大口径压力钢管穿越道路施工总结

奚玉新

（中国水利水电第十三工程局有限公司，中国 天津300384）

0 概述

LXB供水工程建安四标管线穿越省道为2根DN3800钢管外套DN4400（内径）钢筋混凝土套管，180°混凝土基础，钢管穿越桩号及长度。

B线：穿越桩号D96+381.308～D96+487.578，穿越长度106.27m；C线：穿越桩号D96+381.308～D96+487.578，穿越长度106.27m。Q345C钢管管壁厚度为20mm，标准管长度为6m，单根重量约为11280kg。

1 主要施工操作要点

大口径压力钢管在套管内进行安装，提前将套管安装完毕，然后将套管180°钢筋混凝土保护层施工完成，最后进行钢管的安装及道路恢复，详见图1。

图1 施工流程图

1.1 土方开挖

（1）沟槽土方开挖采用2.0m3反铲挖装、自卸车场内倒运、ZL50装载机和推土机配合推运平整的施工方法，将开挖土料临时堆存在左侧堆土区范围内，用推土机推平，作为沟槽回填用土。

（2）开挖过程中用全站仪及水准仪进行观测，以防超挖。槽底若为土基，则预留0.2～0.3m厚的土层暂不挖去，待施工管基时人工清理至设计标高，铺砂土回填夯实；若槽底为岩基，则开挖至设计高程以下0.2m，铺砂土回填夯实，达到设计要求的相对密度值。

（3）结合本区段工程地质确保边坡稳定，按照设计推荐的放坡系数放坡，边坡整齐，坡比一次到位，避免用挖掘机反复修坡。

（4）在开挖过程中，注意保护施工区域范围外的天然植被和农耕作物。

1.2 沟槽降水

根据工程地质资料中的地质描述，穿越省道314段边坡岩性为粉质粘土、全风化岩，采用明排的方式降水。

明排降水时，沿管线基坑两侧靠近坡脚处各布置一道排水沟，用于排出基坑内的渗水、雨水、施工废水以及其它途径来水。排水沟采用梯形断面，底宽50cm、深50cm、边坡1：1。排水沟每隔50m设一集水坑，集水坑内配2台7.5kw污水泵将集水抽排到基坑外的排水干沟内，通过排水干沟排至就近的监理人指定或认可的河道或沟渠内。基坑内排水沟要向集水坑做出一定的坡度，便于汇集水流。为防止地面水流入管沟，在沟槽开挖线外侧设置截水沟。

1.3 套管施工

本工程2根DN3800钢管外套DN4400（内径）钢筋混凝土套管，套管每节长3m，安装时采用特制管夹进行吊装，由于套管没有水压试验要求，因此安装完成后立即进行180°混凝土保护层施工。

1.4 沟槽回填

1.4.1 砂垫层填筑

当管道置于粘性土、砂土上且满足承载力要求时，设15cm厚中粗砂垫层，当遇到岩基或砂砾石（其砾石最大粒径大于等于25mm）地段时设垫层，垫层材料采用中砂或粗砂，铺设厚度20cm，每次铺设长度不超过一天的管道铺设能力。垫层铺设采用长臂挖掘机配合人工摊铺回填料，振动碾压实，压实后相对密度不得小于0.7。

1.4.2 路槽土方回填

（1）沟槽回填料采用中粗砂；

（2）填筑采用水平分层法施工，按照横断面全宽水平分层逐层向上填筑；每填筑一层，检测压实度，符合规定后再填筑上一层；

（3）无粘性土回填开挖料相对密度：由路槽底算起的深度范围d≤800mm时，相对密度不小于0.75；800＜d≤1500mm时，相对密度不小于0.7；d＞1500mm 时，相对密度不小于 0.65。

