CN113775819B - 一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法，具体包括管线位置探挖、伴行光缆迁改、钢板桩防护、防护涵施工、交流干扰防护施工、保护涵两侧地基加固，本发明在解决路基施工时，避免大直径油气管道迁改，减少了施工对管道运营的影响，保证了施工期间管道运营安全，并解决公路、铁路运营中对管道的影响，利于后期检修，且能避免路基与保护涵出现较大沉降差异，确保路基的稳定性，加快工程进度，在国家“煤改气”的能源政策调控下，采用原位防护油气管道，确保了管道不关阀、不减压、不停输，对缓解国家能源供应紧张，促进环境治理具有十分重要的作用。

Description

一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法

技术领域

本发明涉及管线保护施工领域，具体涉及一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法，主要应用于路基横跨大直径油气管道，因改迁存在较大安全风险和耗费很大社会资源时，采取原位带气防护。

背景技术

随着我国公路、铁路网的快速发展，无法避免要与各种油气管线交叉，并进行大量管道迁改，迁改不仅时间长而且耗资巨大，停气改迁会一次投入大量资源，资源耗费很大，相应整个施工工期将受很大影响。如何在路基施工时，避免管道迁改，并解决公路、铁路运营中对管道的影响，是否有合理可行的方案，将严重制约着公路、铁路施工进展。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法，具体包括以下步骤：

S1、管线位置探挖

使用探测仪探测管道位置及深度，用机械清除表层土后，采用人工开挖探坑，每下挖0.2m，用探测仪探测管道位置，确定出管道的具体位置后，在其左右各设一竹杆并标明埋深；探坑按照20m间距布置：探挖开始首先按5m间距探测管道、光缆位置，若管道、光缆位置相对固定，调整为20m间距，具体可根据现场情况而定；

S2、伴行光缆迁改

将备用光缆和预留硅管安放在拟施工防护涵位置管道上方，光缆两侧接头放置在两端砌筑的电缆井内；

S3、钢板桩防护

在拟施工防护涵位置管道两侧沿保护涵承台内侧边线位置拉线后插打钢板桩，钢板桩打入长度不小于最大开挖深度的2倍，且插入后顶部标高低于盖板高度；钢板桩主要用于防护管线，避免在施工防护涵桩基和基坑开挖过程中扰动管线，同时钢板桩作为涵身施工期间的模板，不再进行拆除；

S4、防护涵施工

防护涵孔径应根据输送管道直径、数量及布置方式确定；涵洞内宜保留宽度不小于1m的验收通道，管道与管道间、管道与边墙间、管顶与涵洞顶板间的间距不宜小于0.5m，涵洞内净高度不宜小于1.8m；主体结构应伸出路基边坡与涵洞顶交线外不小于2m，并不得影响路基排水设施的正常使用；

S5、交流干扰防护施工

(1)敷设排流锌带

镀锌角钢沿被保护管道涵洞外侧平行敷设，与管道距离不小于5米，埋深深度与管道底部相同，排流地床与防护涵长度一致，周围采用填包料，填包料配方符合GB/T21448-2008的有关规定；

(2)管道-电缆连接

管道与防护装置和接地装置连接电缆的截面积应与泄放电流强度相匹配，电缆与管道采用铝热焊进行连接，焊点至少离焊缝200mm远，且不应在管道弯头处；电缆焊接处使用环氧树脂、粘弹体和冷缠带进行防腐及防水处理，粘弹体和冷缠带周向搭接长度不得小于200mm，确保其电连续性；管道与地床通过固态去耦合器进行连接；

(3)固态去耦合器和电位测试桩的安装

交流排流器采用固态去耦合器，固态去耦合器的安装及调试应按照厂家的要求进行，或者在厂家技术人员指导下进行；固态去耦合器安装于保护箱体内，保护箱的尺寸根据固态去耦合器的大小确定，保护箱采用钢管支撑，保护箱设置有防盗锁；钢管底部采用水泥支墩固定；安装时分别将排流地床和管道电缆接入保护箱内，与固态去耦合器的正负极相连，并同步安装电位测试桩；

