燃气管道穿越道路与铁路施工方案图文最新版.docx
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燃气管道穿越道路与铁路施工方案图文最新版
燃气管道穿越道路与铁路施工图文
2.燃气管道在铁路、电车轨道和城市主要干道下穿过的。
应敷设在钢套管或钢筋混凝土套管内。
穿过铁路干线时，应敷设在涵洞内。
套管两端应超出路基底边，至最外边轨道的距离不得小于3m0穿跨管道应选择质量好的长度较长的钢管，以减少中间焊缝。
焊缝应100%射线探伤检查，其合格级别应按现行国家标准《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》（GB3323）的他级焊缝标准〃执行。
穿越工程钢制套管的防腐绝缘应与燃气管道防腐绝缘等级相同。
管道穿越铁路或公路的夹角应尽量接近90°,在任何情况下不得小于30。
。
应尽可能避免在潮湿或岩石地带以及需要深挖处穿越。
管道穿越铁路或公路时，管顶距铁路轨枕下面的埋深不得小于1.6rυ;距公路路而埋深不得小于1.2m;距路边坡最低处的埋深不得小于0.9m。
当条件许可时，也可采用跨越方式交叉。
输气管线跨越铁路时，管底至路轨顶的距离，电气化铁路不得小于ll.lm,其他铁路不得小于6mo穿越铁路的一般要求:
：
L穿越点应选择在铁路区间直线段路堤下，路堤下应排水良好，土质均匀，地下水位低。
有施工场地。
穿越点不宜选在铁路站区和岔段内，穿越电气化铁路不得选在回流电缆与钢轨连接处。
2.穿越铁路宜采用钢筋混凝土套管顶管施工。
当不宜采用顶管施工时，也可采用修建专用桥涵，使管道从专用桥涵中通过。
3.输气管穿越铁路干线的两侧，需设置截断阀，以备事故时截断管路。
4.穿越铁路的位置应与铁路部门协商同意后确定。
穿越公路1.公路等级划分根据《公路工程技术标准»（JTJOl-1988）,公路等级分为"汽车专用公路〃和“一般公路〃两类。
汽车专用公路又分高速公路、一级公路、二级公路三个等级。
汽车专用公路属国家重要交通干线，车流量大，路面宽度大，技术等级较高。
一般公路又分为二、三、四级、其车流量、路面宽和技术等级和重要程度依序降低。
此外还有不属国家管理的公路，如矿区公路。
县乡公路等。
5.穿越公路的一般要求
输气管线穿越公路的一般要求与铁路基本相同。
汽车专用公路和二级一般公路由于交通流量很大，不宜明挖施工，应采用顶管施工方法。
其余公路一般均可以明沟开挖，埋设套管，将燃气管敷设在套管内。
套管长度伸出公路边坡坡角外2mo县乡公路和机耕道，可采用直埋方式，不加套管。
一、顶管施工地下燃气管道穿越铁路、电车轨道和城市主要于道时，一般不允许开挖管沟，常采用顶管施工。
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。
1•顶力计算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、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P2和管外壁与土壤的摩擦力P2。
最大阻力为：
式中D-管道外径（m）;q-土壤单位而积的抗力，其值取0.7~1.5MPa;k-管道外壁在土壤中单位而积的摩擦力，其值取18~35kPa;L-管道顶进长度（m）。
取最在阻力的1.V1.2倍即为最大顶力,由此来选择设备。
⑴外挤压顶进法常用于φ400mm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而阻力变成侧面摩擦力，从而大大降低管道顶进时的阻力。
见图
9-lo
P
图9-2平而顶进和加装锥体顶头顶进摩擦力比较
图9-lb所示的平顶头正而阻力为：
式中p—单位面积抗力（MPa）O图9山锥形顶头侧向摩擦力为:
P锥=PCOSafF
式中p-水平方向单位面积的抗力（MPa）ja-fi∣J而法向力在水平方向的投影角;F-锥形顶头的侧而积（m2）;f-摩擦系数。
