當(dāng)前位置：
呼和浩特市鼎順機(jī)械化定向頂管有限公司的大口徑長(zhǎng)距離鋼管頂管的應(yīng)用越來(lái)越多，對(duì)大口徑長(zhǎng)距離泥水平衡式頂管施工技術(shù)展開(kāi)探討具有十分重要的意義。
某水支線(xiàn)工程從水庫(kù)現(xiàn)有φ2400mm和φ2700mm原水管引出，沿現(xiàn)有水庫(kù)大堤南側(cè)，與本區(qū)區(qū)現(xiàn)有φ1500mm和φ1600mm原水管相接，再引入水廠(chǎng)。本工程輸水規(guī)模770000m3/d，A區(qū)段新建φ2000mm原水管6.95km（雙管），B區(qū)段新建φ1600mm原水管11.3km（單管）。
1#工作井～2#接收井為頂管區(qū)段，采用φ2000mm鋼管雙排平行布置，管中心間距為5m，壁厚20mm。管道外防腐采用熔融結(jié)合環(huán)氧粉末涂劑，涂層厚度≥400μm，內(nèi)防腐采用水泥砂漿襯里。單排頂進(jìn)距離870m，總頂進(jìn)距離1740m，埋深約12m，頂管后座允許頂力為6000kN。
頂管管體主要位于第⑤1層灰色粉質(zhì)黏土，少部分位于第④層淤泥質(zhì)黏土。場(chǎng)地淺部地下水屬潛水類(lèi)型，其水位主要受大氣降水及地表水影響，地下潛水位埋深1.40～2.10m。
1）頂管埋深較深，處于第⑤1層灰色粉質(zhì)黏土，該土質(zhì)強(qiáng)度低、滲透性差，且含水量和壓縮性高，易受擾動(dòng)導(dǎo)致開(kāi)挖面失穩(wěn)。同時(shí)⑤1層局部夾砂，土性差異較大，頂進(jìn)過(guò)程中易產(chǎn)生軸向偏離。
2）頂管穿越的河道河底距管頂約為7m，穿越河道時(shí)要嚴(yán)格控制頂進(jìn)速度、出土量、壓漿壓力和壓漿量。
3）本段頂管為2根凈距僅為3m的平行曲線(xiàn)頂管，頂進(jìn)過(guò)程中相互影響較大。有1根φ800mm的高壓煤氣管與頂管交叉，頂管在煤氣管上方通過(guò)，煤氣管埋深為17.1m，頂管與煤氣管之間凈距離僅為3.1m，對(duì)頂管施工帶來(lái)一定的難度。
4）長(zhǎng)距離頂管要解決好通風(fēng)問(wèn)題，需采用合理有效的通風(fēng)系統(tǒng)作保障，來(lái)改善頂管內(nèi)空氣質(zhì)量，它影響到管內(nèi)工作人員職業(yè)健康和人身保障。5）長(zhǎng)距離頂管采用注漿是減少阻力的關(guān)鍵技術(shù)，因此要制訂合理的注漿方式來(lái)解決摩阻問(wèn)題。
4 主要施工技術(shù)
4.1.1 洞口加固
1）進(jìn)出洞口采用高壓旋噴樁加固，加固范圍為沿管中心軸向與井中心為起點(diǎn)左右各54°扇形范圍，井壁外側(cè)6m，深度為-4.5～-12.5m區(qū)域。水泥摻入量不小于13%，水灰比為0.5。
2）為防止出洞口及頂進(jìn)過(guò)程中泥水壓力過(guò)大涌入工作井內(nèi)，在洞口內(nèi)預(yù)先安裝一個(gè)單法蘭穿墻鋼套管，用于安裝橡膠止水圈及止水封板。
4.1.2 軌道延伸
1）為防止機(jī)頭出墻時(shí)磕頭，將機(jī)頭墊高5mm，保證出洞時(shí)掘進(jìn)機(jī)有向上的趨勢(shì)。
