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摘要：顶管施工法在管道穿越过程中最常用和常见的一种地下管道施工方法，主要针对重要的航道、铁路、高速公路、II级以上公路及管道穿越不可拆卸的固定设施等地段，可在不断流、不影响交通的情况下，完成管道在穿越处的施工。基于此，本文主要对石油化工工程中管道施工中顶管穿越的缺陷控制及误差校正进行分析探讨。
关键词：石油化工工程；管道施工；顶管穿越；缺陷控制；误差校正
1、管道的顶管施工方法
顶管施工法是利用动力设备对穿越管段的套管进行顶进的一种施工方法，是管道穿越过程中最常见的一种施工方法，主要针对重要的航道、铁路、高速公路、II级以上公路及管道穿越不可拆卸的固定设施等地段，在不断流、不影响交通的情况下，完成管道在穿越处的施工。近年来，顶管穿越技术在长输管道建设中一直被广泛采用，尤其在西气东输管道工程施工中，穿越施工近百次，但随着大口径管道（直径大于800mm）在道路、河流和水网地区顶管穿越次数的逐渐增多，施工隐患暴露出来质量问题也日益增多。例如，路基不均匀塌陷、地面整体沉降、套管变形进水及套管偏离等。
2、顶管过程中的地面变形控制
顶管时经常会出现地面沉降、坍塌等现象。不同的穿越，沉降要求不同。同样的沉降量，公路穿越可能不会造成多大的影响，但铁路穿越，就可能导致铁轨断裂，发生重大安全事故。所以在顶管过程中，抓好关键点（如土质情况、地下水位、取土方式等），作好地面变形控制非常重要。
（1）必须周密准备，细致施工，对施工中存在的问题及时采取必要措施，防患于未然；
（2）施工前，在办好各项手续之后，必须与路段（尤其是铁路）主管部门联系，都到现场确认后开始施工；
（3）作好警示标识工作，减少冲击和颠簸；
（4）提高设备机械利用率，减少施工周期；
（5）加入地基增强剂，保证土层稳定；
（6）作好实时监控测量，实时观测路基土层的沉降量；
（7）施工取土时严禁超挖，对超挖形成的间隙及时及时填塞加固；
（8）铁路穿越施工，与铁路部门和邻近车站确保正常的通讯联系；
（9）顶管施工完成后，仍然做好沉降的监测工作，对发生的问题及时抢修和补救。
3、顶管过程中测量监督和误差校正
顶管施工时，要对管道的行进方向进行实时监控，不断观测套管前进的轨迹，对偏离超标现象及时进行矫正。顶管过程中，要保证做套管的穿越质量，必须作好测量监督和误差校正工作。
3.1测量监督
（1）测量监督重点
顶管作业中要抓好五个方面的测量工作：1）顶管前的测量放线工作；2）设备就位时的测量工作；3）顶管过程中的实时测量；4）工程竣工测量；5）路面沉降测量。
（2）测量仪器
目前测量过程中，主要用到的仪器：经纬仪，全站仪等。
（3）常用的几种测量方法
1）连通管法
这是在没有仪器或仪器难以架设的条件下使用的一种测量方法，所用到的工具主要有：胶皮水管，线锤，钢卷尺等；施工时，将胶皮水管一端固定在里面第一根套管一侧（做好标记），另一端固定在顶进管同一侧同一高度位置处（做好标记）。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆施工时，靠观测液面的升降与标记的偏差即可判断出管段的偏移，做到即时校正。
2）三点一线法
这是依据三点一线的原理进行测量的一种方法，此法设备简单，容易操作，适用于仪器缺少或仪器难以架设，穿越长度短、精度要求低的条件，所用到的工具主要有：胶皮水管、铁尺、中心尺、水平尺、线锥等。施工时，通过连通管确定外部基准面，利用基准面确定测量点进行第三点测量的方法。施工时，靠观测第三点与标记的偏差即可判断出管段的偏移，做到即时校正。
3）经纬仪测量法
设定基准点，利用经纬仪，进行定点定位测量，此方法简单、快捷、准确，提高测量效率，在施工中广泛运用。经纬仪测量法要求经纬仪位置摆放合理，不得与现场施工设备及施工作业冲突，摆放位置避免振动。测量时，靠观测两点的偏差即可判断出管段的偏移，做到即时校正。全站仪测量法亦与此法相同，同时此法可测量距离、高程等。
4）激光测量法
