一種過路地埋管新型管道定向穿管施工技術

彭 進 中建海峽建設發展有限公司

1 技術背景

依據管道工程的實際情況，因地制宜選擇切實可行的傳統施工穿管方法可以取得預期效果。在全國各地承建的管道建設項目中，傳統的管道施工法被廣泛應用，并取得了一定的成果。但是隨著時代發展，特殊地段的新問題不斷出現，對過路地埋管穿管施工法提出了更高的要求，我國傳統的過路地埋管穿管施工法逐漸乏力，隱藏的弊端也逐漸凸顯。傳統施工穿管法存在無法保證穿管時的運送方向、易對管壁防腐層造成較大破壞、危險系數高以及施工效率低下等一系列問題，已經無法滿足當代施工行業對文明施工、安全施工、科技施工的新需求。現階段，穿管方法急需業內人士對其進行不斷改進和創新[1]。

為了解決此階段本公司遇到的穿管施工難題，同時也為了適應當前穿管技術施工領域對于過路地埋管穿管技術的新需求，公司成立了質量控制小組。經過開會討論，決定將傳統過路地埋管穿管施工的改進與創新作為一次質量管理活動的研究課題，并成功研制出符合該條件的機械裝置。

2 工程概況及難題

2.1 概況

貴州茅臺酒廠（集團）習酒有限責任公司“十四五”技改（一期）項目勘察設計施工總承包二標段工程項目，位于貴州省遵義市習水縣習酒鎮，行政區劃屬習酒鎮大地村。西南側緊鄰208 省道，北西側緊鄰習國大道，場地交通便利，建設興隆壩制酒廠房10 棟，辦公綜合樓、配電房、鍋爐房、機修車間、浴廁（3個）及附屬設施等組成，場區位于斜坡地段，總體呈北南向分臺階布置。

在整個建設項目中，管道排水工程舉足輕重。為保證本項目對基礎周邊巖石間隙流水及雨季降水量排水正常，本工程采用降水井基礎內匯水，結合基礎周邊明水集排，水泵強抽至已建好集水井內，再引流至市政管涵的排水方式。在引流的過程中，管道兩次穿越212國道，總長為60 m，外加套管保護。

2.2 工程難題

因地處習國大道，作為重要的交通干道，該段道路交通流量大，不能進行道路隔斷，施工計劃調整為半幅封閉半幅通行方法施工。施工場地受限，大型機械進場難，導致施工效率低下、耗時長，而甲方要求在短時間內完成過路地埋管道施工。

為如期完成任務，本工程設計采取了新型過路地埋管定向穿管裝置法進行施工，該施工法具有管壁保護性好、危險系數低以及無需大型機械外部頂進等優點，整個過程生產成本低，耗時短，大大提高了過路地埋管穿管的施工效率，如期完成了目標，質量評估優良[2]。

3 施工工藝及操作要點

3.1 工藝原理

在管道內部，使用端部滾軸輪如圖1所示，將穿管與套管過程中產生的摩擦由傳統的滑動摩擦轉為滾動摩擦，減小穿管過程中對管壁的損壞程度。在管道外部，則通過機械裝置進行支撐，如圖2 所示，去除場地找平步驟，調整裝置高度與內部滾軸輪一致，以其裝置耳板將其固定，將穿管方向變為定向，避免了管道碰撞。機械裝置輔助人工推進，節省了人工抬管和大型機械頂管，形成了對管的護、撐、送三者輔助式一體化的穿管體系，每一節管道穿管完成后可對裝置重新拆卸組裝進行再次利用。

圖1 管道內部安裝示意

圖2 管道外部安裝示意

3.2 施工工藝流程

施工工藝流程為搭建施工作業平臺→管道就位→安裝端部滾輪→裝置搭接→固定解繩→人工推進→拆除穿管端部滾輪→管道焊接→管道防護清理→機械拆卸→驗收回填。

3.3 操作要點

3.3.1 搭建施工作業平臺

在原有的挖坑基礎上，根據基坑大小的實際情況決定是否繼續往下挖掘。在挖掘過程中無需注意找平事項，只需保證裝置在空間上能夠有效搭接即可，且穿管放置后在移動過程中不會與坑底或坑壁發生觸碰。

3.3.2 管道就位

在無大型起重設備的情況下，可通過現場挖機將管道吊至作業平臺上。吊裝前需對管道進行檢查，保證管道內壁無損壞、尺寸規格不出錯等。檢查吊裝繩索是否滿足其承載力要求，有無部分斷裂痕跡，再對管道綁扎牢固，試吊前再次檢查確認。吊裝技術相關人員進行吊裝操作交底，保證施工操作的安全合理性，確認無誤后開始起吊。坑底施工人員暫時離場，起吊物起吊緩慢下降于已安裝好的外套管處，通過人工調整管道末端使其與安裝管管口相接[3]。

3.3.3 安裝端部滾輪

對內穿管首端安裝上滾軸輪，底部起重力支撐作用的需3 個，上部和兩側管內支撐各1 個，將管道調正，使內穿管初步送入。對已安裝管端口按第二步同樣的方式加上滾軸輪，避免內穿管在推送過程中管道中間部分與管口碰撞，使其管壁防腐保護層被損壞。

