大口徑壓力鋼管穿越道路施工總結(jié)

奚玉新

【摘 要】LXB供水項(xiàng)目在特殊地段穿越省道采用了大口徑壓力鋼管設(shè)計(jì)，鋼管安裝在混凝土套管內(nèi)，穿越施工環(huán)境狹隘，施工難度較大，施工前通過(guò)制定科學(xué)合理的施工方案，使工程進(jìn)度及質(zhì)量都有較大提高。本文在實(shí)踐成功的基礎(chǔ)上，總結(jié)介紹了大口徑壓力鋼管雙管穿越道路施工方法。

【關(guān)鍵詞】壓力鋼管；混凝土套管；穿越道路

0 概述

LXB供水工程建安四標(biāo)管線穿越省道為2根DN3800鋼管外套DN4400（內(nèi)徑）鋼筋混凝土套管，180°混凝土基礎(chǔ)，鋼管穿越樁號(hào)及長(zhǎng)度。

B線：穿越樁號(hào)D96+381.308～D96+487.578，穿越長(zhǎng)度106.27m；

C線：穿越樁號(hào)D96+381.308～D96+487.578，穿越長(zhǎng)度106.27m。

Q345C鋼管管壁厚度為20mm，標(biāo)準(zhǔn)管長(zhǎng)度為6m，單根重量約為11280kg。

1 主要施工操作要點(diǎn)

大口徑壓力鋼管在套管內(nèi)進(jìn)行安裝，提前將套管安裝完畢，然后將套管180°鋼筋混凝土保護(hù)層施工完成，最后進(jìn)行鋼管的安裝及道路恢復(fù)，詳見(jiàn)圖1。

圖1 施工流程圖

1.1 土方開(kāi)挖

（1）溝槽土方開(kāi)挖采用2.0m3反鏟挖裝、自卸車場(chǎng)內(nèi)倒運(yùn)、ZL50裝載機(jī)和推土機(jī)配合推運(yùn)平整的施工方法，將開(kāi)挖土料臨時(shí)堆存在左側(cè)堆土區(qū)范圍內(nèi)，用推土機(jī)推平，作為溝槽回填用土。

（2）開(kāi)挖過(guò)程中用全站儀及水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)，以防超挖。槽底若為土基，則預(yù)留0.2～0.3m厚的土層暫不挖去，待施工管基時(shí)人工清理至設(shè)計(jì)標(biāo)高，鋪砂土回填夯實(shí)；若槽底為巖基，則開(kāi)挖至設(shè)計(jì)高程以下0.2m，鋪砂土回填夯實(shí)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的相對(duì)密度值。

（3）結(jié)合本區(qū)段工程地質(zhì)確保邊坡穩(wěn)定，按照設(shè)計(jì)推薦的放坡系數(shù)放坡，邊坡整齊，坡比一次到位，避免用挖掘機(jī)反復(fù)修坡。

（4）在開(kāi)挖過(guò)程中，注意保護(hù)施工區(qū)域范圍外的天然植被和農(nóng)耕作物。

1.2 溝槽降水

根據(jù)工程地質(zhì)資料中的地質(zhì)描述，穿越省道314段邊坡巖性為粉質(zhì)粘土、全風(fēng)化巖，采用明排的方式降水。

明排降水時(shí)，沿管線基坑兩側(cè)靠近坡腳處各布置一道排水溝，用于排出基坑內(nèi)的滲水、雨水、施工廢水以及其它途徑來(lái)水。排水溝采用梯形斷面，底寬50cm、深50cm、邊坡1：1。排水溝每隔50m設(shè)一集水坑，集水坑內(nèi)配2臺(tái)7.5kw污水泵將集水抽排到基坑外的排水干溝內(nèi)，通過(guò)排水干溝排至就近的監(jiān)理人指定或認(rèn)可的河道或溝渠內(nèi)?；觾?nèi)排水溝要向集水坑做出一定的坡度，便于匯集水流。為防止地面水流入管溝，在溝槽開(kāi)挖線外側(cè)設(shè)置截水溝。

