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【摘 要】 施工过程中，长输大口径管道的安装非常简单，效率很高，但是管线的安装过程中遇到大口径天然气管道是非常麻烦的，施工需要从天然气底部顶管穿越大口径钢筋砼管后，再内穿管道。需要考虑的因素有很多，例如砼管轴向力的计算、后靠背承重墩的设计，基础的设计，以及其他保证措施，如果操作不当，极可能出现安全质量事故。但管路处于沙漠地區，针对砂土松散无粘性、挖掘面易坍塌、摩擦阻力大等问题，增加施工难度。
【关键词】 支撑墙;校正;顶管施工;穿越
管道顶管穿越直径1016mm输气管道一条，主管穿越的两端管沟开挖深度达7米，而地面以下均为流沙层。如何解决管沟塌方、操作坑顶管后靠背的就位等是穿越的一道难题，也是保证作业人员安全和现场施工的关
一、作业所采取的安全措施：
1.现场安全措施落实
（1）汛期施工时，随时收集就近3天内的气象信息，如有紧急状况，立即通知项目施工人员安全有序撤离。
（2）动土作业前，配合管道管理人员对管道进行定位开挖验证管道埋深;在监护人员全程现场监护下作业，做好管道安全防护范围内安全警戒线拉设。
（3）在管道中心线两侧5米范围任何施工工序均采用人工作业方式，严禁任何机械，当作业基坑开挖深度超过1m后，按照坡高度比1：0.75-0.5进行放坡处理，并设置双线应急逃生通道。坑内施工必须先在坑内做挡板支撑，防止塌方。
2.施工过程的安全监护
（1）施工作业前施工队汇同线路管理人员，使用雷迪探明管道的具体位置、埋深及其走向，并在地面上方做好明显标记。
（2）施工现场由线路管理人员全程监护，在施工前开挖探坑，确定管道的位置，并用警戒带围控作业区域;
（3）施工过程中如有施工用重型车辆通过已建管道时，应在管线上方搭设钢板，形成施工便道，如下图：
二、施工工序
施工前准备→测量放线→降水工程→操作坑、接收坑开挖→顶管设备安装→套管顶进→套管内沙土清除→套管封堵→停止降水工程→操作坑回填→地貌恢复。
三、主要施工方法及操作要点
3.1测量放线
用经纬仪、水准仪等按照设计交底及现场的控制桩定出管道中心线及作业带上操作坑边界线、套管埋深等。
3.2开挖操作坑及接收坑
先采用人工开挖，待探明地面下是否有的管线、电缆后，再采用机械开挖，顶管操作坑长7.6m，宽为5m，接收坑长5m，宽为5m，高度至地面;坑底板基础进行水坠处理。为防止操作坑及接受坑塌方，弃土堆放在距坑边5米处，开挖时坡比按1：1.5放坡，且开挖高度超过5米需要设一个宽度为1.5米的平台;待施工完成后再进行土方回填。在顶管操作坑和接收坑各设置1条安全通道，供紧急情况逃生，通道宽2米。
3.3设备安装就位
（1）操作坑地基处理：设备下坑前，要对已挖好的坑基进行测量找平，坑基础进行水坠处理，以承受顶管机等设备的重量，保证顶管平台的平稳性。
（2）支撑墙与水平垂直，其允许偏差为±5°，采用管排加网板作承力板，管排采用φ159钢管，5米×8根，钢板为12mm×3m×2m，防止顶进过程中承力板位移，顶管穿越示意图见附页图所示。
（3）操作坑处理完毕后，在基础上等距离（约250mm）放置标准枕木，并根据现场地基处理情况，可选择在枕木上铺一层2m*3m，δ=20mm厚钢板，保证施工进度.钢板上安装2台自制的升降式滚动导向支架，用角钢∠100×10加固焊接在底面钢板上，两导轨间的距离以管中心至两钢轨的圆心角在70～90°之间为宜.为保证被顶入的套管不产生方向的倾斜及便于套管间连接，在预定穿越方向铺设两条φ273钢管每根长6m作为平台导向管（如图1所示）。
（4）推顶力的确定
Fp——顶力（kN）;
Do——管道的外径（2.4m）;
L——管道设计顶进长度（m）;
f——管道外壁与土的单位面积平均摩阻力（8kN/m2）
NF——顶管机的迎面阻力（1000kN）
顶管长度最大取60m，则最大推顶力F=4610kN，即461吨。
3.4顶管作业