（4）土方回填施工

本工程管道槽较深，沟槽上口较大，两管之间的区域土方回填无法直接利用装载机倒土入仓，采用长臂挖掘机入仓，人工摊铺、振动平板夯夯实，分层厚度控制在30cm以内。

管道外壁与沟槽壁之间采用反铲挖掘机挖甩入槽，小型挖掘机摊铺，18T振动碾分层碾压密实，分层厚度控制在30cm以内。

管顶缓冲覆盖层区外径范围内的回填土不准采用机械碾压，以免损伤管道，采用轻型机械或人工夯实，分层厚度控制在30cm以内。

管道两侧土方回填要求对称施工，其管道周边50cm范围内粒径不大于50mm。

回填过程中严格控制每层的压实度，每回填一层，由试验人员现场取样进行压实度或相对密度测试，试验合格后方可进行下一层的回填。

1.5 套管钢筋混凝土保护层施工

穿越道路套管部分采用180°混凝土保护层，标号C30，钢筋保护层厚度为50mm。

1.5.1 模板施工

为保证混凝土外观质量，加固墙体等处侧模板的对拉螺栓采用Φ14“三节式”可拆卸螺栓，在混凝土达到拆模强度后拆除侧模，再卸落可拆卸头，用不低于混凝土强度且颜色相近的水泥砂浆修补抹平，并做好养护，防止开裂。螺栓按间距750mm×750mm布置。为保证混凝土止水效果，有止水要求部位的对拉螺栓，在螺栓中间位置加焊止水板，止水板与螺栓之间满焊。墙体模板采用分块拼装连接、整体加固的方案，采用Φ14“三节式”可拆卸对拉螺栓配［8槽钢横竖围檩进行加固，以保证模板的刚度和整体性；为防止模板在混凝土浇筑过程中出现偏移，在底板混凝土施工时，预先在地下打入地锚，地锚尽量埋设在较远的位置上，使支撑与底板夹角越大越有利。

1.5.2 钢筋施工

（1）钢筋的连接方式采用焊接连接；采用双面焊接时，搭接长度不小于5d，且不小于10cm；采用单面焊接时，搭接长度不小于10d，且不小于20cm，同一连接区内受拉钢筋搭接接头面积百分率不宜大于50%。

（2）钢筋安装的种类、规格和长度，以及钢筋的安装位置、间距、保护层等，符合设计详图的规定。钢筋长度方向的安装偏差不超过25mm，同一排受力钢筋间距的局部安装偏差不超过0.1倍间距。

（3）钢筋接头错开布置，并按GB50204-2002中的规定执行。

（4）钢筋安装完毕后，清理仓面内的泥土、铁锈、绑丝或其他杂物，自检合格后报请监理人复检，合格后方能浇筑混凝土。

1.5.3 混凝土施工

（1）原材料及配合比

混凝土配合比由监理审批后方可使用，水泥、细骨料、粗骨料、外加剂均应检验合格，符合设计图纸和相关要求，并由监理审批。

（2）混凝土浇筑

1）在模板、钢筋、止水和预埋件等安装完成并检验合格后，清理仓内杂物和积水，报请监理工程师验收，检验合格后方可进行混凝土浇筑施工。验收内容包括：已浇筑混凝土面的清理，模板、钢筋、插筋、止水和观测仪器等设施的埋设和安装等。

2）施工缝处理：每10米设一道伸缩缝，缝宽20mm，缝间用闭孔泡沫板填塞。

3）混凝土浇筑：沟槽内套管基础混凝土浇筑采用泵送，当浇筑高度大于2m时，需采用溜槽或者串筒，防止混凝土发生离析。

4）混凝土养护：混凝土浇筑完毕后12～18h内，为防止混凝土出现干缩裂缝和温度裂缝，及时对混凝土表面加以覆盖并洒水养护，对于不便于覆盖的部位可采用喷养护液的方法养护。覆盖材料采用湿润的土工布或麻布，养护用水与拌和用水相同。保湿养护的时间不得小于14天，在干燥、炎热气候条件下，应延长养护时间不少于28天。

1.6 压力钢管施工

1.6.1 钢管安装的施工工序

钢管安装施工工序为：施工准备→钢管运输→管材检验→钢管焊接→钢管防腐处理→质量检验→安放滚轮→拉动钢管→重复前环节（焊接、防腐处理、质量检验、拉动钢管）→套管末端封堵→套管内1：1水泥浆填充。

1.6.2 管材检验

对每根进场管材的外观尺寸进行检验，钢管长度允许正偏差为0～100mm。

管端外径：在管端100mm长度范围内，钢管外径允许偏差±2mm，周长允许偏差±3/1000D，用测径卷尺测量。

钢管管体外径：钢管外径允许偏差±5/1000D，且不超过±4mm。

钢管的圆度：同端管口相互垂直的两直径之差最大值≤1%倍钢管外径。

钢管的弯曲度不得超过钢管长度的0.2%。

钢管管端加工坡口，坡口角度符合设计要求。钢管管端面垂直于管轴线，极限偏差为3mm。严禁使用不合格管材。

1.6.3 钢管焊接

验收合格的管材采用履带吊吊运到沟槽内进行焊接。装卸和吊运过程中保持轻装、轻放的原则，不得刮碰管材。钢吊装采用双点兜身吊，吊索用橡胶套包裹以避免起吊索具碰损管件及保护层。

无套管处的钢管直接用履带吊吊运至安装工作面进行焊接安装。

在套管进口处修筑钢管焊接操作平台用于钢筋混凝土套管内压力钢管焊接工作，平台长度为20m，平台基础（在沟槽完成开挖后）开挖整平后压实，严格控制平台高程，使其与钢筋混凝土套管内底标高一致。为保证钢管底部焊缝的焊接质量，操作平台上提前预留焊缝操作坑，尺寸可根据现场实际情况布置。

