑与接管坑的位置和开挖边线。保护好公路两侧中心线上的标志木桩，以便按该桩测量、复核操作坑开挖深度和穿越准确度。根据现场情况，在工作坑一侧平整出一块施工场地。
（二）作业坑开挖
在穿越道路两端各开挖一个工作坑，一个作为作业顶进工作坑，另一个作为接收首节管的工作坑。在地下水位以下施工时，工作坑应设置在管线下游，逆管道坡度方向顶进，以有利于排水。工作坑宽度为5米，长度与套管节长度、千斤顶长度及后背墙的尺寸有关，还与顶进方法和运土工具，其长度根据现场和所使用的千斤顶的尺寸而定，坑边距公路路肩保证安全距离。工作坑的深度由设计管底高程及基础厚度而定，即管底高程减去轨道及基础厚度，就是坑底标高。在挖作业坑时，后背墙的原土层不得破坏，后背墙具体要求如下：
1.要考虑有充分的强度，在顶进中能承受液压千斤顶的最大反作用力而不破坏。
2.要有足够的刚度，当受到千斤顶的反作用力时，后背材料受压缩而产生变形，卸掉荷载后要恢复到原状。如压缩回弹量大，会导致大量移程消耗在后背压缩上而大大降低千斤顶的有效冲程，使顶进效率降低。
3.后背墙表面要平直，并且垂直于顶进管道的轴线，以充分避免产生偏心受压使顶力损失和发生质量、安全事故。以免承受较大的后坐力时造成后背材料压缩不均匀，出现倾斜现象。
4.材料材质要均匀，以承受较大的后坐力，避免造成后背墙受力不均，发生倾斜现象。根据土质情况，必要时后背墙要采取相应的支撑措施，可以选择加道木或加止推平台。选材要均匀坚固，如果后背墙土质强度达不到设计要求，可用槽钢和钢板组合制作靠背梁，靠背梁就位后其四周与原土之间的缝隙及靠背梁与桩之间的缝隙用C15素砼填实。
采用人工开挖顶管时，应采用井点降水的方法将地下水位降至管底以下不小于0.5m处，防止水源进入顶管管道。
（三）顶管设备安装就位
顶管穿越采用公（铁）路穿越的钢筋混凝土套管采用水泥套管质量应执行《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》（JC／T640-1996）中DRC1000×2000 PⅢ C JC/T640要求，不能低于合格品。配合人工在管内开挖土方将套管顶入穿越位置，清土后，再进行主管安装。
设备下坑前，要对已挖好的坑基进行测量找平，符合技术要求。作业坑处理完毕，用吊车安装后靠背挡板，支撑托架及推进轨道等，测量校正导轨面，保证套管中心线与设计中心相吻合，保证施工精确度。在操作坑内的平台上交叉放置液压工作站，以管中心线为基准找正。用吊车将液压工作站及操作平台吊入坑内，在安装时，应将液压工作站推盘中心线与套管中心线下重合，同时保证全机推盘垂直，平整。
（四）套管顶进作业
顶进即把管节沿导轨推顶到已挖好的洞内的作业，顶进操作要坚持“先挖后顶，随挖随顶”的施工原则。顶铁安装应平直，顶进时严防偏心，以免使顶铁崩出伤人。顶进时注意油压变化，发现不正常时立即停止顶进，并检查原因。千斤顶活塞伸展长度应在规定范围内，以免损坏千斤顶结构。在整个顶进操作中应坚持连续作业。