CX角越大,P锥越小。
而a角随锥体顶头锥度8而变化，8角越小，Cl角就越大。
阻力就越小，因此锥体顶头锥度角越小，阻力就越小。
图9-lc和d所示平顶和锥形顶头挤压土壤力的扩散情况，平顶挤压扩散面大于维形顶头挤压扩散而。
平顶头不仅阻力大，而且由于扩散面大，往往容易造成地坪拱起。
1）选择千斤顶。
根据顶力计算公式，计算出最大顶力，即可选择所需的千斤顶。
2）顶铁。
由于千斤顶行程有限，每顶完一行程，再次顶管前需增加顶铁的组合长度。
完成1根顶管，需多次更换顶铁。
顶铁用与顶进管道同规格或较大规格的钢管制作。
制作时，应保证两端而平行且与轴线垂直。
顶铁的长度及数量见表9-lo顶铁上焊有φlθmm钢筋把手。
表9.1顶管顶铁长度及数量
顶管长度∕mm
6000
9000
顶铁长度∕mm
100
200
500
1000
100
200
500
1000
数量/个
2
2
2
3
2
2
2
4
3）垫板。
顶管过程中，顶铁与顶铁之间以及顶铁与管子之间，常
会出现不在同一轴线上的现象，为解决这一问题，在管子与顶铁以及
顶铁与项铁结合处加1块钢制垫板。
垫板厚约14mm,为圆形或方形,其直径或边长比套筒外径大40~60mrm4）导轨。
可用槽钢组焊，两根槽钢之间可用钢板连接。
5）操作坑与辅助坑。
操作坑应设置在地下管线较少的一侧，操作坑长度一般由管节长度、千斤顶长度、后背墙厚度（枕木、钢板等）等而定。
操作坑宽度为管径加1.2m,操作坑深度由燃气管道设计标高确定。
在路的另一侧挖辅助坑，深度与操作坑相同，用于观察和切除管子锥盖（锥体顶头）。
操作坑挖好后，坑底夯实,并在项管部位挖一深为500mm、直径与操作坑相同的洞，用以定位。
下一步，在后背墙处设置横竖两排枕木和一块20~30mm厚钢板，作为千斤，其他部件按图9-2所示就位。
6）顶管。
端焊锥体顶头，管子就位，千斤顶施力。
管子顶入一段,
千斤顶回程，增加顶铁长度，再次顶管。
一根管子顶完后与第二根管焊接，焊缝检验、防腐合格后再顶第二根管子。
顶管过程中要及时测量，如发现水平偏差，可用外力校正，如用锤击或千斤顶校正。
如出现套管向上翘起时，在此端压重物压下。
在辅助坑观察，管端顶出路边后，检查其坐标与标高，然后割除锥体顶头，与管道连接，继续施工。
⑵管内出土法φ700mm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20Omm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而拱起、铁路轨道变形、建筑物和邻近管道损坏的事故发生（其原因是在顶力的作用下，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3部分。
受力情况见下式：
P总=P1P2P3
式中P总-总的阻力（MPa）;P[-管外壁与土壤的摩擦力（MPa）;P2-管内壁与土壤的摩擦力（MPe）由入管土壤的密度而定，P3-管顶端面阻力（MPa）O在顶力的作用下。
使管道不断顶进，上述3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。
由于土壤的孔隙率为30%~60%,存在着较大的压缩性，进入管内的土壤与管内壁的摩擦力逐渐增加，使断面内土壤逐渐压缩。
与此同时，管顶端而阻力也在逐渐增加，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，管前土壤将停止向管内移动（一般入管土长约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，由此造成路而拱起、铁路轨道变形等事故。
因此，顶进管道管内出土应严格按照〃先挖后顶〃的顺序操作。
2）内挤压出土法。
一般用于大口径套管顶进。
在顶进套管顶端加焊特殊顶头•顶头外径略大于管径，内壁作成锥体（见图9-3）,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，使泥土与管底壁脱离。
