排水管道穿越鐵路復(fù)雜土層頂管施工技術(shù)的研究與應(yīng)用

何勝良

平煤神馬建工集團有限公司 河南 平頂山 467000

1 前言

平煤股份七礦礦尾水處理項目，是將七礦井下尾水抽至井口沉淀池沉淀，然后通過敷設(shè)兩趟排水管道，穿越七星選煤廠正在使用的三股鐵道到達(dá)新建沉淀池再沉淀，經(jīng)水泵房將尾水輸送到平煤供水總廠一分廠再經(jīng)凈化處理后供礦區(qū)居民使用。本項目排水管道穿越七星選煤廠正在使用的三股鐵道，設(shè)計方案采用頂管施工。依據(jù)現(xiàn)場實際情況，該頂管施工采用液壓千斤頂作為頂進設(shè)備，頂管用的管道采用鋼承口水泥管。由于鐵路下面土質(zhì)情況復(fù)雜，南段為矸石渣土，北段為黃泥土，因此在液壓千斤頂頂進過程中施工難度大、危險性極高。

此方案的實施不僅加快了施工進度，而且也為今后類似工程的施工提供了成熟可靠的施工經(jīng)驗。

2 實施方案

2.1 測量放線定位

由于本工程直接影響著礦區(qū)居民的生活用水，時間緊任務(wù)重，我單位立即組織技術(shù)人員對現(xiàn)場進行測量放線，在礦方協(xié)助下完成了定位放線的任務(wù)，確定了頂管的走向與標(biāo)高。

2.2 挖掘工作坑和接受坑

工作坑和接收坑大小相同，尺寸均為5.9m（長）*7.3m(寬)*4m(深），基坑挖完后施工工作坑內(nèi)的后背基礎(chǔ)及工作坑和接收坑內(nèi)的混凝土地坪，工作坑內(nèi)的后背基礎(chǔ)采用C30混凝土澆筑，地坪采用C15混凝土澆筑，待后背墻基礎(chǔ)混凝土和地坪混凝土強度均達(dá)到施工要求后再進行下道工序施工。

2.3 頂進設(shè)備的架設(shè)

經(jīng)計算管道頂進過程中的最大摩擦阻力為291t，選用一個300t的千斤頂即能滿足施工要求。千斤頂在工作坑內(nèi)頂進時，頂力作用點與管壁反作用力的作用點在同一軸線上，目的是為了防止頂進過程中產(chǎn)生錯位現(xiàn)象，造成頂進偏差。由于管道上部及兩側(cè)與土壁有間隙，因此液壓千斤頂頂鎬的著力點應(yīng)作用在管子直徑的1/4～1/5處為宜。頂鐵安裝必須順直，為防止水泥管口不被頂裂，在管道頂進前在水泥管端部增加緩沖墊。

油泵應(yīng)與液壓千斤頂相匹配，并有備用油泵，油管順直，轉(zhuǎn)角少；油泵安裝完畢后進行調(diào)試。頂進開始時，應(yīng)緩慢進行，待各接觸部位動作后，再按照正常速度頂進，頂進過程中油壓突然增高時，應(yīng)立即停止頂進，待問題處理后方可繼續(xù)頂進。工作坑后背采用20cm長×20cm寬×2m高的方木碼放，并貼緊墻壁，高度與后背平齊，保證后背平面與管道中心線垂直。方木前設(shè)立一塊同等面的20mm厚鋼板，如有空隙用砂石填充嚴(yán)密，以便均勻地將頂力傳到后背壁上。

2.4 頂進

頂進前再次確認(rèn)水泥管進口位置，由于穿越鐵路南段路基為矸石渣土層，土質(zhì)松散，同時拉煤重車經(jīng)常在此通行，震動大，會擾動矸石渣土層，管道在頂進過程中極易發(fā)生塌方現(xiàn)象，給頂管施工帶來很大困難。為防止此種現(xiàn)象的發(fā)生，我們根據(jù)現(xiàn)場實際情況在施工過程中采取了切實有效的措施，在頂管穿越鐵路矸石渣土層時采用“先人工挖掘、坑木支護，后頂進”的施工方案。為加快施工進度采用連續(xù)晝夜24小時施工作業(yè)?？幽局ёo施工時，必須按照作業(yè)規(guī)程規(guī)定采用前探梁臨時支護或其它臨時支護形式，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。

