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

1.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3m。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》(GB 3323)的“Ⅱ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1.6m;距公路路面埋深不得小于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11.1m，其他铁路不得小于6m。穿越铁路的一般要求:1.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》(JTJ01-1988)，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2m。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P 1和管外壁与土壤的摩擦力P 2。最大阻力为:

式中D-管道外径(m);q-土壤单位面积的抗力，其值取0.7~1.5MPa;k-管道外壁在土壤中单位面积的摩擦力，其值取18~35kPa;L-管道顶进长度(m)。取最在阻力的1.1~1.2倍即为最大顶力，由此来选择设备。(1)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面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9-1。

图9-1 平面顶进和加装锥体顶头顶进摩擦力比较

图9-1b所示的平顶头正面阻力为:

式中p--单位面积抗力(MPa)。图9-1a锥形顶头侧向摩擦力为:

P锥=pcosαfF

式中p--水平方向单位面积的抗力(MPa);α--侧面法向力在水平方向的投影角;F--锥形顶头的侧面积(m 2);f--摩擦系数。α角越大，P锥越小。而α角随锥体顶头锥度θ而变化，θ角越小，α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9-1c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面。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，应保证两端面平行且与轴线垂直。顶铁的长度及数量见表9-1。顶铁上焊有φ10mm钢筋把手。

表9.1 顶管顶铁长度及数量

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40~60mm。4)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。

图9-2 顶管工装就位

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。(2)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=P 1 P 2 P 3

式中P总--总的阻力(MPa);P 1--管外壁与土壤的摩擦力(MPa);P 2--管内壁与土壤的摩擦力(MPa)由入管土壤的密度而定，P 3--管顶端面阻力(MPa)。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，由此造成路面拱起、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。1)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，并套入活络夹箍内，再将出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1-四周坑桩槽钢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10-集水井11-入口挡土钢板12-钢制顶块13-混凝土基座14-坑基槽钢平台15-平衡导轨16-顶块17-油缸基座平衡钢板18-测管中心桩19-卷扬机20-油泵组合车

式中L--顶管每次顶进长度(m);l--出土车长度(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，开动卷扬机牵动出土车拉至管外，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40m长度为±150mm。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%。3)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。双铰型工具管见图9-4。

图9-4 双绞型工具管示意图1-上下斜偏油缸2-水平绞3-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，已趋于自动化。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面，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，再吊到地面运走。挖一段后，摇动千斤顶顶管。设备布置与操作情况，见图9-5。

图9-5 人工挖土顶管工作坑布置a)工作坑新面b)工作坑底部平面

a.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:(a)工作坑宽度:

B=D 1 2 b 2 c(9-6)

式中 D 1--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(用长撬棍为1.6m，短撬棍1.2m);c--撑板厚度，一般取0.2m。(b)工作坑长度:

L=l 1 l 2 l 3 l 4 l 5 l 6

式中l 1--管节长度(2m、4m等);l 2--顶镐机长度(0.9~1.1m);l 3--后背墙厚度(包括后背立板、后背方木、后背顶铁)，约1m左右;l 4--稳管时，前一节已顶进管子留在轨道上的最小长度，一般为0.3~0.5m:l 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;l 6--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=h 1 h 2 h 3 h 4

式中H--工作坑深度(m);h 1--设计管底标高(m);h 2--轨道高度(m);h 3--混凝土基础厚度(m);h 4--套管外壁至燃气管道外壁间的距离(m)。b.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(工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1-φ15×130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(与混凝士接触面处包油毡一层)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)。导轨中心至中心间距:当采用铁轨时，A 0=A a(mm);当采用18kg轻便铁轨(轨高为90mm)和c=10mm时，为A=

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4m与长1m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、500~1000W 1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150mm以外的土要随挖随找周边，管前250mm以外的土可先挖成锥体。当土中有水时，应由目往下挖。防止下面的土成为稀泥，并应及时用小车出土。

f.测量与校正。一般管子每顶进1m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，将水柱连通器液面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面，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1-玻璃管2-与轴线平行基管线3-连通器内水平面

平面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1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9-9。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1-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10-顶进轴心样线11-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9-11。

图9-10 套管内燃气管道支座的构造1-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1-沥青密封层2-油麻层3-φ50mm检漏

管4-φ50mm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，路基下已经作好函洞，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。