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，应配备内挤压机械出土专用设备。
将切土钢丝绳绕顶头后壁1圈，并套入活络夹篩内，再将岀土车推入管内靠近顶头后壁，并将阻动钢闩压入槽内（事先按小车长度焊接于钢管内）。
启动油泵，按额定长度要求顶进，挤压后进入管内的圆柱体土壤引至出土车上。
管道每次顶进长度应根据出土车长度计算而定。
图9-3坑井顶管总装结构示意图I-四周坑桩槽钢2-顶管头3-出土车坑4-活络阻闩5-顶埋钢管6-钢制出土坑7-油缸体8-出土钢索滑轮组9-油缸靠座桩板Io-集水井12-入口挡土钢板22-钢制顶块13-混凝土基座24-坑基槽钢平台15-平衡导轨16-顶块27-油缸基座平衡钢板18-测管中心桩29-卷扬机20-油泵组合车
式中L-顶管每次顶进长度出土车长⅛（m）;D-顶管外壁直径（m）;d-锥体顶管头小口直径（m）。
停止油泵，顶管暂停，将卷扬机钢丝绳与管内切土钢丝绳连接，开动卷扬机带动切土钢丝绳，把进入管内土壤切开。
拆除与切土钢丝绳连接的接钩，将卷扬机钢丝绳与出土车后钢钩连接，开动卷扬机牵动岀土车拉至管外，再用吊车吊出工作坑外运。
依此循环进行。
采用内挤压法，把原来人工进入管内挖土改为机械出土，不仅可提高工效，降低劳动强度、改善劳动条件，而且由于挤压入管内的土壤密实、无碎土，使管内与工作坑内保持整洁。
2）钻孔法。
根据土壤类别选择钻头，在钻孔作业方便的一侧开挖工作坑。
工作抗应有足够的工作面，其深度应按钻孔位置的需要而定，地下水位较高的地段应设排水井降低地下水位。
工作坑应平整，垫上枕木及轨座后应找平。
钻头中心和管道中心必须同心。
钻孔时。
对于糙土土壤，钻头应比主机低1%钻杆长度;对于岩性土壤，钻头应比主机低5%钻杆长度，以补偿钻头上抬。
钻孔允许偏差，每钻40rτι长度为±15OmmO套管长度应与钻杆长度一致。
钻进时应及时出土，钻进、出土、顶管，周而复始。
穿越管道与干线管道应保持同心，穿越的管子允许偏差为管子长度的±2%o3）水力机械法。
一般局限于穿越河流或野外顶管施工，在土质疏松、水源充足的条件下使用。
原理是用高压水泵将水加压，经过管道与高压水枪连接，通过高压水枪将管道前端土壤冲成泥浆，然后由吸泥泵通过管道将泥浆排出管外。
常采用向心冲刷的水枪技术，在端面装3支水枪，相隔120。
。
每根水枪各自摆动120°,形成扇形冲刷面，3支水枪即可完成整个土层冲刷。
双较型工具管见图9-4。
拆段——屮我-,
图9-4双绞型工具管示意图2-上下斜偏油缸2-水平绞M垂直绞
4-左右斜偏油缸
为防止泥浆冲刷过快而造成塌方，在操作时必须协调好顶进和冲刷的速度。
目前常采用在管端部操作室内加入气压或水压，使之平衡于地下水压力，可以阻止塌方和流砂的出现。
这种方法，设备不很复杂，投资不高，劳动强度低，己趋于自动化。
但由于排出泥浆需要过
滤、外运，需要较大的堆放场地，所以在市区内和小型工程中不宜使用。
4）人工挖土法。
先挖工作坑，将管子放到工作坑内千斤顶的前而,人在管道的最前端挖土，为管子开路。
挖出的土从管内运至管外，再吊到地而运走。
挖一段后，摇动千斤顶顶管。
设备布置与操作情况，见图9-5。
IM
图9-5人工挖土顶管工作坑布置切工作坑新而b）工作坑底部平
乳开挖工作坑。
工作坑平面尺寸根据管径大小、管节长度、操作机具、出土方式及后座墙厚度等而定。
一般可按以下考虑:
G）工作坑宽度：
B=D12b2c（9-6）
式中D2-管外径（m）;b-管外侧操作空间。
根据管径大小及操作工具而定，一般为1.2~1.6m佣长撬棍为1.6rυ,短撬棍1.2m）;C-^板厚度，一般取0.2mo（b）工作坑长度：
L=Ill2I3I4I5I6
式中12—管节长度（2m、4m等）;12-顶镐机长度（0.9~"m）;l3-后背墙厚度（包括•后背立板、后背方木、后背顶铁），约2m左右;I4-稳管时，前一节己顶进管子留在轨道上的最小长度，一般为0.3~0.5m:
!
