孟 君

中石化江蘇油建工程有限公司 江蘇揚(yáng)州 225001

1 工程概況

廣東管網(wǎng)二期二標(biāo)地處珠海金灣區(qū)、斗門(mén)區(qū)，線路總長(zhǎng)度為31km，管材為Φ1016×25mm，材質(zhì)為X70，設(shè)計(jì)壓力9.2Mpa，輸送介質(zhì)為天然氣。全線有頂管穿越升平大道、海泉灣大道、引淡渠及機(jī)耕道三處，套管采用鋼筋混凝土套管，其規(guī)格為DRC 1500×2000G IIIA，穿越長(zhǎng)度分別為80m、54m、92m。穿越地段土質(zhì)表層路基為人工填土，雜色，粘性土，土質(zhì)不均，層厚在0.5～1.0m；下層為第四系全新統(tǒng)海陸交互沉積淤泥，灰黑色，半流塑和流塑，主要成分為粘性土，含有機(jī)質(zhì)，具異味，土質(zhì)細(xì)膩，切面光滑，厚度達(dá)到10m以上。該淤泥質(zhì)土力學(xué)性能（抗剪、抗壓）極差，承載力低，進(jìn)行開(kāi)挖后重型設(shè)備行走時(shí)都易導(dǎo)致溝壁坍塌和土方滑坡，滑溝后溝底泥土向上涌起，易抬起管道標(biāo)高。

管線穿越水網(wǎng)段公路時(shí)，為保證對(duì)管道的保護(hù)，一般采用頂管。套管安裝可采用大開(kāi)挖、頂管的穿越施工方法，主管段穿越又可采用直接發(fā)送或漂浮發(fā)送。

由于水網(wǎng)地段地下水豐富，地形較低，多雨水，連片魚(yú)塘縱橫分布，地下水位較高、地質(zhì)淤泥層容易塌方，且管道埋深路面至管頂4.5m，普通頂管無(wú)法保證施工安全，經(jīng)多次研究，決定采用沉井頂管、漂管穿越套管施工方法。

本文就廣東管網(wǎng)二期二標(biāo)的公路穿越升平大道施工為例，簡(jiǎn)述水網(wǎng)地段DN1000管道沉井頂管和漂管穿越公路施工技術(shù)內(nèi)容。

2 沉井制作

2.1 沉井設(shè)計(jì)

工作井和接收井采用不排水下沉的現(xiàn)澆鋼筋混凝土沉井，鋼筋混凝土沉井的整體性好，能承受較大的土壓力和定力。

工作井平面尺寸為直徑6.5m（內(nèi)尺寸）；接收井平面尺寸為直徑6m（內(nèi)徑），壁厚為0.3～0.4m，墊層為0.3m厚碎石，底板采用0.5m厚的C15素混凝土。井壁、隔墻采用C30砼，鋼筋等級(jí)為HPB235級(jí)、HRB335級(jí)。

2.2 沉井施工

在鋪筑的素砼墊層帶上，鋪設(shè)隔離層，（油毛氈或薄板條），然后通過(guò)墊層帶中相隔1.0m的木條上搭立內(nèi)模板和沉井滿堂內(nèi)腳手架，內(nèi)模板校正后綁扎鋼筋，再立外模板和外腳手架，沉井內(nèi)外模支設(shè)后，串拉桿螺絲拉緊固定，清理井墻沖洗干凈，復(fù)合驗(yàn)收立模扎筋均符合規(guī)范規(guī)程要求，放置漏斗，漏斗下口接DN400pvc管并固定，與第一節(jié)沉井上表面水平，管下口切割成斜面形成出料口。施工人員用電動(dòng)振動(dòng)器振搗密實(shí)。在第一節(jié)沉井制作并下沉至預(yù)定標(biāo)高時(shí)，停止挖土，在第一節(jié)井體穩(wěn)定后，制作第二節(jié)沉井。先將內(nèi)腳手架接高穩(wěn)定，沿著第一節(jié)頂面部的拉桿螺絲上立第二節(jié)內(nèi)模板，經(jīng)校正之后，綁扎鋼筋，其后再立外模，串拉桿螺絲和校正，同時(shí)接高外腳手架和頂面工作平臺(tái)鋪設(shè)完畢，井壁沖洗干凈后的各道沉井砼結(jié)構(gòu)內(nèi)直外光達(dá)到優(yōu)質(zhì)。拆模后進(jìn)行養(yǎng)生。當(dāng)井體砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%以上時(shí)，開(kāi)始下沉。

