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1、大型鋼管穿越路基套管法施工安裝工藝陳義寬 高 鋒摘 要 大型管線穿越路基一般采用非開挖施工方法，套管施工完成后，穿管作業方法影響著管線施工質量和運行安全。本文介紹套管內鋼管的安裝采取由一端向另一端拉動的方法進行施工，即首先在路基一側將兩節鋼管焊接完成，并進行外防腐處理，后利用安裝于另一側的1臺100KN卷揚機牽引，經過套管內已安裝軌道以及運輸小車將已焊接處理的鋼管拉動一定長度（每次拉動長度為1節鋼管的長度6.0m），如此反復焊接、牽引，直至套管內所有鋼管安裝到位。關鍵詞 管線穿越公路 鋼管施工 軌道制作安裝 1 工程概況大伙房水庫輸水（二期）工程是將渾江流域調來的水由大伙房水庫調節后，向遼寧省2、撫順、沈陽、遼陽、鞍山、營口、盤錦等六城市輸水的一項大型輸水工程。本標為大伙房水庫輸水（二期）輸水管線建筑及安裝工程施工第一標段，工程位于撫順市、沈陽市境內，主要工程內容為輸水洞出口沈陽配水站1之間的輸水管道安裝，管線起止樁號：A線：29+012m44+491m；B線：29+012m44+495m。本合同工程穿越河流2條：拉古河、沙河（劉紅臺）；省道2次：沈通線、107省道；縣道以下公路6次；各種地下管線1次。本合同工程內管線穿越省道（沈通線）位于撫順市劉山隧道出口處附近， 穿越沈通線為雙排DN3500鋼筋混凝土套管（套管由其他承包商施工）內穿DN3110（內徑）鋼管，套管內底標高約為69.63、0m，管道坡比i0.003，原地面標高為77.42m，相鄰兩管中心線之間的距離為15.00m。鋼管穿越的具體位置及長度為：A線：樁號AG0+559.82AG0+661.56，穿越長度為101.74m；B線：樁號BG0+569.382BG0+671.132，穿越長度為101.75m。鋼管管壁厚為26mm，鋼管標準長度為6.0m，單根重12734.213kg?；炷撂坠荛L度為：A線：樁號AG0+567.07AG0+645.07，穿越長度為78.00m；B線：樁號BG0+576.632BG0+654.632，穿越長度為78.00m。2 施工方案審稿：趙新民 本工程鋼管由業主提供，并由其他承包商負責從4、制管廠運輸至施工現場，主要采用3輛35t平板車將鋼管運輸至安裝工作面，后采用一臺100t履帶吊，進行鋼管卸裝，施工順序按先B線，后A線。鋼管的安裝方法采取由套管內一端向另一端拉動施工的方法。即首先在下游側將兩節鋼管焊接完成，并進行外防腐處理，后利用安裝于上游另一側的100kN卷揚機牽引，經過套管內已安裝軌道將已焊接處理的鋼管拉動一定長度（每次拉動長度為1節鋼管的長度），如此反復焊接、牽引，直至套管內所有鋼管安裝到位。3 主要施工方法3.1 鋼管施工程序鋼管安裝工序為：施工準備混凝土套管內鋼管拉動軌道制作與安裝鋼管接收 管道卸入溝槽、就位鋼管焊接鋼管外縫防腐檢查驗收鋼管軌道涂刷潤滑劑拉動鋼管重復5、前環節套管末端封堵鋼筋混凝土套管內193mm厚120環向水泥砂漿澆筑鋼管內防腐3.2 施工準備（1）過路鋼筋混凝土套管已全部安裝結束，且內縫已處理完成，并已具備安裝鋼管條件；（2）現場施工道路滿足運管車和履帶吊等設備的工作條件；（3）完成對現場施工人員技術交底；（4）及時組織鋼管牽引設備（卷揚機）、焊接設備、焊接檢查等設備的采購與進場與安裝調試；3.3 混凝土套管內鋼管拉動軌道制作與安裝鋼管軌道布設于鋼筋混凝土套管內部底部30的范圍內，軌道采用2根70/455mm的角鋼沿管道軸向分節制安而成，軌道間距62cm；軌道之間采用404mm角鋼焊接、間距為50cm。