将第一根套管吊放在液压工作站前的导向管上，施工人员在套管内进行掘进，挖出的沙土用拖篮拖出套管。沿套管端面均匀掘进150mm左右后起动液压工作站，液压工作站推盘推动套管进行顶进，到位后停止推进，套管内施工人员再次向前开挖，人工开挖穿越卵石地层时，套管就位后应视具体情况，在套管上半圆周钻孔注水泥浆，将挖掘、顶进时产生的塌落形成的空隙填实。液压工作站再次顶进，直至完成整根套管。在套管顶进过程中，套管内设置手把灯照明。当整根套管大部分顶进土中时，液压工作站推盘后退，吊入下根套管进行两根套管之间的连接，套管接口内封堵采用专用橡胶圈，缝隙用沥青麻丝抹平，施工时应注意避免出现斜口影响顶进质量。以同样工序顶进第二根套管，直到完成整个穿越。
顶进作业时，第一根套管顶进方向的准确性是关键，第一根套管顶进中心线偏差不应超过管长的3%。初始顶进中，每顶进300mm应检查一次；正常顶进后，每顶进1m至少应检查一次。顶管时应采用测量仪器控制中心线和高程，以施工放线时布置的中心桩为基准进行导向监控。当发生套管偏位时应及时查找原因后进行顶进纠偏。产生的原因主要有管节的接缝断面与管子中心线不垂直挖土方向及尺寸不正确、管道周围土层性质差异较大和使用两台以上千斤顶顶进时顶进不同步等。可以采取人工或机械方法进行校正，具体包括挖土校正法、顶木校正法和工具管纠偏。每次纠偏角度不宜过大，可根据管径、顶进长度和土质情况确定。顶管完工后，管节接口处用水泥砂浆将缝隙抹平。
凿土外运，可采用较小的双轮小推车或拖篮拖运，从工作面开凿下的碎土要及时通过管内用小推车或拖篮水平运输至工作坑内，然后垂直提升至地面。当套管顶进至对面接管坑时，套管穿越完毕，吊拆设备，清除管内余土，进行误差测量。
二、主管的穿越
（一）在穿越套管之前，根据设计要求，选择接收工作坑的施工作业带作为穿越管段预制场地，进行布管，然后用对口器进行组装。组装焊接技术要求应同一般地段相同。
管道采用半自动焊，对于返修采用手工电弧焊。焊接要求按照标准规范执行。组焊完毕后按照要求进行无损检测。探伤合格后，按设计要求进行防腐补口。按设计和规范要求，对组焊完的管道进行单独试压。试压结束后，将管内水排净，并在管段两端进行防水密封。
（二）在顶进工作坑侧设置牵引设备。由于穿越套管埋较深，穿越管段较长，需在公、铁路的接收井处开挖发送穿越管段的马道，且处马道的深度应符合管底埋深的深度。在马道内和作业带上敷设轻轨，用2台单斗将已试压合格的管段吊上轻轨发送小车，并按设计图纸要求安装好套管与主管之间的支撑管卡缓慢地穿入套管中。按设计要求进行套管与主管之间的封堵工作和阴极保护工作。
三、回填、恢复地貌
在穿越主管工程完毕后，应进行回填，靠近公、铁路侧的回填土应夯实，恢复边沟、排水沟等道路设施。路旁有电缆线或管道的应按图纸的要求进行相应防护后回填，并恢复至原地貌。
四、结语
顶管施工的范围较广，套管的直径最大可达5m以上，在隧道施工中还可以进行箱涵的顶推施工。因此，顶管施工具有广阔的应用范围。但对于燃气管道的顶管施工中，主要针对小口径顶管施工。小口径施工受管径的影响，人工挖土较困难，在顶推过程中也更易出现管子偏位，所以在施工过程中应更加重视这方面的控制，以保证顶推过程的顺利完成。
参考文献：
[1]田波.顶管穿越高速公路的设计与施工注意事项[J].城市道桥与防洪,2009.6.
[2]王雅洁等.液压顶管在工程项目施工中的应用[J].冶金动力, 2008.3.
[3]韦乃圣.管道顶进施工技术[J].大众科技,2008.6.