1.3 套管施工

本工程2根DN3800鋼管外套DN4400（內(nèi)徑）鋼筋混凝土套管，套管每節(jié)長(zhǎng)3m，安裝時(shí)采用特制管夾進(jìn)行吊裝，由于套管沒(méi)有水壓試驗(yàn)要求，因此安裝完成后立即進(jìn)行180°混凝土保護(hù)層施工。

1.4 溝槽回填

1.4.1 砂墊層填筑

當(dāng)管道置于粘性土、砂土上且滿足承載力要求時(shí)，設(shè)15cm厚中粗砂墊層，當(dāng)遇到巖基或砂礫石（其礫石最大粒徑大于等于25mm）地段時(shí)設(shè)墊層，墊層材料采用中砂或粗砂，鋪設(shè)厚度20cm，每次鋪設(shè)長(zhǎng)度不超過(guò)一天的管道鋪設(shè)能力。墊層鋪設(shè)采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)配合人工攤鋪回填料，振動(dòng)碾壓實(shí)，壓實(shí)后相對(duì)密度不得小于0.7。

1.4.2 路槽土方回填

（1）溝槽回填料采用中粗砂；

（2）填筑采用水平分層法施工，按照橫斷面全寬水平分層逐層向上填筑；每填筑一層，檢測(cè)壓實(shí)度，符合規(guī)定后再填筑上一層；

（3）無(wú)粘性土回填開(kāi)挖料相對(duì)密度：由路槽底算起的深度范圍d≤800mm時(shí)，相對(duì)密度不小于0.75；8001500mm時(shí)，相對(duì)密度不小于0.65。

（4）土方回填施工

本工程管道槽較深，溝槽上口較大，兩管之間的區(qū)域土方回填無(wú)法直接利用裝載機(jī)倒土入倉(cāng)，采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)入倉(cāng)，人工攤鋪、振動(dòng)平板夯夯實(shí)，分層厚度控制在30cm以內(nèi)。

管道外壁與溝槽壁之間采用反鏟挖掘機(jī)挖甩入槽，小型挖掘機(jī)攤鋪，18T振動(dòng)碾分層碾壓密實(shí)，分層厚度控制在30cm以內(nèi)。

管頂緩沖覆蓋層區(qū)外徑范圍內(nèi)的回填土不準(zhǔn)采用機(jī)械碾壓，以免損傷管道，采用輕型機(jī)械或人工夯實(shí)，分層厚度控制在30cm以內(nèi)。

管道兩側(cè)土方回填要求對(duì)稱施工，其管道周邊50cm范圍內(nèi)粒徑不大于50mm。

回填過(guò)程中嚴(yán)格控制每層的壓實(shí)度，每回填一層，由試驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)取樣進(jìn)行壓實(shí)度或相對(duì)密度測(cè)試，試驗(yàn)合格后方可進(jìn)行下一層的回填。

1.5 套管鋼筋混凝土保護(hù)層施工

穿越道路套管部分采用180°混凝土保護(hù)層，標(biāo)號(hào)C30，鋼筋保護(hù)層厚度為50mm。

1.5.1 模板施工

為保證混凝土外觀質(zhì)量，加固墻體等處側(cè)模板的對(duì)拉螺栓采用Φ14“三節(jié)式”可拆卸螺栓，在混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度后拆除側(cè)模，再卸落可拆卸頭，用不低于混凝土強(qiáng)度且顏色相近的水泥砂漿修補(bǔ)抹平，并做好養(yǎng)護(hù)，防止開(kāi)裂。螺栓按間距750mm×750mm布置。為保證混凝土止水效果，有止水要求部位的對(duì)拉螺栓，在螺栓中間位置加焊止水板，止水板與螺栓之間滿焊。墻體模板采用分塊拼裝連接、整體加固的方案，采用Φ14“三節(jié)式”可拆卸對(duì)拉螺栓配[8槽鋼橫豎圍檁進(jìn)行加固，以保證模板的剛度和整體性；為防止模板在混凝土澆筑過(guò)程中出現(xiàn)偏移，在底板混凝土施工時(shí)，預(yù)先在地下打入地錨，地錨盡量埋設(shè)在較遠(yuǎn)的位置上，使支撐與底板夾角越大越有利。

