地下燃气管道特殊施工(2).doc

(5) 跨越工程的墩台基础应在岩层稳定，无风化、错动、破碎的地质良好的地段。必须避开坡积层滑动或沉陷地区，洪积层分选不良及夹层地区；冲积层含有大量有机混合物的淤泥地区。
(6) 跨越点附近不应有稠密的居民点。
(7) 跨越点附近应有施工组装场地或有较为方便的交通运输条件，以便施工和今后维修。
2. 对勘察测量的要求
由于跨越管道是架设在支墩之上，裸露在空中，对气象资料和支墩基础的工程地质条件有详细的要求：
(1) 跨越点所在地区气象变化的一般规律和气候特征、极端温度、风 速、主导风向及频率 , 积雪深度 , 最大冻土深度等。
(2) 跨越点所在地区地震烈度。
(3) 跨越基础的地质概貌，河谷各构造特征，地层分布特征，有无软弱夹层存在。须绘出地质剖面图和土质分界线，确定地基承载能力和岩石的物理力学性质等。
3. 跨越结构型式的选择
管道跨越结构型式的选择是根据管线的工艺条件和跨越点的自然环境条件综合分析对比确定的。输气管道的工艺条件是指输气管的管径、壁厚、输气压力、输气介质成分及管 通材质等；跨越点的自然条件包括跨越点两岸地形、地貌、工程地质、气 候、交通条件等。在满足输气工艺要求的前提下，结合工程具体条件，选择几种跨越结构型式，经技术经济比较后确定。
(1) 管道需跨越的小型河流、渠道、溪沟等其宽度在管道允许跨度范围之内时 , 应首先采用直管支架结构。
(2) 跨度较小，河床较浅，河床工程地质状况较为良好，常年水位与洪水位相差较大的河流可采用吊架式管桥。吊架式管桥特点是输气管道成一多跨越连续梁，管道应力较小，并且能利用吊索来调整各跨的受力状况。
(3) 跨度较小且常年水位变化不大的中型河流一般可选用托架、衍架或支架等几种跨越结构。
(4) 跨度较大的中型河流及某些大型河流其两岸基岩埋深较浅，河谷狭窄的可采用拱型跨越。管拱跨越结构有单管拱及组合拱两大类。
(5) 大型河流、深谷等不易砌筑敬台基础，以及临时施工设施时可以选用柔性悬索管桥、悬缆管桥、悬链管桥和斜拉索管桥等跨越结构。
柔性悬索管桥是采用抛物线形主缆索悬挂于塔架上，并绕过塔顶在两岸锚固，输气管道用不等长的吊杆(吊索)挂于主缆索上，输气管道受力简单，适合于大口径管道的跨越。悬缆管桥的主要特点是输气管道与主缆索都呈抛物线形 , 采用等长吊杆(吊索)。一般适合于中、小口径管道的大型跨越工程。
4. 附桥敷设
燃气管道一般敷设于公路旁，依附于道路、桥梁架设过河是最常见和最简单的跨越河流的方法，投资省、施工方便、进度快。
具体敷设位置，应与桥梁管理部门及设计单位研究决定，一般安装在桥梁专门为燃气管道预留的管位（见图5-4）或搁置在桥梁牛腿或桥墩上。

图5-4　架设在桥梁上的预留孔

第二节 穿越道路与铁路施工

燃气管道在铁路、电车轨道和城市主要干道下穿过时，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》（GB3323）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90º，在任何情况下不得小于30º。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1.5m; 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.lm，其他铁路不得小于6m。
一、穿越铁路
1、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道岔段内，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。
2、穿越铁路的平面与纵断面布置
燃气管道在铁路下穿过时，应敷设在套管或地沟内，如图5-5（课本P63图4-6），管道敷设在钢套管内，套管的两端超出路基底边，至铁路边轨的距离不小于2.5m，置于套管内的燃气管段焊口应该最少，并需经物理方法检查，还应采用特加强绝缘防腐，对于埋深的要求是：从轨底到燃气管道保护套管管顶应不小于1.2m。在穿越工厂企业的铁路专用支线时，燃气管道的埋深有时可略小一些。