2.4.1 施工中不得使用下列支護材料及支架。

①不符合作業(yè)規(guī)程規(guī)定的支護材料；

②腐朽、劈裂、折斷、過度彎曲的坑木；

2.4.2 嚴(yán)禁將柱腿架設(shè)在煤渣或矸石塊上。

2.4.3 支護過程中損壞的支架應(yīng)及時修復(fù)或更換。修復(fù)支架前，應(yīng)先鑿掉危石、活動矸石，做好臨時支護。扶棚或更換支架時，應(yīng)從外向里逐架依次進行。

2.4.4 架棚巷道支架之間必須安設(shè)牢固的拉桿或撐木。工作面10米內(nèi)應(yīng)敷設(shè)防倒器或采取有效措施防止上面過重車引起震動造成支架倒塌。

2.4.5 在震動大的地方架設(shè)對棚時，對棚應(yīng)一次施工，不準(zhǔn)采用補棚，以免對棚高低不平，受力不均。

2.4.6 架棚后應(yīng)對以下項目進行檢查，不合格時應(yīng)進行處理。

①梁和柱腿接口處是否嚴(yán)密吻合；

②支架是否按要求放置木墊板；

③梁、柱接口處及棚腿兩端至中線的距離；

④支架有無歪扭邁步，前傾后仰現(xiàn)象；

⑤支架幫、頂是否按規(guī)定背緊、背牢。

2.4.7 底板是軟渣土?xí)r，要采取防止柱腿鉆底的措施。在柱腿下加墊塊時，其規(guī)格、材質(zhì)必須符合作業(yè)規(guī)程要求。

2.4.8 采用人工上梁時，必須手托棚梁，穩(wěn)抬穩(wěn)放，不要將手伸入柱梁接口處。

2.4.9 頂板壓力較大時，應(yīng)及時補打點柱，棚梁受到頂板來壓彎曲變形，當(dāng)其中部與其兩端相比下沉≥50mm，且連續(xù)數(shù)量超過2棚時，每隔1棚施工1根支柱；當(dāng)棚梁中部下沉≥80mm時，每棚均施工1根支柱。挖掘渣土深度約30cm進行坑木支護，支護高度約1.45m，同時挖掘的矸石渣土及時清理外運后進行管道頂進，如此反復(fù)循環(huán)，進尺達(dá)到2米時，進行下一節(jié)管道的頂進施工，直至矸石渣土層管道頂進施工完成。當(dāng)頂進到黃泥土層時采用“先頂進、后挖掘”的施工方法，先利用液壓千斤頂將管子頂進泥土中一部分，再把水泥管中的泥土挖掘、清理、外運，如此反復(fù)循環(huán)，進尺達(dá)到2米時，進行下一節(jié)管道的頂進施工，直至管道頂?shù)筋A(yù)定的接收坑位置。

2.5 注漿

單趟頂管的頂進工作完成后，須對矸石渣土層段頂管和其四周土體的空隙進行注漿，以防發(fā)生路基沉降，影響頂管施工和鐵路運輸?shù)陌踩?。施工方法：首先將水泥管口四周砌磚封堵，然后在矸石渣土層段的鋼承口水泥管上方（約70°和110°的位置）利用水鉆鉆3～4個孔徑Φ100mm的注漿孔，注漿管與各注漿孔連接，然后再連接到主注漿管上，最后用軟管與注漿泵一端相連，注漿泵的另一端與儲漿罐相連接。待注漿全部完成后，對所有注漿孔進行封堵，確認(rèn)頂管內(nèi)不再跑漿、漏漿。

3 解決的關(guān)鍵問題

3.1 根據(jù)矸石及黃土層等不同的土質(zhì)情況，分別采用“挖掘-支護-頂進”及“頂進-挖掘”的施工工藝，解決了復(fù)雜地質(zhì)條件下穿越鐵路路基頂管施工期間作業(yè)及行車安全的難題。

3.2 通過對頂管施工周邊空隙注漿填實，有效防止鐵路路基下沉，保證了鐵路的行車安全，為類似工程的具有借鑒意義。

4 結(jié)束語

此方案的實施縮短了施工工期，節(jié)約了成本，保證了復(fù)雜地質(zhì)條件下穿越鐵路路基頂管施工期間作業(yè)及行車安全。為今后遇到類似復(fù)雜土層過鐵路頂管的施工，提供了成熟可靠的施工經(jīng)驗。同時在此類項目上積累了豐富的施工經(jīng)驗，創(chuàng)造良好的行業(yè)信譽和榜樣。