5-管尾出土所留的工作长度，根据出土工具而定。
用小铁车为0.6m,用手推车为1.2m;l6-调头顶进时的附加长度。
（C）工作坑深度。
由设计管底标高、顶管的基础、轨道等综合尺寸而定：
H=hlh2h3h4
式中H-工作坑深度（m）;h1-设计管底标高（m）;h2-轨道高度（m）;h3-混凝土基础厚度（m）;h4-套管外壁至燃气管道外壁间的距离（m）ob.后靠墙。
因后靠墙要受顶管过程中的最大反力，故应有足够的坚固性、稳定性。
原土后靠墙的许可顶力值，可由土压力公式计算决定。
原土应有足够的高度、宽度和长度，一般长度不应小于7m（I作坑后靠墙附近的管沟不要开挖），以保证有可靠的稳定性。
为了降低顶力压强并均匀地传递给后靠墙面上，一般多在原土表面加设木板、方木（或槽钢与厚钢板）、顶铁等。
c.平基与导轨。
这是为了保证管子按要求的方向前进而设置的。
当坑底无地下水时，可将工作坑的底层平整夯实，敷设方木，在方木上直接铺设铁轨。
当地下水较高，土质不好时，可先在平基下面作一定深度和宽度的卵石盲沟，通住集水水井，再作混凝土方木平基。
混凝土采用C15或C20。
如图9-6所示。
铁轨一般用18kg轻便铁轨，大管径时应用重轨（32kg）,因为大管径时轻便铁轨容易产生较大的挠度，致使两节管对口困难。
导轨是起定向作用的，导轨安装必须符合管道中线、标高、坡度的要求。
导轨安装后，要进行六点（轨前、轨中、轨尾的左右各一点）的验收，并在稳第一节管子后测量负载后的变化，并加以校正。
图9-6横铺混凝土平基l-φl5×130道钉（钉在导轨内侧，中距800~900）2-C15混凝土基础3-18kg∕m导轨4-必要时加铺卵石100~1505-木轨基150×150（与混凝士接触而处包油毡一层）
导轨间距（上部的净距），如图9-7所示，可按下式计算：
式中A-导轨上部的净距（mm）;D-管内径（mm）;h-导轨高度（mm）;t-管壁厚度（mm）;C-预留空隙高度（mm）0导轨中心至中心间距:
当采用铁轨时，AO=A当采用18kg轻便铁轨（轨高为90mm）和
C=IOmm时，为A二
d.机械设备千斤顶，应采用起重量大，顶杆长度长的电动油压式千斤顶。
按顶力计算出的总顶力选用1台或数台千斤顶。
卷扬机:
下管及水平、垂直运土用各1台。
摇镐机:
单排串联，摇动千斤顶，包括液压泵及动力设备。
图9-7导轨安装间距计算
导轨:
长4πι与长2m各2根。
顶铁:
是传递千斤顶顶力的工具，应配备成套，可用工字钢或钢管。
变压器:
24~32V.500~1000W1台，用于低压照明。
e.顶管与管前挖土。
准备工作就绪后，往工作坑中下管，安装在轨道上。
顶进时，先使千斤顶顶头伸出使管子入土。
当顶头仲至极限后，千斤顶回程，插入顶铁，再次顶管。
如此反复进行一节管子顶完后，再放第二节管子，并与第一节管子连接后，再继续顶管。
在无水的土中挖土，可先挖下面。
管前15Omm以外的土要随挖随找周边，管前25Omm以外的土可先挖成锥体。
当土中有水时，应由目往下挖。
防止下而的土成为稀泥，并应及时用小车出土。
f∙测量与校正。
一般管子每顶进Im长度，进行1次标高及中线测量。
垂直方向偏差的测量可用水平仪，只测量最前一节管子的管底标高，或采用水柱连通器测定。
如图9-8所示。
水柱连通器是利用在同一容器中液体压力平衡原理制成。
该方法是在顶进管道内壁确定1条与管线相平行的直线为基准线，将水柱连通器液而线与该基准线的顶端和末端重合。
如顶进管道发生垂直方向偏移，连通器两端玻璃管内的水平而，将会高出或低于基准线。
图9-8水柱连通器监视方法示意图玻璃管2■与轴线平行基管线3-连通器内水平面
平而位置偏差的测定方法中，直接观察法常用于短距离顶管的顶作坑上定出顶管轴线，过该轴线引2根铅垂线至工作坑。
在顶进管的顶端管断面装2个小灯泡，监测者站在工作坑末端，用肉眼观察。
两根铅垂线和小灯泡应三点成一直线。
如果发生位置偏移，观察视线中小灯泡将会发生位移。
此法虽不精确，但方法方便。