1.5.2 鋼筋施工

（1）鋼筋的連接方式采用焊接連接；采用雙面焊接時(shí)，搭接長(zhǎng)度不小于5d，且不小于10cm；采用單面焊接時(shí)，搭接長(zhǎng)度不小于10d，且不小于20cm，同一連接區(qū)內(nèi)受拉鋼筋搭接接頭面積百分率不宜大于50%。

（2）鋼筋安裝的種類、規(guī)格和長(zhǎng)度，以及鋼筋的安裝位置、間距、保護(hù)層等，符合設(shè)計(jì)詳圖的規(guī)定。鋼筋長(zhǎng)度方向的安裝偏差不超過(guò)25mm，同一排受力鋼筋間距的局部安裝偏差不超過(guò)0.1倍間距。

（3）鋼筋接頭錯(cuò)開(kāi)布置，并按GB50204-2002中的規(guī)定執(zhí)行。

（4）鋼筋安裝完畢后，清理倉(cāng)面內(nèi)的泥土、鐵銹、綁絲或其他雜物，自檢合格后報(bào)請(qǐng)監(jiān)理人復(fù)檢，合格后方能澆筑混凝土。

1.5.3 混凝土施工

（1）原材料及配合比

混凝土配合比由監(jiān)理審批后方可使用，水泥、細(xì)骨料、粗骨料、外加劑均應(yīng)檢驗(yàn)合格，符合設(shè)計(jì)圖紙和相關(guān)要求，并由監(jiān)理審批。

（2）混凝土澆筑

1）在模板、鋼筋、止水和預(yù)埋件等安裝完成并檢驗(yàn)合格后，清理倉(cāng)內(nèi)雜物和積水，報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收，檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行混凝土澆筑施工。驗(yàn)收內(nèi)容包括：已澆筑混凝土面的清理，模板、鋼筋、插筋、止水和觀測(cè)儀器等設(shè)施的埋設(shè)和安裝等。

2）施工縫處理：每10米設(shè)一道伸縮縫，縫寬20mm，縫間用閉孔泡沫板填塞。

3）混凝土澆筑：溝槽內(nèi)套管基礎(chǔ)混凝土澆筑采用泵送，當(dāng)澆筑高度大于2m時(shí)，需采用溜槽或者串筒，防止混凝土發(fā)生離析。

4）混凝土養(yǎng)護(hù)：混凝土澆筑完畢后12～18h內(nèi)，為防止混凝土出現(xiàn)干縮裂縫和溫度裂縫，及時(shí)對(duì)混凝土表面加以覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)，對(duì)于不便于覆蓋的部位可采用噴養(yǎng)護(hù)液的方法養(yǎng)護(hù)。覆蓋材料采用濕潤(rùn)的土工布或麻布，養(yǎng)護(hù)用水與拌和用水相同。保濕養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不得小于14天，在干燥、炎熱氣候條件下，應(yīng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28天。

1.6 壓力鋼管施工

1.6.1 鋼管安裝的施工工序

鋼管安裝施工工序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備→鋼管運(yùn)輸→管材檢驗(yàn)→鋼管焊接→鋼管防腐處理→質(zhì)量檢驗(yàn)→安放滾輪→拉動(dòng)鋼管→重復(fù)前環(huán)節(jié)（焊接、防腐處理、質(zhì)量檢驗(yàn)、拉動(dòng)鋼管）→套管末端封堵→套管內(nèi)1：1水泥漿填充。

1.6.2 管材檢驗(yàn)

對(duì)每根進(jìn)場(chǎng)管材的外觀尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)，鋼管長(zhǎng)度允許正偏差為0～100mm。

管端外徑：在管端100mm長(zhǎng)度范圍內(nèi)，鋼管外徑允許偏差±2mm，周長(zhǎng)允許偏差±3/1000D，用測(cè)徑卷尺測(cè)量。