关键词：顶管施工 套管 开挖 顶进
古交——太原煤层气输气管道工程位于山西省古交市和清徐县境内，输气管道起点位于古交市郝家庄的郝家庄首站，管道终点位于清徐末站，管道线路长45km，管径为D406.4×8.0mm，钢级为L360NB。此工程施工线路需要穿越多条交通线路，为达到经济合理，不影响正常交通线路使用，采用顶管穿越管道安装技术进行施工，其中穿越公路5条，穿越铁路2条。顶管施工方法采用先安设套管，后安装主管。利用液压千斤顶进预制的好的混凝土套管，套管直径按照规定取大于管道外径100mm以上，顶进过程中利用人工出土的方式完成出土。套管管径范围在D500mm-1000mm之间，属于小口径顶管施工。套管采用预制场预制的钢筋混凝土平口管，套管质量按照公（铁）路穿越的钢筋混凝土套管《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》（JC／T640-1996）中DRC1000×2000 PⅢ C JC/T640要求执行，不低于合格品。顶推施工后，主管道安装完成后对开挖的工作坑和接受坑进行回填，回填应保证靠近公、铁路侧的回填土夯实，恢复边沟、排水沟和绿化等道路设施。路旁有电缆线或管道的应按图纸的要求进行相应防护后回填，并恢复至原地貌。
一、主要工序施工方法及措施
（一）测量放线、场地平整
根据设计给定的控制桩位，用经纬仪放出穿越中心轴线，并定穿越中心桩，施工带边线桩，撒上白灰线，同时用水准仪将高程引测到穿越控制点上，以便控制操作坑挖深，确保穿越套管埋深应符合设计要求，两端应伸出公（铁）路路肩或用地范围外2m。放线同时放出操作坑与接管坑的位置和开挖边线。保护好公路两侧中心线上的标志木桩，以便按该桩测量、复核操作坑开挖深度和穿越准确度。根据现场情况，在工作坑一侧平整出一块施工场地。
（二）作业坑开挖
在穿越道路两端各开挖一个工作坑，一个作为作业顶进工作坑，另一个作为接收首节管的工作坑。在地下水位以下施工时，工作坑应设置在管线下游，逆管道坡度方向顶进，以有利于排水。工作坑宽度为5米，长度与套管节长度、千斤顶长度及后背墙的尺寸有关，还与顶进方法和运土工具，其长度根据现场和所使用的千斤顶的尺寸而定，坑边距公路路肩保证安全距离。工作坑的深度由设计管底高程及基础厚度而定，即管底高程减去轨道及基础厚度，就是坑底标高。在挖作业坑时，后背墙的原土层不得破坏，后背墙具体要求如下：
1.要考虑有充分的强度，在顶进中能承受液压千斤顶的最大反作用力而不破坏。
2.要有足够的刚度，当受到千斤顶的反作用力时，后背材料受压缩而产生变形，卸掉荷载后要恢复到原状。如压缩回弹量大，会导致大量移程消耗在后背压缩上而大大降低千斤顶的有效冲程，使顶进效率降低。
3.后背墙表面要平直，并且垂直于顶进管道的轴线，以充分避免产生偏心受压使顶力损失和发生质量、安全事故。以免承受较大的后坐力时造成后背材料压缩不均匀，出现倾斜现象。
4.材料材质要均匀，以承受较大的后坐力，避免造成后背墙受力不均，发生倾斜现象。根据土质情况，必要时后背墙要采取相应的支撑措施，可以选择加道木或加止推平台。选材要均匀坚固，如果后背墙土质强度达不到设计要求，可用槽钢和钢板组合制作靠背梁，靠背梁就位后其四周与原土之间的缝隙及靠背梁与桩之间的缝隙用C15素砼填实。
采用人工开挖顶管时，应采用井点降水的方法将地下水位降至管底以下不小于0.5m处，防止水源进入顶管管道。
（三）顶管设备安装就位
顶管穿越采用公（铁）路穿越的钢筋混凝土套管采用水泥套管质量应执行《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》（JC／T640-1996）中DRC1000×2000 PⅢ C JC/T640要求，不能低于合格品。配合人工在管内开挖土方将套管顶入穿越位置，清土后，再进行主管安装。
设备下坑前，要对已挖好的坑基进行测量找平，符合技术要求。作业坑处理完毕，用吊车安装后靠背挡板，支撑托架及推进轨道等，测量校正导轨面，保证套管中心线与设计中心相吻合，保证施工精确度。在操作坑内的平台上交叉放置液压工作站，以管中心线为基准找正。用吊车将液压工作站及操作平台吊入坑内，在安装时，应将液压工作站推盘中心线与套管中心线下重合，同时保证全机推盘垂直，平整。