3.3.4 裝置搭接

內穿管初步送入后，根據場地和管向進行支撐機械裝置搭接，支架立桿與橫桿就地取材，使用工地48 mm 常見支模鋼管，以腳手架的搭接方式搭接機械裝置支撐體系，架體示意如圖3 所示。調整固定臺高度，將滾軸主板放入固定臺調整機械位置，使管道放在支撐機械上后能與安裝管道方向水平一致，并盡量使支撐機械分布在管道1/3 處，防止在推送過程中末端太長，受重力影響與支撐機械形成杠桿，導致內穿管首端滾軸輪與安裝管壁的摩擦力增加。

圖3 架體搭接示意

3.3.5 固定解繩

輕放管道于滾軸主板（如圖4），解開與大型機械的連接，省去人工抬管步驟，調整機械滾軸耳板，對管道進行固定，保證推送過程中管道在水平方向不發生較大變化。

圖4 滾軸主板

3.3.6 人工推進

檢測裝置是否穩定，有無架體沉降變形，確認無誤后由兩名現場工作人員分站于兩旁推送管道，人工推進施工示意如圖5 所示，推送管道時應緩慢用力。在推送過程中若發現架體安裝不穩，有輕微晃動，則可采取一人穩固架體的方式，直到送管完成。

圖5 人工推進施工示意

3.3.7 拆除穿管端部滾輪

穿管完成，確認可以進行下一道工序時拆除內穿管端部滾軸輪。拆除時應由兩名工作人員穩住管道，一人緩慢搖動滾軸輪使其松動，再將其取出。待滾軸輪全部拆下，檢查其有無損壞，為防止輪上沾有沙子導致下次使用時對管壁造成破壞，要清理上面沾染的泥沙后干燥，然后放置于工具箱內，以便再次使用[4]。

3.3.8 管道焊接

吊下第2 根管，進行組對焊接。為了加快焊接速度，可由兩名電焊工在管道兩側同時施焊，焊接完畢探傷合格后進行防腐處理。

3.3.9 管道防護清理

管道焊接到位后，檢查清理管內垃圾，盡快做好防護措施，防止有雜物進入并及時連接出地管，直至地埋管安裝完畢。

3.3.10 機械拆卸

確認管道安裝完畢后，先后對外套管端部滾軸輪和機械支撐裝置進行拆除。端部軸輪拆除時應注意盡量避免損傷管壁，支撐機械拆除時需先解除固定耳板，然后下調固定臺高度進行拆除，拆除后的固定臺、滾軸主板與耳板需清理沾染的雜物，直接放入工具箱以便下次使用，支架鋼管則捆綁放回原地。

3.3.11 驗收回填

相應的班組負責人或者質量檢測人員對其焊接口進行檢測驗收，合格后進行管道灌水實驗。灌水實驗時灌水高度應大于回填土地面高度，灌水后保持時間約15 min，期間水位無下降為合格，實驗結束后將其管內存水排出，封堵好管口。經監理方參與驗收后開始回填土，回填土時需分層回填，以滿足其密實度要求，每層厚度不宜過厚，約為0.15 m，最后驗收填表記錄。

4 技術施工特點

本過路地埋管施工穿管法具有以下特點。一是相對于傳統穿管施工法首次做到了定向穿管，在穿管過程中不會因為管道擺動發生管壁碰撞。二是通過使用端部滾軸輪，將以前穿管過程中直接的滑動摩擦轉為滾動摩擦，改變了摩擦方式，保護管內壁防腐層。三是滾軸輪的安裝起到了輔助推進的作用，人工即可輕易推動，省去了大型機械頂管推進步驟，降低了施工成本。四是鋼管腳手架搭接方式可根據場地隨意調整支撐高度，無需場地計算及開挖找平，整個裝置搭接簡單、攜帶方便，可適應多種復雜的施工環境。五是新型管道定向穿管施工法相對于傳統穿管法具有更高的安全性、經濟性以及快捷性，施工效率得到了更大提升。

5 直接經濟效益

采用機械裝置施工較以往傳統定制小車送管和人工送管施工，節省了工人挖深坑、鋪混凝土以及找平等工序。一節5 m 管道節省挖坑找平費用約1 500 元，節省小車定制購買費用約2 000 元。在整個穿管施工過程中節省穿管時長約5 h，而且過程無需人工抬管，節省人工費用約1 000 元。此外，該支撐機械裝置生產成本約300元，裝置可循環多管道利用，無需針對不同管道單獨定制，5 米管道可節約總成本4 500 元[5]。

6 結語

采用本技術施工法優化了穿管施工工藝，提高了過路地埋管穿管的施工效率，解決了部分因施工環境復雜，需工人抬管施工的難題，降低了施工的危險系數，并節約了人工成本，做到了文明施工、安全施工、科技施工。其中，定向穿管技術降低了對管壁防腐層的破壞，由傳統的滑動摩擦穿管轉化成了滾動摩擦穿管，避免了管道的直接碰撞，降低了管道后期的運行和維修成本，增加了管道使用年限，使其成為了傳統穿管施工過程中無碰撞穿管的先例，為相似類的穿管領域技術施工提供了具有前瞻性的參考價值。