3.4.1顶进也就是把管节沿导轨推顶到已挖好的土洞内的作业，顶进操作要坚持“先顶后挖，随顶随挖”的施工原则。
3.4.2启动液压千斤顶开始穿越，开始时速度要缓慢，控制好第一节混凝土套管的对中度。顶管机的每个顶进行程完成后，退回原位，人工排净套管细砂。为避免塌方，保留顶头内的砂土不挖。更换纵向顶铁，然后继续顶进，直到行程达到第一节混凝土套管的长度。为保证第一根套管顶进方向的准确性，应认真加以控制，位置偏差不得超过管长的1.0%然后再吊装下一节混凝土套管，准备顶进。顶管中心线偏差不得超过顶进长度的1.5%，顶进位移纠偏时，每次纠偏角度不宜过大，一般在5′～20′之间为宜。
3.4.3纵向顶铁用200×100×16重型工字钢制作，根据混凝土套管长度和液压顶管机顶进行程为200mm需要制作400mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm、1400mm、1600mm、1800mm短节各一个，短节断面形状为Ⅱ型。
3.4.4套管接口内封堵采用专用橡胶圈，缝隙用沥青麻丝抹平。
3.4.5顶进过程中需随时检测套管进土的对中度，一旦发现有偏移趋势，要立即停止顶进，采用螺旋式千斤顶人工效正。
3.4.6在整个顶进操作中坚持连续作业。如此反复，使混凝土套管抵达另侧的接收坑，完成顶进过程。
3.5、顶管挖土
3.5.1顶进管节的方向和高程的控制，主要取决于挖土操作，工作面上挖土不但影响顶进效率，更重要影响质量控制，这就要求对挖土有严格的要求。 3.5.2必须在规定的范围内开挖，不得超挖，管底土基弧度在120°～135°范围内一定要保持管壁与原土层表面吻合。
3.5.3在人工挖土时，不得搅动管底下部的地基沙土。
3.5.4根据地质情况，工作面向前挖至0.1～0.2m时，顶进一次，挖出的沙土要及时外运。
3.5.5开挖后要及时顶进，及时测量，可使顶力限制在较小的范围内。
3.5.6运土：可采用双轮小推车运土，从工作面挖下来的砂土，要及时通过管内用小推车水平运输至工作坑内，然后垂直提升至地面。
3.6、刚套管封堵及作业坑回填
3.6.1顶管完成，且内管穿越后，要对管口两端及时进行封堵，采用M7.5Mu10水泥砂浆砌砖进行封堵，外表面用1：2水泥砂浆抹面，在球墨铸铁管和砖墙之间用聚氯乙烯胶泥填缝。
3.6.2操作坑回填夯实，恢复地貌，将工业垃圾运走处理。
四、质量控制与主要问题解决措施
1、顶管的质量要求
（1）上下偏差：顶进长度在30m以内的套管，偏差不应大于100mm;钻进长度在30～52m以内的套管，偏差不应大于150mm;鉆进长度在82m以上的套管，偏差不应大于200mm。施工中，上下偏差使用水准仪进行控制，左右偏差使用经纬仪进行控制，并做好测量记录。
（2）水平偏差不应大于套管长度的2%。
（3）顶管中心线允许偏差不得超过顶进长度的1.5%，顶进位移纠偏时，每次纠偏角度不宜过大，可根据管径、顶进长度和土质情况确定，一般在5′～20′之间为宜。
2、顶管质量的检测
管节在顶进时，必须对顶进管段中线的方位及高程严格控制，以保证顶管的质量。顶管时的中线容易产生方位和高程上的偏差。其原因有以下几个方面：
（1）由于两侧的千斤顶的顶力不对称，或后背发生倾斜，造成中线左右偏离。
（2）由于顶力作用点和管中线不一致，造成中线左右偏差，在前方挖土时，管底超挖而使高程起伏的不均现象。
（3）顶管的端面或后背上下部位的土壤承载力相差较大。
（4）导轨安装有较大误差。
（5）顶管制造质量差，受力后变形。
（6）根据设计要求，工作坑的方位、高程、标定管道中心线、设定临时水准点等，都要进行精心测量，开始顶进的首节测量非常重要，首节管顶进好坏、方位是否正确直接关系到顶进的质量。
（7）对每节管吊装下坑组对时，要及时进行相关的测量，并在正常顶进1～3米时就应测量一次，管线位置发生偏移时，要及时采取效正措施。
3、顶管的质量控制