鋼管管體外徑：鋼管外徑允許偏差±5/1000D，且不超過(guò)±4mm。

鋼管的圓度：同端管口相互垂直的兩直徑之差最大值≤1%倍鋼管外徑。

鋼管的彎曲度不得超過(guò)鋼管長(zhǎng)度的0.2%。

鋼管管端加工坡口，坡口角度符合設(shè)計(jì)要求。

鋼管管端面垂直于管軸線，極限偏差為3mm。

嚴(yán)禁使用不合格管材。

1.6.3 鋼管焊接

驗(yàn)收合格的管材采用履帶吊吊運(yùn)到溝槽內(nèi)進(jìn)行焊接。裝卸和吊運(yùn)過(guò)程中保持輕裝、輕放的原則，不得刮碰管材。鋼吊裝采用雙點(diǎn)兜身吊，吊索用橡膠套包裹以避免起吊索具碰損管件及保護(hù)層。

無(wú)套管處的鋼管直接用履帶吊吊運(yùn)至安裝工作面進(jìn)行焊接安裝。

在套管進(jìn)口處修筑鋼管焊接操作平臺(tái)用于鋼筋混凝土套管內(nèi)壓力鋼管焊接工作，平臺(tái)長(zhǎng)度為20m，平臺(tái)基礎(chǔ)（在溝槽完成開(kāi)挖后）開(kāi)挖整平后壓實(shí)，嚴(yán)格控制平臺(tái)高程，使其與鋼筋混凝土套管內(nèi)底標(biāo)高一致。為保證鋼管底部焊縫的焊接質(zhì)量，操作平臺(tái)上提前預(yù)留焊縫操作坑，尺寸可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況布置。

焊接時(shí)在鋼管外壁中線軸線高程位置左右兩側(cè)分別安裝一導(dǎo)向輪，以確保鋼管拉動(dòng)時(shí)的前進(jìn)方向準(zhǔn)確無(wú)誤，導(dǎo)向輪的安裝間距可按10m控制；在第一節(jié)鋼管的前端外側(cè)底部30°范圍處左右兩側(cè)各焊接開(kāi)孔鋼板一塊，用于固定牽引鋼絲繩和滑輪組。焊接完成后將鋼管的前2/3放置到套管內(nèi)的滾輪上，即可開(kāi)始進(jìn)行第一節(jié)鋼管和下節(jié)鋼管的焊接施工。鋼管安裝示意圖如下圖2。

圖2 鋼管安裝示意圖

（1）焊接設(shè)備

鋼管焊接擬配置逆變直流弧焊機(jī)（鋼管焊接）4臺(tái)、對(duì)焊機(jī)（鋼筋焊接）1臺(tái)、電焊機(jī)（金屬焊接）1臺(tái)。

（2）焊接材料

焊接材料采用國(guó)標(biāo)產(chǎn)品，有出廠質(zhì)量證明書。焊條選用J507。

（3）焊接施工

1）鋼管的焊接采用手工埋弧焊。底部焊縫在鋼管安裝平臺(tái)預(yù)留的施焊工作坑內(nèi)進(jìn)行。

2）施焊前，應(yīng)將坡口及其兩側(cè)10～20mm范圍內(nèi)的鐵銹、熔渣、油垢、水跡等雜質(zhì)認(rèn)真清理干凈，直至漏出金屬光澤為止。

3）鋼管內(nèi)、外支撐、工卡具、吊耳及其它臨時(shí)構(gòu)件焊接時(shí)，嚴(yán)禁在母材上引弧和熄弧。

4）焊縫組裝局部間隙超過(guò)5mm，但長(zhǎng)度不大于該焊縫長(zhǎng)的15%時(shí)，允許在坡口兩側(cè)或一側(cè)作堆焊處理。但嚴(yán)禁在間隙中填入金屬材料。堆焊后應(yīng)用砂輪修整至規(guī)定尺寸并保持原坡口形式，并應(yīng)對(duì)堆焊部位作無(wú)損探傷檢查。

（4）焊縫檢驗(yàn)

1）焊接完成后，焊工應(yīng)進(jìn)行自檢，自檢合格后應(yīng)在焊縫附近用油漆作上標(biāo)記并作好記錄備查。

2）焊縫的內(nèi)部質(zhì)量檢查采用超聲波無(wú)損探傷和X射線探傷綜合檢查的方法，根據(jù)業(yè)主要求，超聲波探傷檢查按焊縫長(zhǎng)度的100%控制，X射線探傷檢查按照焊縫總長(zhǎng)度的10%控制。