2）在機(jī)頭出墻達(dá)到加固區(qū)前，機(jī)頭和后面鋼管不得移出軌道，必要時(shí)加短管起配重作用。
4.1.3 止水措施
1）本工程出墻處地質(zhì)均為⑤1層，由于土滲透系數(shù)較小，屬于不透水層，故采用橡膠板止水裝置（圖1）。
2）測(cè)量確認(rèn)機(jī)頭與洞口關(guān)系，縮小洞口直徑，并預(yù)埋4根注漿管，當(dāng)頂管進(jìn)洞發(fā)生滲漏時(shí)，可通過(guò)預(yù)埋注漿管向外壓雙液漿進(jìn)行止水。
4.1.4 測(cè)量控制
1）當(dāng)工具管距接收井還有30m左右時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)軸線(xiàn)復(fù)測(cè)力度，將工具管確切位置測(cè)放于接收井內(nèi)，從而保障進(jìn)洞。
2）機(jī)頭到達(dá)接收井前，靠近洞門(mén)時(shí)，逐步減小工具管正面土壓，并開(kāi)φ200mm洞口，釋放部分由于頂管頂進(jìn)而造成的應(yīng)力，同時(shí)可對(duì)外部土體情況、機(jī)頭位置進(jìn)行初步勘查。
頂管施工依靠頂進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行，頂進(jìn)系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌、頂管后靠背、千斤頂、油泵車(chē)、千斤頂支架及頂鐵等部分組成。
4.2.1 軌道系統(tǒng)
1）本工程頂管施工采用單導(dǎo)軌（即鋼管與頂鐵使用同一副導(dǎo)軌），導(dǎo)軌采用槽鋼雙拼制作。
2）導(dǎo)軌端部距穿墻洞側(cè)井壁600mm左右，導(dǎo)軌立柱焊接在鋼筋混凝土底板上的預(yù)埋鋼板上，立柱間加設(shè)斜支撐。立柱間焊接鋼橫梁，橫梁上部焊接導(dǎo)軌。
3）導(dǎo)軌定位后需穩(wěn)固、正確，在頂進(jìn)中承受各種負(fù)載時(shí)不位移、不變形、不沉降，在頂進(jìn)中需經(jīng)常復(fù)測(cè)調(diào)整，以確保頂進(jìn)軸線(xiàn)的精度。軌道允許軸線(xiàn)偏差3mm、頂面高程0～+3mm、兩軌內(nèi)距為-2～+2mm。
4.2.2 后靠背
后靠背平面需與頂進(jìn)軸線(xiàn)相垂直，在頂進(jìn)施工中隨時(shí)檢查，如發(fā)現(xiàn)傾斜，則需重新布置。
4.2.3 千斤頂
1）千斤頂與管道中心對(duì)稱(chēng)，其合力的作用點(diǎn)在管道中心的垂直線(xiàn)上，并略低于頂管中心。
2）油泵車(chē)設(shè)置在距離主頂千斤頂較近處，油路安裝應(yīng)順直，減少轉(zhuǎn)角，接頭不漏油，安裝完畢須試車(chē)。
4.2.4 頂鐵
1）本工程主要采用環(huán)形頂鐵和U形頂鐵，頂鐵采用厚24mm鋼板焊接成型，確保有足夠的剛度。
2）在頂進(jìn)過(guò)程中，頂鐵相鄰面互相緊貼，安裝后的頂鐵軸線(xiàn)應(yīng)與管道軸線(xiàn)平行、對(duì)稱(chēng)，頂鐵與導(dǎo)軌和頂鐵之間接觸面不得有泥土、油污。
4.2.5 主頂裝置
工作井內(nèi)主頂裝置采用雙動(dòng)作單沖程油缸4只，高行程1.1m，頂力2000kN/只，每只油缸有其獨(dú)立的油路控制系統(tǒng)，主頂油缸的頂力控制在6000kN之內(nèi)。
