燃气管道穿越高速公路施工——顶管施工

张健明

张健明

广州广燃设计有限公司，广东广州510050

摘要：本文结合实际工程，简单介绍燃气管道穿越高速公路的常用工法，包括定向钻法、夯管法和顶管法，通过方案比选，最终选择合适的穿越方法。

关键词：燃气；穿越；高速公路；顶管

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当前我国经济高质量平稳发展，尤其在基础建设方面，油气管道与高速公路交叉的情况时有发生。燃气管道穿越高速公路时，一般不允许大开挖敷设管道，通常采用非开挖工法进行施工，避免影响交通。本文结合实际工程，介绍定向钻、夯管、顶管三种穿越工艺，通过方案比选，最终选择合适的穿越方法。

项目简介

花都至东莞高速公路位于广东省广州市境内，推荐路线大致呈东西走向，起点位于广州市机场高速太成立交，终点接入增莞深高速，全长65.186km。通过摸查、物探确认，在起点太成立交附近存在现状中压燃气管线。为了提供太成立交的施工场地和保障燃气管道的安全运行，决定对燃气管道进行迁改。

1.根据燃气迁改方案，新建中压燃气管道需穿越现状高速路（G45大广高速、S41机场高速）两次，穿越的道路宽度约100m，燃气管道规格是D426X7的螺旋焊管。

考虑高速公路不能中断交通，拟采用非开挖工艺进行穿越。常用的非开挖工艺有定向钻法、夯管法、顶管法等，笔者将简单介绍上述三种穿越工艺，并结合实际工程进行探讨。

穿越方式简介

定向钻法

2.按照开始设计的地下铺管轨迹，钻一个小口径先导孔，然后在先导孔出口端的钻杆顶部安装扩孔器进行回拉扩孔，扩孔尺寸满足要求后，开始回拉铺设燃气管线。施工顺序大致有以下几步：地质勘探、轨迹设计、钻液配制、钻导向孔、回拉扩孔铺管、清场等。

2.1.夯管法

夯管法是采用夯管锤加互锁导向装置进行施工的方法。夯管锤是一种能夯进空心钢管的设备，其基本原理是以压缩空气或液压油为动力，将待铺设的钢管沿导向钢轨和互锁装置直接振动夯入地层，随着钢管的推进，被切割的泥土进入钢管内，等钢管抵达目标位置后，将管中的土芯排除从而实现铺管，钢管在夯进过程中边夯进边焊接，进入钢管内的土可采用压缩空气、高压水射流、螺旋钻、人工掏土等方法进行清理。

2.2.顶管法

先在工作坑内设置支座和安装液压千斤顶，借助主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内吊起，与此同时，紧随工具管或掘进机后面，将预制的管段顶入地层。边顶进，边开挖地层，边将管段接长的管道埋设方法。

2.3.

穿越方案比选

3.定向钻法

4.水平定向钻是成熟的、性价比较高的非开挖施工方法，常用于高中压燃气管道穿越道路、河流、渠箱。根据CJJ/T250-2016《城镇燃气管道穿跨越工程技术规程》，钢管水平定向钻穿越的曲率半径不应小于钢管管径的1200倍，为保证路面不塌陷，穿越深度不小于6.0m，经计算，钢管D426水平定向钻的最小水平距离为160m。而需要穿越的高速路宽度约100m。图1为定向钻法施工示意图：

4.1.图1定向钻法施工示意图

根据图1，入钻点位于东侧，施工工作面10mx10m，出钻点位于西侧，施工工作面10mx10m，定向钻穿越水平长度为160m。另外在出钻点西侧，需要平整焊管拖管作业带165mx8m。定向钻轨迹和出入钻点工作面均在道路红线内（包括道路两侧绿化林），但焊管拖管作业带超出红线，占用农田，因此此工法至少需临时征借农田1320㎡。广州寸金尺土，而且该农田是基本农田，可以预知借地难度非常大。

夯管法

夯管法常用于小型穿越工程，占地少。由于本身工艺限制，根据经验单段夯管长度一般不超过60m，夯管过程中如遇大块岩石等障碍物，只能废管另选位置重做。为了降低风险，本工程夯管穿越高速路拟分段实施，分3段夯管，从东至西长度分别为46m、30m、60m，夯管套管规格为螺旋焊管D630X8。施工需开挖4个工作坑，最东端布置发射坑，最西端布置接收坑，中间2个工作坑兼作发射坑和接收坑。图2为夯管法施工示意图：

4.2.

图2夯管法法施工示意图

根据图2，高速路下的涵洞较小，大型施工机械无法通行，而中间2个工作坑高速路之间，若要开挖井坑，施工机械和材料只能从高速路上进入。大广高速和机场高速交通压力非常大，道路管理部门也很难同意占路申请和交通疏解方案。高速路下经常换填碎石、卵石以改善地基承载力，夯管施工也存在一定风险。

顶管法

顶管法也是常用的、成熟的非开挖施工方法，价格相对高于定向钻施工，但占地较少，施工风险也较低。顶管套管采用钢筋混凝土管，规格为φ1000X100X2500（内径X壁厚X长度），符合《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》JC/T640的有关规定。图3为顶管法施工示意图：

4.3.

图3顶管法法施工示意图

如图3，道路西侧布置顶管发射井，东侧布置接收井，顶管全长136m。顶管工作坑工作面为10mX10m，全部位于道路两侧绿化林地内（道路红线内），无需占用农田。顶管施工时边挖边顶进套管，道路塌陷风险小，套管坚固，能有效承载道路荷载，同时保证道路运行和管道运行的安全。

另外，目前有关法规和规范要求燃气管道穿越公路需加套管，本工程安全技术评价专家组意见也是建议要加套管，如采用定向钻法施工加套管难以实施。相关规和规范条文如下：

《公路工程技术标准》JTGB01-2014第9.5.4条：管道与各级公路相交叉且采用下穿方式时，应设置地下通道（涵）或套管。通道或套管应按相应公路等级的汽车荷载等级进行验算。

《城镇燃气设计规范》GB50028-2006第6.3.9条：燃气管道穿越铁路、高速公路、电车轨道或城镇主要干道时应符合下列要求：1穿越铁路或高速公路的燃气管道，应加套管。

结语

综上所述，考虑经济性、施工风险、借地难度、安评专家意见和相关规范条文，本工程最后采取顶管法穿越高速公路。燃气管道穿越高速公路时，首先要满足现行法规和规范，征求道路主管部门的意见，必要时还要组织专家论证，然后考虑经济性、施工风险、现场条件等因素，得到最合适的穿越方案。

5.参考文献

[1]刘珍珍.浅析穿越燃气管线常用的非开挖施工方法[J].门窗，2017，110

[2]王国明，周彦伯.浅谈燃气管道穿越时几种常用非开挖施工技术[J].城市建设理论研究，2013，（04）110

[3]苗俊杰.水平螺旋钻机与夯管锤在穿越铁路桥涵管幕施工中的应用分析[J].施工技术，2015，（44）：256-259

作者简介：张健明（1992年3月），男，汉族，广东省江门市，职称：助理工程师，学历：大学本科，主要研究方向：城市燃气工程设计。