见图9-9O有的方法，是在工作坑后部设固定测量架，用经纬仪对标高和中线进行测量，精确较高。
目前还有一种方法，应有激光进行导向，使机械顶管的方向测量与偏差较正自动化，从而节省人力，提高顶管质量并加快施工进度。
激光导向是应用激光的特性，用激光准直仪发射出来的光束，通过光电转换和有关电子线路来控制液压传动机构，使机械顶管的方向测量与偏差校正自动化。
图9-9平面偏移监视示意图「监测视线2-中心光源3-顶进轴心样线投影4-铅垂线5-偏移角6-铅垂线7-光源中心定位架8-观察起点9-监测视线20-顶进轴心样线II-铅垂线12-水准0.000
顶管中标高和中线方向发生偏差，要及时校正，否则误差将随着顶进长度的增长而增大。
当发生误差时，如仅在第一管节上，其余管节合乎要求，一般用挖土法校正。
当管头高时，开挖前方土孔时多挖下半圆土，使其在继续顶进时借管子自重而沉降。
当管头低时。
则多挖上半圆土，继续顶进中管头自然抬起，也可用型钢一端支在管内，另一端支在管前的土壤上，上放千斤顶，在管端将管节顶起至要求高度。
中线方向的偏差，同样可用管前挖土校正。
当管头发生偏差时，利用一侧超挖，一侧不挖或留5~10mm的土坎，使管中徐徐变位。
g.套管接口。
当使用钢筋混凝土套管时，要求管子接口能承受较大的顶力而不破裂，管节不易错开，防渗漏好，在管基不均匀沉陷时的变形较小等。
目前钢筋混凝土套管多用平口管，接口处内加钢固，两管节之间加塑料圈或麻辫，抹石棉水泥后内加钢圈。
当用钢套管时，套管外壁应进行与燃气管道相同等级的防腐绝缘。
两节套管焊接并检验合格后，焊口作防腐绝缘层，作法与燃气管道相同。
待防腐层实干后再开始顶管，以免损伤防腐层。
h.套管内的燃气管道安装。
安装在套管内的燃气管道要采用特殊加强防腐蚀层。
为了防止燃气管道进入套管时损坏防腐层，燃气管道安装滚动支座或滑动支座。
如图9-10,滑动支座事先固定在燃气管道，支座与燃气管道之间垫橡胶板或油毛毡，防止移动燃气管道时支座擦伤防腐层。
支座间距按设计要求。
支座的形式很多，但一定要保证支座与燃气管道使用寿命相同，避免由于锈蚀等原因使支座损坏而使燃气管道悬空、承受过大的弯曲应力。
套管内的燃气管道应使用质量好、长度较长的钢管，以减少中间焊缝。
由于顶管工作坑长度小于整根钢管长度，所以必须先将工作坑后靠墙挖开，与管沟接通，以保证整根钢管下管安装。
不允许按工作坑长度将整个钢管切断安装。
当第一根燃气管送入套管内，留出管端在套管外与第二根管子组对焊接时，外观检查合格后，立即用射线探伤（焊缝应100%射线检查）。
合格后，将焊口除锈，作防腐层，作法与管身要求相同。
待完全干透并用电火花检漏仪检验合格后，再往套管内送入第二根管子。
周而复始，直至完成。
套管两端与燃气管之间的环形间隙，用油麻、沥青封堵严密。
见图9-llo
图9-10套管内燃气管道支座的构造2-卡板2-加固拉条3-滑道
4-板条5-用防水材料、沥青纸、油毛毡及相似材料做的包扎层
图9-11套管端部的构造2-沥青密封层2-油麻层3-φ50mm检漏
管4√∣）50πιm管箍5-丝堵6-防护罩7-防护罩底座8-支座
二、开挖管沟施工燃气管道穿越城市非主要街道时，在交通部门的同意下，可开槽施工。
为了不影响交通，可先挖道路的一半，挖完后铺厚钢板方便车辆行驶，再挖另一半道路。
也可组织夜间施工。
施工期间必须作好安全防护措施，防止车辆及行人跌入沟内。
燃气管道可敷设在套管内或过街管沟内，适用于燃气管道埋设深度小于1.2m的情况。
钢套管和燃气管道应作特殊加强防腐层。
燃气管道应选择长度较长的钢管，以减少中间焊缝。
焊缝应100%射线探伤检查。
当采用管沟时应按设计要求砌筑。
当燃气管道埋设深度较深时，根据按设计规定，可直接敷设在土壤中。
三、涵洞内施工当燃气管道穿越铁路干线处，路基下己经作好函洞，施工时将涵洞两侧挖开，在涵洞内安装。
涵洞两侧设检查井，均安装阀门。
安装完毕后，按设计要求将挖开的涵洞口封住。
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