從南洲水廠原水管線工程淺談頂管施工技術(shù)

盧海寧

摘要：廣州市自來(lái)水公司南洲水廠原水管道以順德西海水域?yàn)槿∷^部，跨越順德、番禺、廣州三個(gè)行政區(qū)，采用DN2200管道雙線布置，單線全長(zhǎng)約25.6公里，其中大量使用了頂管施工技術(shù)。筆者曾在該工程的105國(guó)道某標(biāo)段從事施工管理工作，本文主要以該標(biāo)段的施工過(guò)程為例介紹頂管井構(gòu)筑、頂進(jìn)、焊接等頂管施工的技術(shù)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：頂管施工頂管井頂進(jìn)焊接

1工程概況

本標(biāo)段位于105國(guó)道番禺區(qū)鐘村鎮(zhèn)路段的東側(cè)，管道基本沿105國(guó)道東側(cè)的分隔帶和輔道布置，管道單線長(zhǎng)度為704米，兩管中心間距一般為5米，由于管道緊鄰105國(guó)道，無(wú)法實(shí)施挖槽埋設(shè)，故采用頂管技術(shù)施工。

2頂管井的構(gòu)筑

2．1頂管井的分類頂管井分為工作井和接收井。

2．1．1工作井是放置頂進(jìn)設(shè)備的場(chǎng)所，也是工具管(工具頭)的始發(fā)地，同時(shí)又是承受主頂油缸反作用力的構(gòu)筑物。

2．1.2接收井是接收工具管(工具頭)的場(chǎng)所。

2．2工作井和接收井的布局

2．2．1選址原則：首先，工作井和接收井的選址應(yīng)盡量避開(kāi)房屋、地下管線、河塘、架空電線等不利于頂管施工作業(yè)的場(chǎng)所。其次，應(yīng)選取合理的工作井和接收井個(gè)數(shù)。由于工作井的構(gòu)筑成本大于接收井，從構(gòu)筑成本方面考慮，應(yīng)盡量減少工作井的數(shù)量；但是從便于糾偏和提高施工速度的角度出發(fā)，則應(yīng)盡量增加工作井的數(shù)量。因此，必須全盤(pán)考慮工程成本、質(zhì)量、進(jìn)度等重要因素，繼而不斷優(yōu)化布局方案。

2．2．2根據(jù)本工程的實(shí)際情況和本標(biāo)段的地質(zhì)情況，總共布置了7座頂管井，其中工作井3座，接收井4座。

2．3頂管井的構(gòu)筑方法頂管井的構(gòu)筑方法可分為逆作法、沉井法、地下連續(xù)墻法、混凝土砌塊法等。根據(jù)本工程管道的設(shè)計(jì)埋深和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，本標(biāo)段采用了逆作法作為頂管井的構(gòu)筑方法。

2．3．1逆作法頂管井的結(jié)構(gòu)本標(biāo)段采用的逆作法頂管井的結(jié)構(gòu)形式為護(hù)壁施工和鋼筋砼內(nèi)襯墻。護(hù)壁厚度為200mm，內(nèi)襯墻厚度為600mm，項(xiàng)管井的一般深度為6．8米，護(hù)壁以及墻體砼強(qiáng)度等級(jí)為C300①深度為6．8米的2座工作井的護(hù)壁采用單排縱橫向布置的由16@200鋼筋，內(nèi)襯墻采用雙排縱橫向布置的巾22@200鋼筋，底板采用厚600mm的鋼筋砼，砼內(nèi)布置了雙排縱橫向的20@200鋼筋。②深度為8．8米的1座工作井的護(hù)壁采用單排縱橫向布置的18@200鋼筋，內(nèi)襯墻采用雙排縱橫向布置的22@150鋼筋，底板采用厚600mm的鋼筋砼，砼內(nèi)布置了雙排縱橫向的$20@150鋼筋。③深度為6．8米的2座接收井的護(hù)壁采用單排縱橫向布置的16@150鋼筋，底板采用厚400mm的鋼筋砼，砼內(nèi)布置了雙排縱橫向的16@200鋼筋。④深度為8．8米的2座接收井的護(hù)壁采用單排縱橫向布置的18@150鋼筋，底板采用厚400mm的鋼筋砼，砼內(nèi)布置了雙排縱橫向的18@200鋼筋。⑤由于方井的內(nèi)部空間較大，因此必須安裝支撐架。本標(biāo)段采用的支撐架為“IV”字槽鋼支撐。

2．3．2逆作法工藝流程首先進(jìn)行護(hù)壁施工，挖掘至設(shè)計(jì)深度后澆注底板和內(nèi)襯墻，內(nèi)襯墻的四個(gè)工作面同時(shí)進(jìn)行施工。

施工時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：①測(cè)量放線時(shí)，尤其是折線段放線必須確保準(zhǔn)確。②開(kāi)始挖掘前，必須探明地下管線等障礙物的性質(zhì)、口徑、埋深、走向等詳細(xì)情況。③護(hù)壁必須安裝槽鋼支撐架。

2．3．3砼灌注①砼規(guī)格：采用強(qiáng)度等級(jí)C30的商品砼，混凝土塌落度120～140mm。②砼供應(yīng)量應(yīng)為30m3／h以上，以保證在規(guī)定時(shí)間內(nèi)連續(xù)澆灌。③按規(guī)范預(yù)留砼試驗(yàn)塊。

2．4底板混凝土澆注，防止收縮裂縫和滲漏的措施由于底板混凝土是本工程基礎(chǔ)施工中的重要環(huán)節(jié)，根據(jù)本標(biāo)段的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，各區(qū)域采用一次成形澆搗方法。混凝土澆搗方法采用斜向下料的同時(shí)，配合3～5臺(tái)插入式振動(dòng)棒振搗?；炷帘砻嫣幚碜龅搅恕叭龎喝健?。