3）所有焊縫均應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，外觀質(zhì)量應(yīng)符合GB/T12469-90《焊接質(zhì)量保證鋼熔化焊接接頭要求及質(zhì)量評(píng)級(jí)》的規(guī)定。對(duì)接焊縫頂部應(yīng)均勻平整，頂高不超過(guò)3mm。如果目檢發(fā)現(xiàn)焊縫面的輪廓不適宜于作無(wú)損探傷檢查和噴涂防腐涂料，則應(yīng)對(duì)其研磨使之平整。

1.6.4 鋼管外縫防腐

鋼管外防腐在完成一節(jié)鋼管焊縫的焊接后進(jìn)行，防腐材料及涂層厚度按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工。

1.6.5 拉動(dòng)鋼管

（1）涂刷潤(rùn)滑劑

在鋼管拉動(dòng)前，首先對(duì)軌道涂刷潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑劑采用機(jī)油，要求涂刷均勻。

（2）鋼管拉動(dòng)設(shè)備選型

根據(jù)穿越S314所用標(biāo)準(zhǔn)鋼管重量，選擇1臺(tái)200kN的卷?yè)P(yáng)機(jī)，卷?yè)P(yáng)機(jī)錨固采用有樁水平地錨。

（3）拉動(dòng)鋼管

第一節(jié)與第二節(jié)鋼管焊接結(jié)束并在其它工序檢查驗(yàn)收合格后，開(kāi)始采用卷?yè)P(yáng)機(jī)拉動(dòng)此兩節(jié)鋼管，使其第二節(jié)鋼管移動(dòng)至第一節(jié)的位置（起始位置），后開(kāi)始安裝焊接第三節(jié)鋼管，第三節(jié)鋼管焊接并檢查合格后，拉動(dòng)此三節(jié)鋼管，使其第三節(jié)鋼管移動(dòng)至第一節(jié)的位置（起始位置），就這樣依此類推，直至第一節(jié)鋼管從套管內(nèi)一端位移至另一端為止。

由于卷?yè)P(yáng)機(jī)與鋼管施焊點(diǎn)間距100m左右，為了保證鋼管拉動(dòng)時(shí)安全施工，拉動(dòng)時(shí)上下游采用對(duì)講機(jī)進(jìn)行相互聯(lián)系。由于鋼管左右導(dǎo)向輪的制導(dǎo)，解決了卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩的強(qiáng)制對(duì)中問(wèn)題。

鋼管拉到設(shè)計(jì)位置后，采用電焊將鋼管、小車和軌道焊接成整體，以保證鋼管不因動(dòng)荷載而產(chǎn)生位移。

（4）套管末端封閉

套管末端采用紅磚進(jìn)行封閉，待鋼管焊接結(jié)束拉動(dòng)到位后，進(jìn)行鋼管與鋼筋混凝土套管之間縫隙的封堵堵頭施工，堵頭最末端采用M20水泥砂漿進(jìn)行抹面處理。

1.6.6 鋼管內(nèi)防腐

在鋼管焊接質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行內(nèi)部除銹、內(nèi)襯防腐工作。

1.6.7 套管內(nèi)環(huán)向間隙泥漿灌注

鋼筋混凝土套管內(nèi)環(huán)向泥漿采用砂漿攪拌機(jī)至現(xiàn)場(chǎng)拌制，后采取泥漿泵利用提前預(yù)埋在軌道兩側(cè)的帶孔鋼管進(jìn)行鋼筋混凝土套管環(huán)向泥漿的灌注，施工過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

2 結(jié)語(yǔ)

本方法科學(xué)、簡(jiǎn)便、合理，充分利用現(xiàn)場(chǎng)條件，且施工方法安全可靠，能夠有效的保證工程質(zhì)量和施工效率，縮短工期，節(jié)約施工成本。

在LXB供水工程施工時(shí)，管線穿越工期緊、施工條件不利（多巖石、高地下水位）的情況下，管道采用此法施工，使工程按時(shí)、保質(zhì)、安全、順利地完成施工任務(wù)，為大口徑PCCP管道穿越道路提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

[責(zé)任編輯：楊玉潔]