（四）套管顶进作业
顶进即把管节沿导轨推顶到已挖好的洞内的作业，顶进操作要坚持“先挖后顶，随挖随顶”的施工原则。顶铁安装应平直，顶进时严防偏心，以免使顶铁崩出伤人。顶进时注意油压变化，发现不正常时立即停止顶进，并检查原因。千斤顶活塞伸展长度应在规定范围内，以免损坏千斤顶结构。在整个顶进操作中应坚持连续作业。
将第一根套管吊放在液压工作站前的导向管上，施工人员在套管内进行掘进，挖出的沙土用拖篮拖出套管。沿套管端面均匀掘进150mm左右后起动液压工作站，液压工作站推盘推动套管进行顶进，到位后停止推进，套管内施工人员再次向前开挖，人工开挖穿越卵石地层时，套管就位后应视具体情况，在套管上半圆周钻孔注水泥浆，将挖掘、顶进时产生的塌落形成的空隙填实。液压工作站再次顶进，直至完成整根套管。在套管顶进过程中，套管内设置手把灯照明。当整根套管大部分顶进土中时，液压工作站推盘后退，吊入下根套管进行两根套管之间的连接，套管接口内封堵采用专用橡胶圈，缝隙用沥青麻丝抹平，施工时应注意避免出现斜口影响顶进质量。以同样工序顶进第二根套管，直到完成整个穿越。
顶进作业时，第一根套管顶进方向的准确性是关键，第一根套管顶进中心线偏差不应超过管长的3%。初始顶进中，每顶进300mm应检查一次；正常顶进后，每顶进1m至少应检查一次。顶管时应采用测量仪器控制中心线和高程，以施工放线时布置的中心桩为基准进行导向监控。当发生套管偏位时应及时查找原因后进行顶进纠偏。产生的原因主要有管节的接缝断面与管子中心线不垂直挖土方向及尺寸不正确、管道周围土层性质差异较大和使用两台以上千斤顶顶进时顶进不同步等。可以采取人工或机械方法进行校正，具体包括挖土校正法、顶木校正法和工具管纠偏。每次纠偏角度不宜过大，可根据管径、顶进长度和土质情况确定。顶管完工后，管节接口处用水泥砂浆将缝隙抹平。
凿土外运，可采用较小的双轮小推车或拖篮拖运，从工作面开凿下的碎土要及时通过管内用小推车或拖篮水平运输至工作坑内，然后垂直提升至地面。当套管顶进至对面接管坑时，套管穿越完毕，吊拆设备，清除管内余土，进行误差测量。
二、主管的穿越
（一）在穿越套管之前，根据设计要求，选择接收工作坑的施工作业带作为穿越管段预制场地，进行布管，然后用对口器进行组装。组装焊接技术要求应同一般地段相同。
管道采用半自动焊，对于返修采用手工电弧焊。焊接要求按照标准规范执行。组焊完毕后按照要求进行无损检测。探伤合格后，按设计要求进行防腐补口。按设计和规范要求，对组焊完的管道进行单独试压。试压结束后，将管内水排净，并在管段两端进行防水密封。
（二）在顶进工作坑侧设置牵引设备。由于穿越套管埋较深，穿越管段较长，需在公、铁路的接收井处开挖发送穿越管段的马道，且处马道的深度应符合管底埋深的深度。在马道内和作业带上敷设轻轨，用2台单斗将已试压合格的管段吊上轻轨发送小车，并按设计图纸要求安装好套管与主管之间的支撑管卡缓慢地穿入套管中。按设计要求进行套管与主管之间的封堵工作和阴极保护工作。
三、回填、恢复地貌
在穿越主管工程完毕后，应进行回填，靠近公、铁路侧的回填土应夯实，恢复边沟、排水沟等道路设施。路旁有电缆线或管道的应按图纸的要求进行相应防护后回填，并恢复至原地貌。
四、结语
顶管施工的范围较广，套管的直径最大可达5m以上，在隧道施工中还可以进行箱涵的顶推施工。因此，顶管施工具有广阔的应用范围。但对于燃气管道的顶管施工中，主要针对小口径顶管施工。小口径施工受管径的影响，人工挖土较困难，在顶推过程中也更易出现管子偏位，所以在施工过程中应更加重视这方面的控制，以保证顶推过程的顺利完成。
参考文献：
[1]田波.顶管穿越高速公路的设计与施工注意事项[J].城市道桥与防洪,2009.6.
[2]王雅洁等.液压顶管在工程项目施工中的应用[J].冶金动力, 2008.3.
[3]韦乃圣.管道顶进施工技术[J].大众科技,2008.6.