1）工具頭質(zhì)量約為24t，吊裝采用750kN吊車(chē)安裝。
2）鋼管吊裝采用350kN吊車(chē)，作業(yè)半徑為9m，吊管和對(duì)管時(shí)均采用專(zhuān)用卡子保護(hù)。
1）頂進(jìn)糾偏需勤測(cè)量、多微調(diào)，在偏差超過(guò)10mm時(shí)開(kāi)始使用機(jī)頭配置的糾偏油缸進(jìn)行糾偏。
2）偏差超過(guò)50mm時(shí)，立即停止頂進(jìn)施工，分析偏差情況，制訂糾偏方案。
3）頂管貫通前150～50m時(shí)暫停頂進(jìn)，進(jìn)行全線(xiàn)復(fù)測(cè)，終取多次結(jié)果的可靠值指導(dǎo)頂管機(jī)的后續(xù)頂進(jìn)。
用泥漿減阻是長(zhǎng)距離頂管減少阻力的重要環(huán)節(jié)，在頂管施工過(guò)程中，注入潤(rùn)滑泥漿使管子外圍形成一個(gè)比較完整的漿套，摩阻力控制在1～3kN/m2。
4.5.1 注漿孔布置
1）本工程在鋼管中設(shè)置φ25mm注漿孔，沿頂管鋼管圓周每3節(jié)設(shè)置1組4個(gè)注漿孔，每孔間隔90°，相鄰注漿管錯(cuò)位30°，使鋼管外形成一個(gè)泥漿潤(rùn)滑套，使頂進(jìn)時(shí)的摩阻力減小。
2）注漿孔中心距離管端120mm，距離管材縱向焊縫1m，4個(gè)注漿孔等距分布。
3）注漿孔封堵：注漿完成后將注漿孔內(nèi)束接拆除，只留下塑料單向閥，然后用涂上防腐涂料的實(shí)心堵頭封堵（圖2），堵頭擰緊直至破壞單向閥，使實(shí)心堵頭與管外壁齊平，再涂上防腐涂料，至此，注漿孔封堵完成。
4.5.2 漿液配比
潤(rùn)滑泥漿材料主要采用水、納基膨潤(rùn)土、純堿、CMC（羧甲基纖維素），漿液配比（質(zhì)量比）為：水：膨潤(rùn)土：純堿：CMC=2400：200：3：10。
4.5.3 注漿技術(shù)
1）注漿原則：需遵循“先壓后頂、隨頂隨壓、及時(shí)補(bǔ)漿”原則，根據(jù)頂力情況及時(shí)補(bǔ)漿，使摩阻力控制在佳值，管道外側(cè)摩阻系數(shù)低于2.5kN/m2。
2）同步注漿：為減小頂管掘進(jìn)機(jī)的正面阻力，在工具頭后部布置1道泥漿環(huán)，使頂管掘進(jìn)機(jī)在頂進(jìn)過(guò)程中同步注漿，始終能較好地改良頭部土體，達(dá)到更好的減阻目的。
3）定時(shí)補(bǔ)漿：對(duì)管道沿線(xiàn)定時(shí)補(bǔ)漿，不斷彌補(bǔ)漿液流向土層的滲透量，不斷地補(bǔ)漿有助于減少管道前移時(shí)對(duì)頂管上方土體的摩擦擾動(dòng)。4）注漿壓力：控制在0.2～0.4MPa，壓力不宜過(guò)大，防止壓穿、冒漿造成流失。
本工程須設(shè)中繼環(huán)，第1節(jié)中繼環(huán)安裝位置取183m處，第2環(huán)及以后中繼環(huán)間距取283m，主站頂進(jìn)長(zhǎng)度425m，總頂進(jìn)長(zhǎng)度870m，故中繼環(huán)數(shù)量n=（870-425-183）/283+1≈1.93，取2個(gè)。單管布置2只中繼環(huán)，雙管共布置4只中繼環(huán)。