S6、保护涵两侧地基加固

为避免路基与保护涵出现较大沉降差异，影响路基的稳定性，对路基与保护涵交叉段的地基采取补强处理措施；包括：

(1)地基处理范围：保护涵之外软土路基地基；

(2)近保护涵桩基第一排桩采用水泥旋喷桩，桩间距、桩径、桩长根据承载力要求计算确定；

(3)其余采用预应力管桩，即PHC-AB桩，桩间距、桩径、桩长根据承载力要求计算确定，管桩桩身上部1.5m范围空腔部分须用混凝土填实；

(4)水泥旋喷桩及管桩应在盖板涵钻孔灌注桩施工之前进行施工；管桩应自内侧向外侧顺序施工；

(5)桩顶铺设0.2m碎石垫层及0.1m素混凝土垫层，垫层以上设置筏板，板厚依据承载力要求确定。

进一步地，步骤S4中防护涵施工工艺流程为：(1)施工准备；(2)桩基施工；(3)基坑开挖；(4)凿除桩头；(5)浇筑垫层；(6)钢筋工程；(7)安装模板；(8)混凝土浇筑、养护；(9)盖板的预制、吊装；(10)防水层处理；(11)洞口工程。

进一步地，步骤S5中敷设排流锌带具体包括：1)放置填包料，在沟底填入100mm高度的填包料；

2)放入镀锌角钢，镀锌角钢放置在填包料的正中位置，保证镀锌角钢离涵洞外侧的距离一致，然后在镀锌角钢的上方填100mm高度的填包料，镀锌角钢左右各100mm的填包料，确保每米敷设有50kg的填包料；

3)镀锌角钢与电缆的连接采用铝热焊连接，连接处采用热熔胶和电缆专用热收缩套进行防腐绝缘；

4)地床回填时，应将回填土进行过筛，不得夹杂砖瓦、金属等硬物，防止块状坚物对镀锌角钢的损坏；

6)回填完成后，采用ZC-8接地摇表测量地床接地电阻。

进一步地，在步骤S1之前，还需要进行施工准备及施工平台填筑；其中施工平台填筑具体包括以下步骤：

(1)在铁路路基范围内设置围堰并排水，按20m间距分段用渗水土填筑5m宽平台，填筑至管道两侧各3m范围内，任何机械不能靠近，用挖掘机在两侧范围内甩土至设计填筑高程，甩土过程中，先填筑管道上方，再向两侧填筑；

(2)分段填筑完成后，相隔开挖探坑，探挖出管道及伴行光缆位置后，建立管道沉降观测点，每天定时检测，发现数据异常立即停止施工，并上报产权单位；

(3)由分段填筑的平台开始沿管道方向填筑。

采用以上方案后，本发明具有如下优点：本发明在解决路基施工时，避免大直径油气管道迁改，减少了施工对管道运营的影响，保证了施工期间管道运营安全，并解决公路、铁路运营中对管道的影响，利于后期检修，且能避免路基与保护涵出现较大沉降差异，确保路基的稳定性，加快工程进度，在国家“煤改气”的能源政策调控下，采用原位防护油气管道，确保了管道不关阀、不减压、不停输，对缓解国家能源供应紧张，促进环境治理具有十分重要的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解的是，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明一种原位防护大直径油气管道混凝土结构及施工方法的平面布置图。

图2是本发明一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法的筏板划分平面布置图。

图3是本发明一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法的迁改光缆位置示意图。

图4是本发明一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法的筏板横断面示意图。

图5是本发明一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法的管桩桩顶构造图。

图6是本发明一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法的保护涵平面示意图。

图7是本发明一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法的保护涵横断面图。

图8是本发明一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法的管道-电缆连接示意图。

图9是本发明一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法的电缆管道连接防腐密封图。

图10是本发明一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法的固态去耦合器安装示意图。

图11是本发明一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法的电位测试桩安装示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法，施工前，需要进行施工准备及施工平台填筑；

施工准备包括(1)召开施工前安全会议，明确现场指挥及各组人员，进行施工交底并强调作业安全注意事项及预防措施；(2)熟悉图纸、了解设计要求及施工应达到的技术标准，明确施工工艺流程；将报审合格的施工和安全方案向施工队长、班长、施工人员(包括钢筋工、木工、测量工、混凝土工)进行交底，指导现场施工；(3)组织材料、设备进场。