2.3 挖土下沉

工作井沉井下沉根據(jù)地下水位情況，采用不排水挖土下沉方法。

2.4 沉井封底及底板澆筑

當(dāng)沉井沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，經(jīng)觀測(cè)8h累計(jì)下沉量不大于10mm

工程技術(shù)時(shí)，即可進(jìn)行沉井封底工序。

2.5 沉井施工的一些細(xì)部處理措施及糾偏措施

為了使沉井盡快達(dá)到可供下沉的強(qiáng)度時(shí)間，可在第一節(jié)沉井制作時(shí)，填加適量的減水劑、早強(qiáng)劑、速凝劑。

沉井下沉過(guò)程中較容易出現(xiàn)沉降不均勻的情況，對(duì)于沉井下沉過(guò)程中發(fā)生的偏差情況，根據(jù)情況采取以下措施：

措施一：調(diào)整井內(nèi)的挖土量，對(duì)下沉較快的一側(cè)減少挖土，增加下沉慢一側(cè)挖土量；

措施二：沉井偏差過(guò)大，且措施一無(wú)效，此時(shí)不可運(yùn)用井內(nèi)調(diào)整挖土量的多少來(lái)糾偏，采用射水方式，用高壓水槍沖刷沉井高的一側(cè)土體，減阻后讓沉井高的一側(cè)下沉速度加快，低的一側(cè)在固有摩阻力作用下，下沉速率減慢來(lái)達(dá)到糾偏扶正沉井。

3 泥水平衡頂管施工

泥水平衡頂管作業(yè)時(shí)機(jī)頭前部采用切削刀盤(pán)切削土壤，高壓水泵向機(jī)頭送水，被切割的土在水的作用下通過(guò)在機(jī)艙內(nèi)攪拌形成泥漿，然后由泥漿泵抽出，高速排土。

泥水平衡施工優(yōu)點(diǎn)在于施工質(zhì)量好、進(jìn)度快、安全性高、適用地質(zhì)廣泛，切削刀盤(pán)外徑與套管外徑基本相同，施工時(shí)不會(huì)造成套管與原土層的空洞，因此不會(huì)產(chǎn)生塌陷現(xiàn)象。

3.1 設(shè)備選型

頂管機(jī)選用NSP－1550型泥水平衡式頂管掘進(jìn)機(jī)。該頂管機(jī)主要由動(dòng)力、主殼體、液壓、電氣控制、泥水等系統(tǒng)組成。主要構(gòu)造有切削刀盤(pán)、封板、糾偏千斤頂、液壓千斤頂、切土口控制電動(dòng)機(jī)、電視攝像儀、液壓泵等部分組成。

3.2 機(jī)座安裝

頂管基座為鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件，頂管機(jī)座位置按管道設(shè)計(jì)軸線準(zhǔn)確進(jìn)行放樣，安裝時(shí)按照測(cè)量放樣的基線，吊入井下就位安裝固定?；系膶?dǎo)軌按照頂管設(shè)計(jì)軸線并按實(shí)測(cè)洞門(mén)中心居中放置，并設(shè)置支撐加固，保證基座穩(wěn)定不變形。

3.3 后座安裝

后座采用特制鋼制后座，安裝時(shí)，與頂進(jìn)軸線保持垂直，與井壁間的空隙應(yīng)用素混凝土填實(shí)，確保整體接觸。

3.4 導(dǎo)軌安裝

裝配式導(dǎo)軌，按所測(cè)設(shè)的軸線高程安裝，導(dǎo)軌定位后必須穩(wěn)固、正確。二根軌道互相平行、等高。

3.5 油泵站安裝

主頂油缸固定在油缸架上整體吊裝，油泵站設(shè)在距離主頂油缸近處，油路安裝應(yīng)順直，接頭不漏油，油泵站應(yīng)設(shè)在防雨棚內(nèi)工作。