（1）顶管高程的控制，可在顶坑中悬空固定水准仪，在顶管首端设立十字架。每次测量时，若十字架在管首端的相对位置不变，水准仪的高程亦固定不变，只要量出十字架交点偏离的垂直距离，就可读出顶管的高程偏差。若水准仪从坑外引进绝对高程，那么顶进管段的各点高程也可推测出来。顶管时的方位偏差，可在坑上面引出中线，在中线方位的两点向坑内吊设两根垂球线，若管首端通过中心点的垂球线和上两垂球线在一条直线上，则顶管方位是准确的，否则存在偏差。
（2）对管内工作面已挖成形，要由专检人员进行质量检验符合要求后，方准进行顶进作业。
（3）对于含水量大不能形成土拱，可采取润滑处理，以减少管壁与土壤的摩擦。采用触变泥浆可减少顶管顶力达2/3左右，同时在松散的土层中顶进，用它可对管周围土质起到加固作用。防止土拱的坍塌。
4、顶管的偏差效正
在顶管过程中效正偏差是保证顶管质量的有力措施，偏差是逐渐积累起来的，也只有逐渐效正过来，偏差过大效正就很困难，因而在顶管过程中应勤效测，发现偏差及时效正。效正的方法分坑内和管端面纠偏这两类方法，具体做法如下：
（1）挖土效正法：在管子偏向设计中心的一侧适当超挖，而在相对的一侧不超挖或留坎，使管子在继续顶进中，逐渐回到设计位置，效正中严禁猛纠硬调。
（2）顶木效正法：当偏差大于20毫米或者用挖土法无效时，可用圆木或方木一端顶在管子偏离设计中心的一侧管壁上，另一端装在垫有钢板或木板的管前土壤上，支架稳固后开动千斤顶，利用顶进时顶木斜支管子所产生的分力，是管子得到效正。
（3）千斤顶效正法：这种矫正法基本上同顶木效正法，即用小千斤顶接一短顶木，利用小千斤顶的顶力使管位得到效正。
（4）加垫块效正法：即在顶管末端与顶铁间的适当位置垫上一块相应厚度的楔形钢板，使顶铁和管间形成一角度，顶进时可使被顶管的纠正。
五、结语
结合供水工程的成功实例，我们对针对大口径钢筋砼管顶管方式穿越大口径天然气管道进行了深入的研究、论证。从安全、质量、经济、快捷等角度我们也在不断优化改良。但就目前的顶进方法而言，还是比较笨重的，沙袋、钢靠背等施工工序尽管很有效，但非常繁琐，我们相信随着科学的进步，大口径钢筋砼管顶管方式穿越大口径天然气管道技术定会有新的突破。
参考文献：
[1]规范——题名[压力管道水压试验].GB50268-2008给水排水管道工程施工及验收规范
[2]《西气东输管道线路工程施工及验收规范》（Q/SYYQ1-2002）
【关键词】 支撑墙;校正;顶管施工;穿越
管道顶管穿越直径1016mm输气管道一条，主管穿越的两端管沟开挖深度达7米，而地面以下均为流沙层。如何解决管沟塌方、操作坑顶管后靠背的就位等是穿越的一道难题，也是保证作业人员安全和现场施工的关
一、作业所采取的安全措施：
1.现场安全措施落实
（1）汛期施工时，随时收集就近3天内的气象信息，如有紧急状况，立即通知项目施工人员安全有序撤离。
（2）动土作业前，配合管道管理人员对管道进行定位开挖验证管道埋深;在监护人员全程现场监护下作业，做好管道安全防护范围内安全警戒线拉设。
（3）在管道中心线两侧5米范围任何施工工序均采用人工作业方式，严禁任何机械，当作业基坑开挖深度超过1m后，按照坡高度比1：0.75-0.5进行放坡处理，并设置双线应急逃生通道。坑内施工必须先在坑内做挡板支撑，防止塌方。
2.施工过程的安全监护
（1）施工作业前施工队汇同线路管理人员，使用雷迪探明管道的具体位置、埋深及其走向，并在地面上方做好明显标记。
（2）施工现场由线路管理人员全程监护，在施工前开挖探坑，确定管道的位置，并用警戒带围控作业区域;
（3）施工过程中如有施工用重型车辆通过已建管道时，应在管线上方搭设钢板，形成施工便道，如下图：
二、施工工序
施工前准备→测量放线→降水工程→操作坑、接收坑开挖→顶管设备安装→套管顶进→套管内沙土清除→套管封堵→停止降水工程→操作坑回填→地貌恢复。
三、主要施工方法及操作要点
3.1测量放线
用经纬仪、水准仪等按照设计交底及现场的控制桩定出管道中心线及作业带上操作坑边界线、套管埋深等。
3.2开挖操作坑及接收坑