其中施工平台填筑具体包括以下步骤：

(1)在铁路路基范围内设置围堰并排水，按20m间距分段用渗水土填筑5m宽平台，填筑至管道两侧各3m范围内，任何机械不能靠近，用挖掘机在两侧范围内甩土至设计填筑高程，甩土过程中，先填筑管道上方，再向两侧填筑；

(2)分段填筑完成后，相隔开挖探坑，探挖出管道及伴行光缆位置后，建立管道沉降观测点，每天定时检测，发现数据异常立即停止施工，并上报产权单位；

(3)由分段填筑的平台开始沿管道方向填筑。

施工时，具体包括以下步骤：

S1、管线位置探挖

使用探测仪探测管道位置及深度，用机械清除表层土后，采用人工开挖探坑，每下挖0.2m，用探测仪探测管道位置，确定出管道的具体位置后，在其左右各设一竹杆并标明埋深；探坑按照20m间距布置：探挖开始首先按5m间距探测管道、光缆位置，若管道、光缆位置相对固定，调整为20m间距，具体可根据现场情况而定；

S2、伴行光缆迁改

结合附图4，将备用光缆和预留硅管安放在拟施工防护涵位置管道上方，光缆两侧接头放置在两端砌筑的电缆井内；

S3、钢板桩防护

在拟施工防护涵位置管道两侧沿保护涵承台内侧边线位置拉线后插打钢板桩，钢板桩打入长度不小于最大开挖深度的2倍，且插入后顶部标高低于盖板高度；钢板桩主要用于防护管线，避免在施工防护涵桩基和基坑开挖过程中扰动管线，同时钢板桩作为涵身施工期间的模板，不再进行拆除；

S4、防护涵施工

结合图6、图7，防护涵孔径应根据输送管道直径、数量及布置方式确定；涵洞内宜保留宽度不小于1m的验收通道，管道与管道间、管道与边墙间、管顶与涵洞顶板间的间距不宜小于0.5m，涵洞内净高度不宜小于1.8m；主体结构应伸出路基边坡与涵洞顶交线外不小于2m，并不得影响路基排水设施的正常使用；

防护涵施工工艺流程为：(1)施工准备；(2)桩基施工；(3)基坑开挖；(4)凿除桩头；(5)浇筑垫层；(6)钢筋工程；(7)安装模板；(8)混凝土浇筑、养护；(9)盖板的预制、吊装；(10)防水层处理；(11)洞口工程。

S5、交流干扰防护施工

(1)敷设排流锌带

镀锌角钢沿被保护管道涵洞外侧平行敷设，与管道距离不小于5米，埋深深度与管道底部相同，排流地床与防护涵长度一致，周围采用填包料，填包料配方符合GB/T21448-2008的有关规定；

敷设排流锌带具体包括：1)放置填包料，在沟底填入100mm高度的填包料；

2)放入镀锌角钢，镀锌角钢放置在填包料的正中位置，保证镀锌角钢离涵洞外侧的距离一致，然后在镀锌角钢的上方填100mm高度的填包料，镀锌角钢左右各100mm的填包料，确保每米敷设有50kg的填包料；

3)镀锌角钢与电缆的连接采用铝热焊连接，连接处采用热熔胶和电缆专用热收缩套进行防腐绝缘；

4)地床回填时，应将回填土进行过筛，不得夹杂砖瓦、金属等硬物，防止块状坚物对镀锌角钢的损坏；

6)回填完成后，采用ZC-8接地摇表测量地床接地电阻。

(2)管道-电缆连接

结合图8、图9，管道与防护装置和接地装置连接电缆的截面积应与泄放电流强度相匹配，电缆与管道采用铝热焊进行连接，焊点至少离焊缝200mm远，且不应在管道弯头处；电缆焊接处使用环氧树脂、粘弹体和冷缠带进行防腐及防水处理，粘弹体和冷缠带周向搭接长度不得小于200mm，确保其电连续性；管道与地床通过固态去耦合器进行连接；

