燃气管道穿越道路与铁路施工——顶管施工.pdfVIP

维普资讯 2005．2 输配与应用 5 摘 要：本文主要介绍q~700mm以上燃气管道穿跨越工程的施工方 法，即顶管g．y-．方法。 主题词：燃气管道 顶管施工 燃气管道穿越铁路、公路、电车轨道、地裂带、城墙以及河流时，一般不允许 开挖管沟，常采用顶管施工。即运用液压传动产生巨大的推力向土壤内顶进套 管，再将燃气管道安装在套管内。 笔者曾参加过许多燃气管道工程的施工，其中包括公路、铁路的穿越，通过 实践，加上对该方面技术的学习，参考有关资料，现在把顶管施工进行总结，与 同志们共同探讨、学习。 顶管施工必须有足够的顶力，才能克服管子在顶进过程中土壤对管子产生 的阻力。顶管施工的主要设备(油泵、油缸或千斤顶)及配套设备(顶铁和槽钢) 是根据所顶管道的最大顶力来选择的。顶管时，管道在土壤中承受两种力：管 端阻力Pl和管外壁与土壤的摩擦力P2。最大阻力为： P=Pl+P2=1-I／4D +IIkDL ： 式中：D——管道外径(m)； q——土壤单位面积的抗力，其值取0．7一1．5Mpa； k——管道外壁在土壤中单位面积的抗摩擦力，其值取18—35Mpa； I一 管道顶进长度(m)。 取最大阻力的1．1一1．2倍即为最大顶力，由此来选择设备。 在确定顶力之后，要根据具体情况选择顶管方法。 维普资讯 6 输配与应用 2005．2 通常有四种方法： 1．外挤压顶进法 常用于q~400以下的小口径管顶管施工。顶进前在钢套管端部加安锥体顶 头，根据土壤可压缩特性，借助顶力将管子四周土壤压缩而不需要管内出土。 锥体顶头的作用是将正面阻力变成侧面摩擦力，从而大大降低管道顶进时的阻 力。 2．管内出土法 在700mm以上的套管顶进时，常采用管内出土法。先清除管内积土，出 土范围一般应保持超过管端前200mm的距离，以减少管道顶进时的阻力。在顶 管深度较浅及铁路和建筑物下顶进，要注意管内清土，防止管内泥土阻塞造成 路面拱起、铁路轨道变形、建筑物和临近管道损坏的事故发生(其原因是在顶力 作用下，管子顶端部分土壤结构发生变化)。在管端不出土的顶进状态下，管道 顶进时的受力情况包括三部分。即管外壁与土壤的摩擦力；管内壁与土壤的摩 擦力(由入管土壤的密度而定)；管顶端面阻力。 在顶力作用下，使管道不断顶进，上述三方面的阻力各自不断变化。管外 壁与土壤的摩擦力是随着顶进管道长度的增加而均匀递增的，管内壁与管内土 壤的摩擦力的变化却不同。由于土壤的空隙率为30％一60％，存在着较大的压 缩性，进入管内的土壤与管内壁摩擦力逐渐增加，使断面内土壤逐渐压缩。与 此同时，管顶端面阻力也在逐渐增加，致使土壤从软塑状态逐步过渡到可塑状 态、硬塑状态与坚硬状态，管前土壤将停止高管内移动(一般入管土约2m)，并 迫使管前土壤不断压缩，由此而引起管端面阻力不断增加，总阻力迅速上升。 停止向管内移动的管端面土层，随着顶力的增加不断压缩，并通过不断增大的 土壤内摩擦角向管端四周传递顶力，由此造成路面拱起、铁路轨道变形等事故。 因此，顶进管道内出土应严格按照”先挖后顶”的顺序操作。 3．挤压出土法。 一 般用于大口径套管顶进。例如：空港物流天然气管道工程为~700mm燃 气管道施工，在穿越京、津、塘高速公路时，顶进长度为50m，我认为就可采用这 种方法，用套管为混凝土的加强管顶进。在顶进套管顶端加焊特殊顶头，顶头 外径略大于管径，内壁做成锥体，借助油缸的推力，将进入管内泥土压缩成小于 管内径的圆柱体，使泥土与管内壁脱离。这样，不仅使管道摩擦力减小，而且可 以防止管内的积土阻塞。为了使出土机械化，应配备内挤压机械一出土专用设