與鋼管接觸面采用運輸小車，每節鋼管下6、放置3個運輸小車，每個運輸小車由四個行車輪和8#槽鋼骨架（800mm500mm80mm）組成，鋼管安裝軌道與運輸小車布置示意圖見圖1。圖1 鋼管安裝軌道與運輸小車布置示意圖鋼管安裝軌道采用M8的膨脹螺栓從軌道兩側每隔1.5m將軌道固定在套管上，以使其軌道安全穩定。圖2 運輸小車加工平面示意圖施工時先進行膨脹螺栓施工，后將膨脹螺栓和軌道焊接結實。鋼管軌道與行走小車結構示意圖詳見圖2、圖3運輸小車輪軸為25mm的圓鋼，軸孔預留28mm。加工示意圖見圖4在鋼管中線軸線高程位置左 圖3 運輸小車加工立面示意圖右兩側分別安裝一導向輪，導向輪安裝間距按12m控制，以確保鋼管拉動時的安裝方向。在每次鋼管拉動7、前，采用12圓鋼將運輸小車連接起來，以使定位保證鋼管安全運輸。3.5 鋼管接收、吊裝鋼管被運輸至施工現場后，依據程序進行驗收。驗收合格后，采用100t履帶吊進行卸管。 圖4 運輸小車輪加工示意圖施工中，盡量一次將鋼管卸放到溝槽內，不具備條件時，按要求擺放 。管道裝卸或向溝內吊運時，始終保持輕裝、輕放的原則。鋼吊裝采用雙點兜身吊。吊索用橡膠或麻布包裹，避免起吊索具的堅硬部位碰損管件及保護層。下管時采取措施防止雜質進入管子或管件內，接口處要徹底地清刷干凈，清刷掉管道內的異物和灰塵。用100t履帶吊將吊起的鋼管小心地運送到管道設計位置或已經裝妥的管道處，準備安裝、對接。當管件移動時，為防止對接處碰撞8、，移動管件應緩慢操作（平穩的移動）。鋼筋混凝土套管內鋼管焊接分別放置于AG0+559.82、BG0+569.382m處進行施工，首先將第一節鋼管2/3放置到套管內軌道上部運輸小車上，在第一節鋼管最前端、內側底部30范圍處左右兩側各焊接開孔鋼板一塊，用于固定鋼絲繩和滑輪組拉鋼管，（滑輪組采用4股繩滑輪組一個），隨后即開始進行第一節鋼管和跟后鋼管的焊接施工。見圖5。圖5 鋼管安裝示意圖鋼管安裝平臺分別布置于混凝土套管上游側A0+030.81、B0+025.00m處，平臺長度20m，平臺基礎在溝槽開挖后首先碾壓密實，后鋪設由22#槽鋼和8mm鋼板焊接而成的鋼骨架平臺，最后在平臺上部安裝2根70/459、5mm的角鋼同套管內軌道連接，要求嚴格控制平臺高程，必須保證軌道平整。為保證鋼管底部焊縫的焊接質量，鋼管安裝平臺上提前預留孔洞（僅采用22#槽鋼連通，以保證運輸軌道的剛度），孔洞（施焊工作坑）長寬高結構尺寸為8012080cm。3.6 焊接 焊接設備 鋼管焊接設備配置ZX-7-400型電焊機4臺，NB-500氣刨焊機1臺，KH350氣刨焊機1臺。 焊接材料焊接材料采用國標產品，有出廠質量證明書。焊條選用大橋牌THJ507、焊絲選用THQ-50-C氣體保護焊實芯焊絲和低合金鋼藥芯焊絲。 焊接施工（1）鋼管的焊接采用手工埋弧焊和二氧化碳氣體保護焊。底部焊縫在鋼管安裝平臺預留的施焊工作坑內進行。（210、）施焊前，應將坡口及其兩側1020mm范圍內的鐵銹、熔渣、油垢、水跡等雜質認真清理干凈，直至漏出金屬光澤為止。（3）鋼管內、外支撐、工卡具、吊耳及其它臨時構件焊接時，嚴禁在母材上引弧和熄弧。（4）焊縫組裝局部間隙超過5mm，但長度不大于該焊縫長的15%時，允許在坡口兩側或一側作堆焊處理。但嚴禁在間隙中填入金屬材料。堆焊后應用砂輪修整至規定尺寸并保持原坡口形式，并應對堆焊部位作無損探傷檢查。 焊縫檢驗（1）焊接完成后，焊工應進行自檢，自檢合格后應在焊縫附近用油漆作上標記并作好記錄備查。