种记周
中石化胜利油建工程有限公司 山东东营257000
摘 要：我国油气管网建设将迎来一个重要的历史机遇期，工程建设任务繁重。目前，通常对于穿越长度在≤ 150 m 的公路、铁路、河流的管道穿越优先采用顶管穿越。顶管穿越属于非开挖穿越，施工作业面小，对第三方干扰小，经济性也较好 ；通过竖井深度的增加，可获得较大的管道埋深，充分确保敷设管线的合理性与安全性。顶管穿越工程涉及多学科、多专业，如测量、地质、结构、岩土 ；同时涉及的行业标准也多，如管道工艺标准、穿跨越标准、管材标准、防腐层及材料的技术标准等。
关键词：油气长输管道；顶管穿越；施工技术
1 机械顶管
管道工程中常见三穿工程的顶管工艺有手掘式顶管和机械顶管两种。机械顶管造价略高，但顶管速度快、安全性好。机械顶管属于微型盾构隧道工程，其掘进施工原理同市政工程中盾构类似，即通过竖井内的顶进系统推动混凝土管向端部掘进提供推力 ；端部掘进采用机械动力驱动刀盘旋转，通过控制掘进速度和排碴量达到同地层压力动态平衡的一种顶进隧道施工方法。长距离顶管施工方法采用先进的控向系统，可以保证隧道严格沿着设计的线路前进。一般管道穿越工程顶管施工的断面尺寸在 2 m 以下。顶管隧道完成以后，采用背注混凝土砂浆方式可以使砼管同周围很好的固结在一起，达到较高的抗震水平。
根据掘进面压力平衡方式的不同，机械顶管分为泥水平衡顶管、土压平衡顶管两种常见的方式。泥水平衡顶管是指用水力切削泥土或者虽然采用机械切削泥土但采用水力输送弃土且利用泥水压力来平衡地下水压力和土压力的顶管施工方式。土压平衡顶管是利用控制排土
量维持掘进面的压力达到动态平衡的另一种施工方式。通常，在粘性土层中需要控制地面隆陷时，采用土压平衡顶管法 ；在粉砂土层中需要控制地面隆陷时，采用泥水平衡顶管法 ；在卵砾石、节理裂隙及地下水发育的破碎岩石中顶进时，采用泥水平衡顶管法且应配置能够更换刀具的密封舱，应具有大块岩石的二次破碎功能[1]。
2 主要施工技术
以某管道公路穿越为例介绍顶管过程中主要施工技术如下。该工程套管采用钢筋混凝土类型的套管，套管尺寸 1 200×2 000×120 mm，端口为平口 ；套管顶与地面间距＞ 1.5 m，顶管边界与路基边线距离＞ 2 m。
2.1 准备工作
在正式开始施工以前，需要全面了解详细的地质资料信息。若地质资料不完善，可考虑就地挖探坑方式明确地层分布。放线应按照设计控制桩位及确定施工作业带边线，探明地下光缆、电缆、障碍物等并需要逐一标记。在顶进侧，选好相应的管线中线、平整预制场地。并且设置好开挖线。同时，还要注意保护存在于公路两侧所设置中心线上面的标志桩，以方便后续准确测量该桩并核对开挖操作坑的具体深度及实际穿越的准确性。
2.2 竖井设置
国内竖井设计采用沉井较多，竖井形状采用圆形较好。一般来说，顶管隧道内径较小，管道安装采用回拖方法较好。待隧道内管线、光缆等各种附属设施安装完毕后，顶管隧道内可以依据当地情况注浆封闭、注水封闭或充填细土、泡沫混凝土等材质。竖井一般充填细土
即可。施工过程应着重监护不良地质段竖井稳定性。管理施工质量的过程中，紧密关注可能出现的问题，如垮塌、地面沉陷等，应有相应的安全预案。
2.3 千斤顶安装
在支架上，固定好千斤顶。
注意控制管线中心垂直对称，并且以管道中心位置的垂直线为作用点，检查千斤顶的对称性，维持管道中轴线和相应的轴线切实一致。在安装、运用油泵的过程中，应注意满足规范标准。在开始进行顶管时，选用的油泵需要切实匹配千斤顶，并且专门配置一定的油泵。待油泵安装完后，就应开始尝试运行。在运行刚开始时，宜控制好速度。待油泵结合到接触位置后，才能正常开始运转。在整个顶进环节，倘若油压急剧升高，就要立即停下操作，并且认真查出缘由，及时处理再开始继续顶进。当将千斤顶活塞退出时，严禁速度过快，宜维持合适的油压大小。