3.6 機(jī)頭安裝

頂管機(jī)機(jī)頭吊裝時(shí)應(yīng)平穩(wěn)、緩慢、避免沖擊、碰撞，并由專人指揮，機(jī)頭安放在導(dǎo)軌上后，應(yīng)測(cè)定前后端的中心方向偏差，并作好記錄，機(jī)頭與導(dǎo)軌的接觸面必須平穩(wěn)、吻合，機(jī)頭必須對(duì)電路、油路、泥漿管路和操縱、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行逐一連接，各部件連接牢固，不得滲漏，安裝正確。安裝完成后對(duì)各分系統(tǒng)認(rèn)真檢查和試運(yùn)行。

3.7 泥水系統(tǒng)安裝

泥漿系統(tǒng)安裝包括送泥泵、排泥泵、旁通系統(tǒng)及操縱系統(tǒng)、送排泥管路、電磁流量計(jì)等部件安裝。各部件安裝必須正確、牢固不滲漏，并作認(rèn)真檢查和試運(yùn)行。

3.8 地面準(zhǔn)備工作

（1）在頂管頂進(jìn)施工前，按要求進(jìn)行施工用電、用水、通道、排水及照明等設(shè)備的安裝；

（2）施工材料、設(shè)備及機(jī)具必須備齊，以滿足本工程的施工要求。管節(jié)等準(zhǔn)備要有足夠的余量；

（3）井上、井下建立測(cè)量控制網(wǎng)，并經(jīng)復(fù)核認(rèn)可；

（4）注漿設(shè)備安裝調(diào)試完畢。

3.9 沉井后靠土體穩(wěn)定驗(yàn)算

實(shí)際施工中，由于頂管頂進(jìn)時(shí)頂力的反復(fù)作用，沉井多次壓縮變形，空隙水壓力增大，造成有效應(yīng)力降低，井壁外側(cè)空隙灌砂不密實(shí)或泥漿未完全固結(jié)，作用合力的偏心使沉井底部摩擦的接觸面積有所減少，按有關(guān)公式計(jì)算沉井后靠所承受的最大頂力為1.04×104(kN)，因此頂進(jìn)時(shí)頂力應(yīng)控制在1.0×104kN以內(nèi)。因地質(zhì)為淤泥層，千斤頂?shù)捻斄M足頂進(jìn)的需要。

3.10 頂管頂進(jìn)注意事項(xiàng)

在頂進(jìn)系統(tǒng)頂管機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)前，應(yīng)對(duì)各系統(tǒng)各部位進(jìn)行認(rèn)真檢查和調(diào)試，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中以及運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始、停止時(shí)各操作人員需緊密配合，按正確的操作程序進(jìn)行操作，發(fā)生故障及時(shí)排除。操作時(shí)根據(jù)儀表及時(shí)調(diào)整土壓及頂進(jìn)速度。

頂管機(jī)出洞后的軸線方向與姿勢(shì)的正確與否，對(duì)以后的頂進(jìn)起關(guān)鍵的作用。要實(shí)現(xiàn)管節(jié)按設(shè)計(jì)頂進(jìn)軸線頂進(jìn)，做好頂進(jìn)軸線偏差的控制和糾偏量的控制是關(guān)鍵，要認(rèn)真對(duì)待。及時(shí)調(diào)節(jié)工具管糾偏千斤頂，頂進(jìn)糾偏可采取調(diào)整糾偏千斤頂?shù)霓k法進(jìn)行編組操作，隨時(shí)根據(jù)頂進(jìn)曲線圖以及頂管機(jī)姿態(tài)分析發(fā)展趨勢(shì)，嚴(yán)格按實(shí)際情況和操作規(guī)程進(jìn)行操作，勤糾偏，每頂糾偏角度應(yīng)保持10′～20′，不得大于1°。嚴(yán)格控制工具管大幅度糾偏以免造成頂進(jìn)困難。如偏差超過(guò)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)通知停止頂進(jìn)，研究有效措施，方可繼續(xù)頂進(jìn)。