（2）焊縫的內部質量檢查采用超聲波無損探傷和X射線探傷綜合檢查的方法，根據業主要求，超聲波探傷檢查按焊縫長度的111、00%控制，X射線探傷檢查按照焊縫總長度的10%控制。（3）所有焊縫均應進行外觀檢查，外觀質量應符合GB/T12469-90焊接質量保證鋼熔化焊接接頭要求及質量評級的規定。對接焊縫頂部應均勻平整，頂高不超過3mm。如果目檢發現焊縫面的輪廓不適宜于作無損探傷檢查和噴涂防腐涂料，則應對其研磨使之平整。3.7 鋼管外縫防腐鋼管外防腐在完成一節鋼管焊縫的焊接后進行，防腐材料采用無溶劑重防腐涂料，涂料由改性環氧樹脂、防銹顏料和改性胺固化劑組成，層厚度不小于700m。3.8 拉動鋼管3.8.1 涂刷潤滑劑在鋼管拉動前，首先對軌道涂刷潤滑劑，潤滑劑采用機油，要求涂刷均勻。3.8.2 鋼管拉動設備選型因本標段12、所用標準鋼管均為3110mm、=26mm、6m/根的Q235C碳素結構鋼，故可計算出每根鋼管重量為：G21.655m6m204.1kg/m212734.213kg鋼管穿越省道時，每條線路鋼筋混凝土套管總長均為78m，因此鋼管拉動最長距離按78m，可得出共需13根6m長的鋼管，總重量為：G總12734.21313.769kg165.6t鋼管焊接前，已在第一節鋼管內布置了一個4繩滑輪組，故鋼管牽引力計算時根據滑輪組原理，牽引力按F/4計算，拉動78m鋼管所需牽引力計算如下。由于施工中拉動鋼管為滾動摩擦，為了使摩擦系數取值更為準確，經過現場試驗后確定摩擦系數取0.1，根據摩擦力計算可知總牽引力得（N13、G總10）：F牽F/4fN/40.1165.610/441.4kN考慮到安全系數（取1.5），根據F牽 在此選擇1臺100KN的卷揚機，卷揚機錨固采用有樁水平地錨。3.8.3 拉動鋼管第一節與第二節鋼管焊接結束并在其它工序檢查驗收合格后，開始采用卷揚機拉動此兩節鋼管，使其第二節鋼管移動至第一節的位置（起始位置），后開始安裝焊接第三節鋼管，第三節鋼管焊接并檢查合格后，拉動此三節鋼管，使其第三節鋼管移動至第一節的位置（起始位置），就這樣依此類推，直至第一節鋼管從套管內一端位移至另一端為止。由于卷揚機與鋼管焊接之間間距100m左右，為了保證鋼管拉動時安全施工，拉動時上下游采用對講機進行相互聯系。在此14、由于鋼管左右導向輪的制導，克服了卷揚機鋼絲繩的強制對中問題。鋼管拉到設計位置后，采用電焊將鋼管和小車和軌道焊接成整體，已保證鋼管不因動荷載而產生位移。3.8.4 套管末端封閉套管末端采用12mm紅磚進行封閉，待鋼管焊接結束拉動到位后，進行鋼管與鋼筋混凝土套管之間193mm的縫隙的封堵堵頭施工，堵頭最末端采用M20水泥砂漿進行抹面處理。3.9 鋼筋混凝土套管內193mm厚120環向水泥砂漿澆筑鋼筋混凝土套管內193mm厚120環向水泥砂漿強度為M20，采用商品混凝土，直接從混凝土拌和廠采用6m3混凝土攪拌車運輸至現場，后采取砂漿泵利用提前預埋在軌道兩側的帶孔鋼管進行鋼筋混凝土套管內底部水泥砂漿的灌注，砂漿的灌注按照圖紙進行方量計算為53m3。3.10 鋼管內防腐在鋼管焊接質量滿足設計要求后，進行除銹、內襯防腐砂漿工作。4 結語穿越省道套管內大型鋼管安裝施工，由于鋼管焊接后自重較大，與套管之間間距較小，使在穿越過程中困難較大，本工程施工時采用鋼管底部的小車隨外部卷揚機的牽引同步滑動，減小摩擦力，克服自重大的困難，達到鋼管水平穿越；同時利用在鋼管外側選擇合適的位置焊接導向輪及對小車平臺高度的控制來保證鋼管穿越時軸線、高程的準確。穿越省道（沈通線）套管內大型鋼管安裝施工方法在本工程后期穿越107省道施工時得到了推廣與應用。