4.7.1 拼管
本工程頂管為φ2000mm、厚20mm的鋼管，單節(jié)管長(zhǎng)度8.5m，接管工藝采用單面V形坡口單面焊接雙面成型形式。頂管井下焊接的坡口盡量采用較小仰焊焊接，以確保焊接質(zhì)量。
4.7.2 焊管
1）先用電焊將對(duì)齊后的管節(jié)臨時(shí)固定，沿連接縫四周均勻焊接8個(gè)臨時(shí)固定點(diǎn)，保持對(duì)接管效果，固定點(diǎn)電焊時(shí)要避免焊接變形。
2）拼管焊接采用CO2氣體保護(hù)焊工藝，分為4層焊接。焊材型號(hào)為ER50-6焊絲，規(guī)格為φ1.2mm，焊接電弧電壓為（30±1）V，焊接電流（270±10）A，焊接速度為（0.8±0.1）cm/min。
4.7.3 防腐
1）鋼管接口外防腐應(yīng)在頂進(jìn)前和焊縫無(wú)損檢測(cè)后進(jìn)行，采用與原涂層緊密結(jié)合且性能相當(dāng)?shù)沫h(huán)氧防腐涂料，涂層厚度為600μm，涂層搭接的寬度不小于100mm。
2）鋼表面的補(bǔ)口區(qū)域在噴涂前應(yīng)先去除油污和各種雜質(zhì)，再進(jìn)行除銹處理，其除銹等級(jí)應(yīng)達(dá)到規(guī)范要求的Sa2.5級(jí)，錨紋深度應(yīng)在40～100μm范圍內(nèi)。除銹后需清除補(bǔ)口處的灰塵和水分，并將焊接時(shí)飛濺形成的尖點(diǎn)修平，同時(shí)將補(bǔ)口搭接處15mm寬度范圍內(nèi)的涂層打毛。
4.8 通風(fēng)系統(tǒng)
本工程采用2組通風(fēng)系統(tǒng)，第1組呼吸空氣保障系統(tǒng)，采用壓縮空氣供應(yīng)，地面采用20m3/min螺桿式空壓機(jī)，通過(guò)φ101.6mm鋼管送至工具頭部并分出一路供通風(fēng)，以改善頭部的空氣質(zhì)量。第2組采用30kW雙葉軸流風(fēng)機(jī)，通過(guò)風(fēng)管送至工具頭后部約20m處，以進(jìn)一步改善頂管內(nèi)空氣質(zhì)量。
5 結(jié)語(yǔ)
內(nèi)蒙古頂管施工選呼市鼎順頂管，大口徑長(zhǎng)距離頂管施工中，由于穿越建筑物密集、地質(zhì)情況較為復(fù)雜、地下構(gòu)筑物較多等特點(diǎn)，導(dǎo)致施工難度較大。因此，在大口徑長(zhǎng)距離泥水平衡式頂管施工技術(shù)應(yīng)用中，要結(jié)合工程的實(shí)際情況，合理設(shè)計(jì)施工方案，做好施工管理工作，從而確保頂管施工的質(zhì)量，保障工程施工的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。
呼和浩特市鼎順機(jī)械化定向頂管有限公司承攬:電力，通訊，給排水，熱力，天然氣，橋涵等穿越公路，鐵路，河流，隧道及建筑物的頂管施工，疑難導(dǎo)向業(yè)務(wù)，擁有專(zhuān)業(yè)素質(zhì)精良的的技術(shù)人員及施工隊(duì)伍，我們已經(jīng)與多家企業(yè)建立了長(zhǎng)期的合作關(guān)系，這也為我們非開(kāi)挖頂管工程施工公司的今后發(fā)展奠定了有力的基礎(chǔ)。 我們的主營(yíng)業(yè)務(wù)是內(nèi)蒙古頂管施工，期待與您的合作！