3.11 泥漿減摩

泥漿減摩是頂管施工中減少頂力的一頂重要技術(shù)措施，在頂進(jìn)過(guò)程中，通過(guò)頂管機(jī)尾部的同步注漿與管道上的預(yù)留孔向管節(jié)外壁壓注一定數(shù)量的減摩泥漿，采用多點(diǎn)對(duì)稱壓注使泥漿均勻地填充在管節(jié)外壁和周圍土體間的空隙，來(lái)減小管節(jié)外壁阻力。能否形成完整的泥漿套，將直接影響到泥漿的減摩效果。減摩泥漿采用觸變泥漿，該漿液既有良好的觸變性，又有一定的稠度。施工過(guò)程中，泥漿應(yīng)保證不失水、不沉淀、不固結(jié)。

常用泥漿配比膨潤(rùn)土8%，純堿4‰、少量藥劑（Cmc、PHP）、水。泥漿密度1.048g/cm3。

4 漂管穿越技術(shù)

頂管完工經(jīng)檢查符合設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)入管段穿越工序。

4.1 管溝開(kāi)挖

管溝開(kāi)挖前，把沉井后靠背打通，便于管線穿過(guò)。沿管線中心線開(kāi)挖管溝，管溝長(zhǎng)度比預(yù)制管段長(zhǎng)2～3m。深度要略深于套管底底部。寬度下口寬度2m，坡度1.33∶1。

4.2 管段預(yù)制

根據(jù)線路工藝要求進(jìn)行管段的組對(duì)、焊接、檢測(cè)、試壓，防腐。合格后安裝絕緣支架、進(jìn)行兩端封堵，然后吊入管溝內(nèi)。穿越管段頂端焊接錐形封頭及檔板，這種結(jié)構(gòu)既可以減少牽引時(shí)水的阻力，又可以避免管段前端速度過(guò)快時(shí)無(wú)法保持平衡與套管相撞受到破損。

4.3 管溝內(nèi)灌水

往管溝內(nèi)灌水。漂浮的預(yù)制管段頂面距離套管上內(nèi)壁約5～10cm。由于水網(wǎng)段地區(qū)河流較多，水源豐富，可直接從附近取水。利用抽水設(shè)備從附近水源處抽水灌入溝內(nèi)，觀察管線漂浮過(guò)程，注意控制水的流速。向套管內(nèi)灌水前需確認(rèn)套管內(nèi)是否有淤泥，如果淤泥過(guò)多，先將淤泥清出，再進(jìn)行灌水，防止淤泥增大阻力。

4.4 漂管穿越

用后推或牽引，利用管段的浮力把管子漂浮到位。漂管速度要控制適中，速度過(guò)快易反轉(zhuǎn)，易造成卡管，必須回拖。因此在牽引時(shí)，必須保證通信暢通，保證主管準(zhǔn)確就位。

穿越完成后，及時(shí)將管溝內(nèi)及套管內(nèi)積水排出，保證主管道在套管內(nèi)的穩(wěn)定性。排凈套管內(nèi)存水后，按照設(shè)計(jì)要求完成附屬設(shè)施安裝、套管端部封堵等后續(xù)工作。

升平大道頂管穿越沉井完成后6d完成套管穿越工作，完工后經(jīng)測(cè)量，埋深、水平度等各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求。此次穿越質(zhì)量好、工期短的關(guān)鍵在于采用泥水平衡沉井頂管技術(shù)和漂管穿越套管技術(shù)。這是在頂管距離較長(zhǎng)、頂管地質(zhì)為淤泥質(zhì)土的一次成功應(yīng)用。用同樣的方法完成了另外兩處頂管施工，工程施工質(zhì)量經(jīng)監(jiān)理、甲方、監(jiān)督部門(mén)檢查，符合要求。