先采用人工开挖，待探明地面下是否有的管线、电缆后，再采用机械开挖，顶管操作坑长7.6m，宽为5m，接收坑长5m，宽为5m，高度至地面;坑底板基础进行水坠处理。为防止操作坑及接受坑塌方，弃土堆放在距坑边5米处，开挖时坡比按1：1.5放坡，且开挖高度超过5米需要设一个宽度为1.5米的平台;待施工完成后再进行土方回填。在顶管操作坑和接收坑各设置1条安全通道，供紧急情况逃生，通道宽2米。
3.3设备安装就位
（1）操作坑地基处理：设备下坑前，要对已挖好的坑基进行测量找平，坑基础进行水坠处理，以承受顶管机等设备的重量，保证顶管平台的平稳性。
（2）支撑墙与水平垂直，其允许偏差为±5°，采用管排加网板作承力板，管排采用φ159钢管，5米×8根，钢板为12mm×3m×2m，防止顶进过程中承力板位移，顶管穿越示意图见附页图所示。
（3）操作坑处理完毕后，在基础上等距离（约250mm）放置标准枕木，并根据现场地基处理情况，可选择在枕木上铺一层2m*3m，δ=20mm厚钢板，保证施工进度.钢板上安装2台自制的升降式滚动导向支架，用角钢∠100×10加固焊接在底面钢板上，两导轨间的距离以管中心至两钢轨的圆心角在70～90°之间为宜.为保证被顶入的套管不产生方向的倾斜及便于套管间连接，在预定穿越方向铺设两条φ273钢管每根长6m作为平台导向管（如图1所示）。
（4）推顶力的确定
Fp——顶力（kN）;
Do——管道的外径（2.4m）;
L——管道设计顶进长度（m）;
f——管道外壁与土的单位面积平均摩阻力（8kN/m2）
NF——顶管机的迎面阻力（1000kN）
顶管长度最大取60m，则最大推顶力F=4610kN，即461吨。
3.4顶管作业
3.4.1顶进也就是把管节沿导轨推顶到已挖好的土洞内的作业，顶进操作要坚持“先顶后挖，随顶随挖”的施工原则。
3.4.2启动液压千斤顶开始穿越，开始时速度要缓慢，控制好第一节混凝土套管的对中度。顶管机的每个顶进行程完成后，退回原位，人工排净套管细砂。为避免塌方，保留顶头内的砂土不挖。更换纵向顶铁，然后继续顶进，直到行程达到第一节混凝土套管的长度。为保证第一根套管顶进方向的准确性，应认真加以控制，位置偏差不得超过管长的1.0%然后再吊装下一节混凝土套管，准备顶进。顶管中心线偏差不得超过顶进长度的1.5%，顶进位移纠偏时，每次纠偏角度不宜过大，一般在5′～20′之间为宜。
3.4.3纵向顶铁用200×100×16重型工字钢制作，根据混凝土套管长度和液压顶管机顶进行程为200mm需要制作400mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm、1400mm、1600mm、1800mm短节各一个，短节断面形状为Ⅱ型。
3.4.4套管接口内封堵采用专用橡胶圈，缝隙用沥青麻丝抹平。
3.4.5顶进过程中需随时检测套管进土的对中度，一旦发现有偏移趋势，要立即停止顶进，采用螺旋式千斤顶人工效正。
3.4.6在整个顶进操作中坚持连续作业。如此反复，使混凝土套管抵达另侧的接收坑，完成顶进过程。
3.5、顶管挖土
3.5.1顶进管节的方向和高程的控制，主要取决于挖土操作，工作面上挖土不但影响顶进效率，更重要影响质量控制，这就要求对挖土有严格的要求。 3.5.2必须在规定的范围内开挖，不得超挖，管底土基弧度在120°～135°范围内一定要保持管壁与原土层表面吻合。
3.5.3在人工挖土时，不得搅动管底下部的地基沙土。
3.5.4根据地质情况，工作面向前挖至0.1～0.2m时，顶进一次，挖出的沙土要及时外运。
3.5.5开挖后要及时顶进，及时测量，可使顶力限制在较小的范围内。
3.5.6运土：可采用双轮小推车运土，从工作面挖下来的砂土，要及时通过管内用小推车水平运输至工作坑内，然后垂直提升至地面。
3.6、刚套管封堵及作业坑回填
3.6.1顶管完成，且内管穿越后，要对管口两端及时进行封堵，采用M7.5Mu10水泥砂浆砌砖进行封堵，外表面用1：2水泥砂浆抹面，在球墨铸铁管和砖墙之间用聚氯乙烯胶泥填缝。