(3)固态去耦合器和电位测试桩的安装

结合图10、图11，交流排流器采用固态去耦合器，固态去耦合器的安装及调试应按照厂家的要求进行，或者在厂家技术人员指导下进行；固态去耦合器安装于保护箱体内，保护箱的尺寸根据固态去耦合器的大小确定，保护箱采用钢管支撑，保护箱设置有防盗锁；钢管底部采用水泥支墩固定；安装时分别将排流地床和管道电缆接入保护箱内，与固态去耦合器的正负极相连，并同步安装电位测试桩；

S6、保护涵两侧地基加固

为避免路基与保护涵出现较大沉降差异，影响路基的稳定性，对路基与保护涵交叉段的地基采取补强处理措施；包括：

(1)地基处理范围：保护涵之外软土路基地基；

(2)近保护涵桩基第一排桩采用水泥旋喷桩，桩间距、桩径、桩长根据承载力要求计算确定；

(3)其余采用预应力管桩，即PHC-AB桩，桩间距、桩径、桩长根据承载力要求计算确定，管桩桩身上部1.5m范围空腔部分须用混凝土填实；

(4)水泥旋喷桩及管桩应在盖板涵钻孔灌注桩施工之前进行施工；管桩应自内侧向外侧顺序施工；

(5)桩顶铺设0.2m碎石垫层及0.1m素混凝土垫层，垫层以上设置筏板，板厚依据承载力要求确定。

一、具体施工实例

(1)工程简介

中建铁路投资建设集团有限公司唐曹铁路项目部承建的唐曹铁路在DK73+751.20、右DK73+099.87位置与唐山LNG管道两处交叉，交叉处地表均为虾塘鱼塘，地形复杂，多为粉质黏土。采用1-3.0m桩板涵对交叉处管道进行防护，既有管线管径D1016mm，隶属于中国石油北京天然气管道有限公司。基础采用钻孔灌注桩，盖板、帽粱和桩基均采用C50混凝土，钢筋采用HRB400与HPB300钢筋。

DK73+751.201-3.0m保护涵采用9节桩盖板结构，总涵长101.28m。

右DK73+099.871-3.0m保护涵采用13节桩盖板结构，总涵长133.64m。

(2)施工情况

该工程自2017年11月开工，2018年1月主体全部完工，历时70天。

采用原位防护高压燃气管道，通过有效组织，减少了开挖基坑管道上浮的风险，确保了施工期间的管道运营安全，解决了电气化铁路对管道的电磁干扰，比迁改大大缩短了工期，节约了大量的社会资源，很好的保证了唐曹铁路的工期要求。

(3)工程效果评价

由于该工程采用了原位防护高压燃气管道，大大缩短了施工准备时间，提高了施工组织的功效；优化了防护涵施工工艺，相较停气改迁节约了大量的社会资源，并对周围环境影响较小，使得该工程取得了较好的经济和社会效益。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、管线位置探挖

使用探测仪探测管道位置及深度，用机械清除表层土后，采用人工开挖探坑，每下挖0.2m，用探测仪探测管道位置，确定出管道的具体位置后，在其左右各设一竹杆并标明埋深；探坑按照20m间距布置：探挖开始首先按5m间距探测管道、光缆位置，若管道、光缆位置相对固定，调整为20m间距，具体可根据现场情况而定；

S2、伴行光缆迁改

将备用光缆和预留硅管安放在拟施工防护涵位置管道上方，光缆两侧接头放置在两端砌筑的电缆井内；

S3、钢板桩防护

在拟施工防护涵位置管道两侧沿保护涵承台内侧边线位置拉线后插打钢板桩，钢板桩打入长度不小于最大开挖深度的2倍，且插入后顶部标高低于盖板高度；钢板桩主要用于防护管线，避免在施工防护涵桩基和基坑开挖过程中扰动管线，同时钢板桩作为涵身施工期间的模板，不再进行拆除；

S4、防护涵施工

防护涵孔径应根据输送管道直径、数量及布置方式确定；涵洞内宜保留宽度不小于1m的验收通道，管道与管道间、管道与边墙间、管顶与涵洞顶板间的间距不宜小于0.5m，涵洞内净高度不宜小于1.8m；主体结构应伸出路基边坡与涵洞顶交线外不小于2m，并不得影响路基排水设施的正常使用；