激光测量是将激光器与水准仪或经纬仪安装在望远镜上的一种测量方法。测量时，在工作坑内安装好激光发射器，按照管线的坡度和方向调整发射器，同时在管内装上装有刻度的靶，测量时观测顶进的管道与设计位置是否一致，如激光点直射靶心，说明顶进质量良好，符合要求；否则，存在较大偏差，需进行调正。
3.2误差校正
（1）取土校正法：根据顶进管受力不均匀，通过取土减弱受力方向力，降低顶进偏差，从而达到误差控制；（2）外力校正法：对于受力不均匀出现的偏差，可通过千斤顶从顶管外部施力，达到误差调正的目的；（3）垫层调正法：对于套管低头现象，通过在管底增加垫层支撑的作用达到误差调正目的的一种常用施工方法。
以上施工过程及方法在西气东输管道施工过程中得到运用和实践，取得了良好的效果，值得推广和运用。
4、顶管施工中的工程缺陷控制
4.1工程缺陷
造成工程缺陷的原因有以下几种。
（1）混凝土定级不够，导致弯曲抗拉强度低，出现顶管时纵裂，抗压强度过低出现套管端面破裂和剥落。
（2）混凝土质量不合格，导致在顶管过程中出现壳状剥落，或因冲击或震动而出现开裂。
（3）钢筋质量欠佳，造成钢筋强度和延展性过低，无法保证其轴向上的承载能力。
（4）钢筋笼焊接位置差，造成钢筋笼疲劳强度下降，致使套管耐用性降低。
（5）管子制造不达标，直径超过了规定数值或套管断面误差过大或套管端面不平整，造成顶管时的受力不均而破碎。
（6）运输或装卸不当，导致管段推顶之前损坏。
（7）顶进时碰到不均匀的土层、树根等出现的偏引。
（8）地基沉降或提升、地下水位下降、施工振动或土质不均、地基不平导致顶出线路偏离设计线路。
（9）两端封堵和压缝不合格。
4.2控制措施
（1）套管进货前的控制。套管制作必须委托有资质的单位，在制作前做好混凝土、钢筋、水泥等原材料的理化试验，合格后方可生产制作。另外，要求制造商提供所有原材料的资质证书和复检报告，委托方应派专人或委托有经验的人员做好现场的实时监控，严把质量关，做好出厂前的联合验收工作，对不合格的产品坚决禁止拉运，做好运输和装卸工作。
（2）顶管过程中的材料保护。做好顶管前的地质调查工作，要注意观测顶进力，确保套管受力均匀，做好操作坑的平整工作。
（3）顶管施工的缺陷控制。观察顶管过程的土层变化，保证操作坑的水平度，做好顶管过程中的实时监控和校正工作，做好地基夯实和地下水的排放工作。
（4）辅助工作和扫尾工作中的缺陷控制。严格按设计要求进行管端的封堵或套管沟的压缝，其中包括封闭材料的选择，保证整个管路对内对外的密封。
4.3处理方式
（1）原材料进货时的缺陷处理。对于在出厂前造成的缺陷，超出设计和标准要求的，视为不合格品，拒绝拉运，在设计和标准要求以内的可责成制造商修补完善，合格后拉运，并按协议进行必要的索赔。对于在运输和装卸过程中造成的缺陷，视协议而定，不达标产品坚决不能使用。
（2）顶管过程中出现材料缺陷的处理。对出现超出设计和标准要求的套管，施工中通过顶进的方式必须替换。对于在设计和标准范围以内的缺陷，根据实际情况进行修补，直到验收合格为止。
（3）顶管施工的缺陷处理。顶管未完成时出现的缺陷应及时校正，实时控制，做好测量监控工作，如果在施工完成后出现超标现象，将被视为不合格穿越。
（4）辅助工作和扫尾工作中的缺陷处理。对辅助工作和扫尾工作中的缺陷一定要进行修补，不合格部分必须返工，以确保管道的安全运行。
5、结语
通过对顶管施工的过程控制和选择合理的施工方法及材料，可将塌陷、地面沉降、套管偏离等现象减小到最小程度，确保管道和地表的设施不受损坏，避免恶性事故的发生。
参考文献：
[1]Q/SYXQ2-2002，西气东输管道工程穿越工程施工及验收规范[S].
[2]SY/T0315-97，原油和天然气输送管道穿跨越工程设计规范[S].
论文作者:郑海
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/29
标签：测量论文; 套管论文; 顶管论文; 管道论文; 缺陷论文; 工作论文; 过程中论文; 《防护工程》2019年第4期论文;