2.4 丁铁安装
在安装丁铁的过程中，应注意控制其轴线充分对称、切实平行管道自身的轴线。同时，在顶管和丁铁、不同丁铁间，也应严禁出现泥土或者油污等杂质。在具体操作顶进工作时，还应注意在丁铁安装的上方或者后侧等地方，不能够存在操作人员，并且实时紧密观察实际的顶进情况。针对丁铁通管及其道口存在的沉淀，应积极通过缓冲材料来处理。在实际的顶力与管节的具体抗压强度相接近时，应在管端放置好 U 型丁铁物件。
2.5 主管道穿越
经检测穿越主管段一致合格后，应借助挖掘机工具，根据穿越主管道的实际直径长度，统一开挖出来主管并且穿越通道，令其与操作坑连接好。同时，宜控制套管底标高稍高于管沟沟底标，以便主管顺利穿越、连接。在主管道前段，以焊接的方式连接托管头，并且挂上坑段低锚，科学地安装卷场机。当主管道被穿越前，应注意清理干净存在于套管中的沙石杂物、泥土等。按照设计标准规定，在管道穿越上面，安放滑块塑料。借助吊管机设备，吊起主管并且放置在沟底。借助钢丝牵头，促进主管道顺利穿越，并且向指定地方，将主管线拖入，再将托管头切下，并且选用 φ15.5 mm×18 mm 类型的钢丝绳。在慢慢拖入穿越主管线至预定好的某套管里面时，应及时切下托管头。同时，利用摇表检测主管绝缘电阻，一旦发现不符合设计要求，就应立刻拖出干线，妥善处理后再将预定套管拖入[2]。
唯有整个穿越通过检查合格后，方才能通过厚 8 mm 的胶皮，统一包裹好封堵管线，再以水泥砂浆紧密堵好管口，在外表面还应通过强度为 C20 的混凝土适当抹面，并且控制抹面具有 25 mm 厚。当完成顶管穿越任务且通过检查合格后，再进一步安装光缆套管，并通过水泥砂浆之类的砌筑、红砖来封堵管口。同时，以C20 混凝土制作外表抹面，宜控制抹面厚在 25 mm 以上，再按照设计要求，认真检查安装的排气管道质量。
2.6 施工注意事项
在开始顶进前，应严格规范地检查。如果确认条件与施工要求相符，就应展开顶进过程。当拆除封门时，要先拆临时在内侧安装的封门，再拆除别的封堵设施。待稳定土中顶管时，宜立即向土层置入顶管。当将钢套管正式顶进时，宜控制范围 5~10 m，并且控制好轴线位置、高程等的具体偏差。一旦偏差过大，就要及时校正过来。针对操作坑两端套管，宜控制露出高度在半米以上，不必进行接口。在安装套管顶管时，宜统一测量顶进套管的具体中心、高程等，并且及时注意校正偏差问题。倘若在套管顶进中，管道出现变形、扭曲问题，而且前方有障碍物等，就应注意停止操作。针对前方存在的障碍，需要及时予以处理。在管线的整个穿越环节，宜将管子固定在绝缘支撑架上，以此来保护管子上面的防腐层，同时，还应控制穿越套管和相应的干线管道一致同心，便严格控制好实际的偏差值[3]。
3 结论及建议
顶管穿越虽工程费用相对略高，但要比人工钻爆隧道安全、地质适应性更加广泛，对环境的影响小，施工速度快，具有较强的工程适应性。控制顶管穿越质量应从勘察设计开始。地质勘察数据的准确性，对穿越施工具有非常重大的影响。在极复杂地层中不仅施工难度大，施工成本也上升很快，因此建议最好选择卵石含量在 70％以下的地层且卵石粒径在 200 mm 以下为宜。综上，顶管穿越技术的应用需在设计和施工中严格执行操作标准要求，控制各工序质量水平，以此推动管道工程的进一步发展。
参考文献 ：
[1] 唐川 . 中龙管道沱江穿越方式设计研究 [D]. 西南石油大学，2018.
[2] 孙海星 . 兰成渝输油管道清江河穿越仿真模拟 [D]. 西南石油大学，2017.