3.6.2操作坑回填夯实，恢复地貌，将工业垃圾运走处理。
四、质量控制与主要问题解决措施
1、顶管的质量要求
（1）上下偏差：顶进长度在30m以内的套管，偏差不应大于100mm;钻进长度在30～52m以内的套管，偏差不应大于150mm;鉆进长度在82m以上的套管，偏差不应大于200mm。施工中，上下偏差使用水准仪进行控制，左右偏差使用经纬仪进行控制，并做好测量记录。
（2）水平偏差不应大于套管长度的2%。
（3）顶管中心线允许偏差不得超过顶进长度的1.5%，顶进位移纠偏时，每次纠偏角度不宜过大，可根据管径、顶进长度和土质情况确定，一般在5′～20′之间为宜。
2、顶管质量的检测
管节在顶进时，必须对顶进管段中线的方位及高程严格控制，以保证顶管的质量。顶管时的中线容易产生方位和高程上的偏差。其原因有以下几个方面：
（1）由于两侧的千斤顶的顶力不对称，或后背发生倾斜，造成中线左右偏离。
（2）由于顶力作用点和管中线不一致，造成中线左右偏差，在前方挖土时，管底超挖而使高程起伏的不均现象。
（3）顶管的端面或后背上下部位的土壤承载力相差较大。
（4）导轨安装有较大误差。
（5）顶管制造质量差，受力后变形。
（6）根据设计要求，工作坑的方位、高程、标定管道中心线、设定临时水准点等，都要进行精心测量，开始顶进的首节测量非常重要，首节管顶进好坏、方位是否正确直接关系到顶进的质量。
（7）对每节管吊装下坑组对时，要及时进行相关的测量，并在正常顶进1～3米时就应测量一次，管线位置发生偏移时，要及时采取效正措施。
3、顶管的质量控制
（1）顶管高程的控制，可在顶坑中悬空固定水准仪，在顶管首端设立十字架。每次测量时，若十字架在管首端的相对位置不变，水准仪的高程亦固定不变，只要量出十字架交点偏离的垂直距离，就可读出顶管的高程偏差。若水准仪从坑外引进绝对高程，那么顶进管段的各点高程也可推测出来。顶管时的方位偏差，可在坑上面引出中线，在中线方位的两点向坑内吊设两根垂球线，若管首端通过中心点的垂球线和上两垂球线在一条直线上，则顶管方位是准确的，否则存在偏差。
（2）对管内工作面已挖成形，要由专检人员进行质量检验符合要求后，方准进行顶进作业。
（3）对于含水量大不能形成土拱，可采取润滑处理，以减少管壁与土壤的摩擦。采用触变泥浆可减少顶管顶力达2/3左右，同时在松散的土层中顶进，用它可对管周围土质起到加固作用。防止土拱的坍塌。
4、顶管的偏差效正
在顶管过程中效正偏差是保证顶管质量的有力措施，偏差是逐渐积累起来的，也只有逐渐效正过来，偏差过大效正就很困难，因而在顶管过程中应勤效测，发现偏差及时效正。效正的方法分坑内和管端面纠偏这两类方法，具体做法如下：
（1）挖土效正法：在管子偏向设计中心的一侧适当超挖，而在相对的一侧不超挖或留坎，使管子在继续顶进中，逐渐回到设计位置，效正中严禁猛纠硬调。
（2）顶木效正法：当偏差大于20毫米或者用挖土法无效时，可用圆木或方木一端顶在管子偏离设计中心的一侧管壁上，另一端装在垫有钢板或木板的管前土壤上，支架稳固后开动千斤顶，利用顶进时顶木斜支管子所产生的分力，是管子得到效正。
（3）千斤顶效正法：这种矫正法基本上同顶木效正法，即用小千斤顶接一短顶木，利用小千斤顶的顶力使管位得到效正。
（4）加垫块效正法：即在顶管末端与顶铁间的适当位置垫上一块相应厚度的楔形钢板，使顶铁和管间形成一角度，顶进时可使被顶管的纠正。
五、结语
结合供水工程的成功实例，我们对针对大口径钢筋砼管顶管方式穿越大口径天然气管道进行了深入的研究、论证。从安全、质量、经济、快捷等角度我们也在不断优化改良。但就目前的顶进方法而言，还是比较笨重的，沙袋、钢靠背等施工工序尽管很有效，但非常繁琐，我们相信随着科学的进步，大口径钢筋砼管顶管方式穿越大口径天然气管道技术定会有新的突破。
参考文献：
[1]规范——题名[压力管道水压试验].GB50268-2008给水排水管道工程施工及验收规范
[2]《西气东输管道线路工程施工及验收规范》（Q/SYYQ1-2002）