焊接时在钢管外壁中线轴线高程位置左右两侧分别安装一导向轮，以确保钢管拉动时的前进方向准确无误，导向轮的安装间距可按10m控制；在第一节钢管的前端外侧底部30°范围处左右两侧各焊接开孔钢板一块，用于固定牵引钢丝绳和滑轮组。焊接完成后将钢管的前2/3放置到套管内的滚轮上，即可开始进行第一节钢管和下节钢管的焊接施工。钢管安装示意图如下图2。

图2 钢管安装示意图

（1）焊接设备

钢管焊接拟配置逆变直流弧焊机（钢管焊接）4台、对焊机（钢筋焊接）1台、电焊机（金属焊接）1台。

（2）焊接材料

焊接材料采用国标产品，有出厂质量证明书。焊条选用J507。（3）焊接施工

1）钢管的焊接采用手工埋弧焊。底部焊缝在钢管安装平台预留的施焊工作坑内进行。

2）施焊前，应将坡口及其两侧10～20mm范围内的铁锈、熔渣、油垢、水迹等杂质认真清理干净，直至漏出金属光泽为止。

3）钢管内、外支撑、工卡具、吊耳及其它临时构件焊接时，严禁在母材上引弧和熄弧。

4）焊缝组装局部间隙超过5mm，但长度不大于该焊缝长的15%时，允许在坡口两侧或一侧作堆焊处理。但严禁在间隙中填入金属材料。堆焊后应用砂轮修整至规定尺寸并保持原坡口形式，并应对堆焊部位作无损探伤检查。

（4）焊缝检验

1）焊接完成后，焊工应进行自检，自检合格后应在焊缝附近用油漆作上标记并作好记录备查。

2）焊缝的内部质量检查采用超声波无损探伤和X射线探伤综合检查的方法，根据业主要求，超声波探伤检查按焊缝长度的100%控制，X射线探伤检查按照焊缝总长度的10%控制。

3）所有焊缝均应进行外观检查，外观质量应符合GB/T12469-90《焊接质量保证钢熔化焊接接头要求及质量评级》的规定。对接焊缝顶部应均匀平整，顶高不超过3mm。如果目检发现焊缝面的轮廓不适宜于作无损探伤检查和喷涂防腐涂料，则应对其研磨使之平整。

1.6.4 钢管外缝防腐

钢管外防腐在完成一节钢管焊缝的焊接后进行，防腐材料及涂层厚度按照设计要求进行施工。

1.6.5 拉动钢管

（1）涂刷润滑剂

在钢管拉动前，首先对轨道涂刷润滑剂，润滑剂采用机油，要求涂刷均匀。

（2）钢管拉动设备选型

根据穿越S314所用标准钢管重量，选择1台200kN的卷扬机，卷扬机锚固采用有桩水平地锚。

（3）拉动钢管

第一节与第二节钢管焊接结束并在其它工序检查验收合格后，开始采用卷扬机拉动此两节钢管，使其第二节钢管移动至第一节的位置（起始位置），后开始安装焊接第三节钢管，第三节钢管焊接并检查合格后，拉动此三节钢管，使其第三节钢管移动至第一节的位置（起始位置），就这样依此类推，直至第一节钢管从套管内一端位移至另一端为止。

由于卷扬机与钢管施焊点间距100m左右，为了保证钢管拉动时安全施工，拉动时上下游采用对讲机进行相互联系。由于钢管左右导向轮的制导，解决了卷扬机钢丝绳的强制对中问题。

钢管拉到设计位置后，采用电焊将钢管、小车和轨道焊接成整体，以保证钢管不因动荷载而产生位移。

（4）套管末端封闭

套管末端采用红砖进行封闭，待钢管焊接结束拉动到位后，进行钢管与钢筋混凝土套管之间缝隙的封堵堵头施工，堵头最末端采用M20水泥砂浆进行抹面处理。

1.6.6 钢管内防腐

在钢管焊接质量满足设计要求后，进行内部除锈、内衬防腐工作。

1.6.7 套管内环向间隙泥浆灌注

钢筋混凝土套管内环向泥浆采用砂浆搅拌机至现场拌制，后采取泥浆泵利用提前预埋在轨道两侧的带孔钢管进行钢筋混凝土套管环向泥浆的灌注，施工过程中严格执行设计技术要求。

2 结语

本方法科学、简便、合理，充分利用现场条件，且施工方法安全可靠，能够有效的保证工程质量和施工效率，缩短工期，节约施工成本。

在LXB供水工程施工时，管线穿越工期紧、施工条件不利（多岩石、高地下水位）的情况下，管道采用此法施工，使工程按时、保质、安全、顺利地完成施工任务，为大口径PCCP管道穿越道路提供了宝贵经验。