S5、交流干扰防护施工

(1)敷设排流锌带

镀锌角钢沿被保护管道涵洞外侧平行敷设，与管道距离不小于5米，埋深深度与管道底部相同，排流地床与防护涵长度一致，周围采用填包料，填包料配方符合GB/T21448-2008的有关规定；

(2)管道-电缆连接

管道与防护装置和接地装置连接电缆的截面积应与泄放电流强度相匹配，电缆与管道采用铝热焊进行连接，焊点至少离焊缝200mm远，且不应在管道弯头处；电缆焊接处使用环氧树脂、粘弹体和冷缠带进行防腐及防水处理，粘弹体和冷缠带周向搭接长度不得小于200mm，确保其电连续性；管道与地床通过固态去耦合器进行连接；

(3)固态去耦合器和电位测试桩的安装

交流排流器采用固态去耦合器，固态去耦合器的安装及调试应按照厂家的要求进行，或者在厂家技术人员指导下进行；固态去耦合器安装于保护箱体内，保护箱的尺寸根据固态去耦合器的大小确定，保护箱采用钢管支撑，保护箱设置有防盗锁；钢管底部采用水泥支墩固定；安装时分别将排流地床和管道电缆接入保护箱内，与固态去耦合器的正负极相连，并同步安装电位测试桩；

S6、保护涵两侧地基加固

为避免路基与保护涵出现较大沉降差异，影响路基的稳定性，对路基与保护涵交叉段的地基采取补强处理措施；包括：

(1)地基处理范围：保护涵之外软土路基地基；

(2)近保护涵桩基第一排桩采用水泥旋喷桩，桩间距、桩径、桩长根据承载力要求计算确定；

(3)其余采用预应力管桩，桩间距、桩径、桩长根据承载力要求计算确定，管桩桩身上部1.5m范围空腔部分须用混凝土填实；

(4)水泥旋喷桩及管桩应在盖板涵钻孔灌注桩施工之前进行施工；管桩应自内侧向外侧顺序施工；

(5)桩顶铺设0.2m碎石垫层及0.1m素混凝土垫层，垫层以上设置筏板，板厚依据承载力要求确定。

2.根据权利要求1所述的一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法，其特征在于，步骤S4中防护涵施工工艺流程为：(1)施工准备；(2)桩基施工；(3)基坑开挖；(4)凿除桩头；(5)浇筑垫层；(6)钢筋工程；(7)安装模板；(8)混凝土浇筑、养护；(9)盖板的预制、吊装；(10)防水层处理；(11)洞口工程。

3.根据权利要求1所述的一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法，其特征在于，步骤S5中敷设排流锌带具体包括：

1)放置填包料，在沟底填入100mm高度的填包料；

2)放入镀锌角钢，镀锌角钢放置在填包料的正中位置，保证镀锌角钢离涵洞外侧的距离一致，然后在镀锌角钢的上方填100mm高度的填包料，镀锌角钢左右各100mm的填包料，确保每米敷设有50kg的填包料；

3)镀锌角钢与电缆的连接采用铝热焊连接，连接处采用热熔胶和电缆专用热收缩套进行防腐绝缘；

4)地床回填时，应将回填土进行过筛，不得夹杂砖瓦、金属硬物，防止块状坚物对镀锌角钢的损坏；

5)回填完成后，采用ZC-8接地摇表测量地床接地电阻。

4.根据权利要求1所述的一种原位防护大直径油气管道混凝土结构的施工方法，其特征在于，在步骤S1之前，还需要进行施工准备及施工平台填筑；其中施工平台填筑具体包括以下步骤：

(1)在铁路路基范围内设置围堰并排水，按20m间距分段用渗水土填筑5m宽平台，填筑至管道两侧各3m范围内，任何机械不能靠近，用挖掘机在两侧范围内甩土至设计填筑高程，甩土过程中，先填筑管道上方，再向两侧填筑；

(2)分段填筑完成后，相隔开挖探坑，探挖出管道及伴行光缆位置后，建立管道沉降观测点，每天定时检测，发现数据异常立即停止施工，并上报产权单位；

(3)由分段填筑的平台开始沿管道方向填筑。

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