3頂進(jìn)施工

3．1頂管設(shè)備的選擇和安裝

3．1．1頂管方式的選擇由于管道安裝位置所在地質(zhì)層主要為第四系沖洪積層和人工填土層，土質(zhì)堅(jiān)硬程度適中，因此本標(biāo)段主要采用泥水平衡法實(shí)施頂進(jìn)施工。

泥水平衡法即利用水力切削泥土，或采用機(jī)械切削泥土而采用水力輸送棄土，或利用泥水壓力來(lái)平衡地下水壓力和土壓力的頂進(jìn)方法。

3．1．2工具頭的選擇本標(biāo)段使用大刀盤(pán)泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)作為工具頭，該類型頂管掘進(jìn)機(jī)的關(guān)鍵部件為7J~：o

刀盤(pán)是一個(gè)直徑比掘進(jìn)機(jī)前殼體略小的具有一定剛度的圓盤(pán)，圓盤(pán)中安裝了切削刀和刀架。刀盤(pán)和切削刀架之間可以同步伸縮，也可以單獨(dú)伸縮。而且無(wú)論刀盤(pán)停止的位置位于何處，切削刀架都可以把刀盤(pán)的進(jìn)泥口關(guān)閉。刀架上的切土刀呈八字形，無(wú)論刀盤(pán)正傳或反轉(zhuǎn)都可以切土。刀盤(pán)的中心有～三角形的中心刀。刀盤(pán)的邊緣有兩把對(duì)稱安裝的邊緣切削刀，該刀可在土中挖掘成一個(gè)直徑與掘進(jìn)機(jī)外徑相等或者比掘進(jìn)機(jī)外徑大一些的隧洞，以便于推進(jìn)。刀盤(pán)上還有一些螺旋形布置的先行刀，主要功能是輔助切削。

3．2注漿減摩由于濕潤(rùn)滑動(dòng)摩擦的摩擦系數(shù)通常比干摩擦小很多，因此頂進(jìn)過(guò)程應(yīng)保持處于濕潤(rùn)滑動(dòng)摩擦狀態(tài)。濕潤(rùn)滑動(dòng)摩擦的前提是滑動(dòng)面必須是非浸透性材料，即該材料具有不吸水性。

頂進(jìn)時(shí)及時(shí)有效地向管道外圍壓注觸變泥漿，繼而形成比較完整的保護(hù)泥漿套，使泥漿套起到高效的減摩作用，是實(shí)施頂管施工作業(yè)的關(guān)鍵。為確保頂管外壁能形成良好的泥漿潤(rùn)滑套，本標(biāo)段共設(shè)置兩根總管和兩套管路系統(tǒng)。一根專門(mén)用于掘進(jìn)機(jī)尾部的同步注漿，另一根用于補(bǔ)漿。

4鋼管焊接

壓力管道工程中的焊接質(zhì)量是管道安裝質(zhì)量的關(guān)鍵之處，因此壓力管道的焊接技術(shù)有著極為嚴(yán)格的要求。除要求焊接接頭為完全熔透焊縫外，對(duì)壓力管道的耐蝕性以及焊縫的表面質(zhì)量也有著具體的標(biāo)準(zhǔn)。

本標(biāo)段嚴(yán)格按照以下技術(shù)要求實(shí)施鋼管焊接施工作業(yè)：

4．1焊縫表面質(zhì)量：內(nèi)外表面均無(wú)肉眼可見(jiàn)的斑疤、裂紋、銹蝕等缺陷，焊縫不得有熔化金屬流到焊縫外未熔化的母材上，焊縫和熱影響區(qū)表面不得有裂紋、未焊透、未融合、氣孔、弧坑和夾渣等缺陷；表面光順、均勻、焊道與母材平緩過(guò)渡，咬邊深度

4．2焊縫防腐：焊縫內(nèi)壁焊縫涂環(huán)保涂料T-99，涂層厚度不小于0．3mm。涂層必須與管材粘帖密實(shí)牢靠，不得有氣泡、氣囊、砂石；焊縫外壁第一層涂?jī)杀楦讳\底漆，干膜厚度不小于50微米，第二層涂環(huán)氧重防蝕涂料，干膜厚度不小于600微米。

4．3焊縫檢驗(yàn)：焊縫實(shí)行100％超聲波探傷檢測(cè)，其合格等級(jí)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼焊縫手工超聲波探傷方法及質(zhì)量分級(jí)法》(GBl 1345)B級(jí)間次的I級(jí)或II級(jí)以上，焊縫無(wú)損檢測(cè)報(bào)告簽發(fā)人員必須持有相應(yīng)探傷方法的ll級(jí)或ll級(jí)以上資格證書(shū)：按設(shè)計(jì)要求抽樣進(jìn)行×射線探傷檢測(cè)。

4．4組裝點(diǎn)焊及施焊點(diǎn)嚴(yán)格清理焊道(包括坡口)，清除一切影響焊縫質(zhì)量的油、銹等污物；正面焊接后，背面必須清根，清根后進(jìn)行打磨，清理背面焊道方可進(jìn)行焊接。

5結(jié)束語(yǔ)

頂管施工技術(shù)是一項(xiàng)技術(shù)先進(jìn)、實(shí)用性強(qiáng)、適用面廣的施工技術(shù)，在城市建設(shè)中將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在鋼管頂管施工過(guò)程中，必須做好地質(zhì)勘探、頂管井構(gòu)筑、頂進(jìn)控制、管道焊接等方面的工作，才能有效控制頂管施工的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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