图5-5　燃气管道穿越铁路
1-燃气管道；2-阀门；3-套管；4-密封层；5-检漏管；6-铁道
二、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。
2. 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。
三、顶管施工方法
地下燃气管道穿越铁路、电车轨道和城市主要干道时 , 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，才能克服管道在顶进过程中土壤对管道产生的阻力。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进行选择的。顶管时，管道在土壤中承受两种力：管端阻力和管外壁与土壤的摩擦力，总的阻力为：

式中　D——管道外径(m)；
q——土壤单位面积的抗力，取0.7～1.5MPa；
　　　k——管道外壁在土壤中单位面积的摩擦力，取18～35kPa；
　　　L——管道顶进长度(m)。
实际顶力取计算顶力的1.1～1.2倍，由此来选择设备。
2.顶管方法
(1）外挤压顶进法
常用于400mm以下的小口径管顶管施工。顶管前在钢套管端部安设锥体顶头，根据土壤可压缩特性，借助顶力将管道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为侧面摩擦力，从而大大降低管道顶进时的阻力。
(2）管内出土法
对于700mm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。管道顶进时的受力情况包括3部分：管外壁与土壤的摩擦力；管内壁与土壤的摩擦力；管顶端面阻力。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（一般人管土长约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5-6），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，并套人活络夹箍内 4 再将出土车推入管内靠近顶头后壁 , 并 将阻动钢问压人槽内（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。
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，对于粘土土壤，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。钻孔允许偏差为每钻40m 长度± 15Omm。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) 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。

第三节地下燃气管漏气的检测和修理

由于地下燃气管道处于隐蔽状态，所以无论是新敷设管道气密性试验时漏气点的寻找，或运行中管道漏气点的寻找均很困难。对已输气管道漏气点的修理，因需要带气操作并受到交通等各方面的牵制，所以施工难度较高。
一、漏气点的检测
新敷设地下燃气管在气密性试验中漏气点的检测，由于敷设后大部分已回填土层，仅仅少量暴露于空间，因此除少量部位可采用直接检查以外，大部分则采用间接查漏法进行检测。
(1) 直接检查法 在管道暴露部分的沟槽中放入清水把管道浸没，输入管内的压缩空 气将通过漏点溢至水中引起连续翻泡。在无充足的水源及地下水位低时，也可以将一定浓度肥皂水涂于管外壁和接口处，观察是否翻皂泡，从而发现漏气点。
(2) 间接查漏法 把渗入某种加臭剂的压缩空气压入管内，具有臭气的气体从漏点泄出时可通过在回填土层上取孔，通过人的嗅觉来检查。这种方法只能大致判断漏气地段，不能正确地定位。
(3) 用卤素检漏仪 检查往管内输入卤素化合物气体，用专用仪器检测称为卤素检漏。由于卤素检漏法效果明显、可靠性强 , 已成为新管道漏气检测的主要方法 , 在上海地区得到推广应用。
二、寻找运行管道的漏气点
己输气运行的地下管，无法用直接方法检查漏气点，只能用不开挖沟槽的间接查漏。
1.简单的间接查漏方法
凭人体嗅觉和视觉寻找管道漏气点。定期在管道附近用尖形铁棒打洞，深度必须超过路基深度，将管子置于孔口，用人体嗅觉辨别。因城市道路面密实，而路基下的土层疏松，泄漏煤气将汇集于铁棒孔中外溢。
地下燃气管漏气时，燃气往往能从土层的空隙中渗透至各类地下管线窖井内，在查漏操作时可把检查管插入害井内，用嗅觉辨别能取得较好的效果。
此外，对地下燃气管邻近绿化植物的生态观察，也是一种有效措施。在燃气影响下，可导致花草树木枯死，因此管道监护人员可以 通过对管线邻近地区绿化物的生态变化， 判别地下燃气管道的漏气点和漏气量。
上述三种方法在巡回检查中可以同时进行。
2.采用专用仪器进行间接查漏。
“嗅敏 检漏仪”是一种检测煤气的新型气体检查仪表。它的检测元件是以锡为主体的金属氧化物半导体，故又称嗅敏半导体。
当这种元件与燃气接触时，元件的电阻会急剧变化，经过放大、显示和报警等电路就会将检测气体的浓度转换成电讯号指示出来。
三、管道漏气的修理