穿越鐵路線水平孔簡易頂管施工方法

盧　飛　佟志利　李貴華　楊軍國

[摘要]通過在遼寧本溪用簡易方法頂管穿過鐵路線，介紹設備的選擇及安裝、材料的選擇及加工，以及主要技術措施。

[關鍵詞]水平頂管 設備材料 技術措施

中圖分類號：TB1文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0310071－01

一、概述

（一）項目概況

2004年，遼寧省本溪市銀澤房地產開發公司，在遼寧省本溪市開發建設的銀澤D區樓群，其供電線路需通過2條鐵路線（鐵路線正常運行）。因現場條件限制，不能架設地上線路。因此必須在地下橫穿鐵路，在地下鋪設供電線路。設計水平孔3個，直徑為φ159mm，長度為12m。

（二）施工現場場地條件

水平孔一端為本溪市北臺鋼管廠，有吊車不間斷的往復運行。廠區地面距鐵路面低2m，鐵路線砌有塊石偏墻，偏墻厚為0.8m左右。委托方要求穿孔位置在距鐵路地面向下1.5～2.0m（在鋼管廠廠區地面之上穿出），并要求3孔的位置相對集中，離散面積不得太大，以免破壞鐵路偏墻過多。水平孔另一端為施工隊的平房區，地平面與鐵路鋼軌面基本平行。委托方只給拆除一間平房，用挖掘機給挖出一個5m×4m×3m（長×寬×深）的坑。計劃是采用鉆探設備，從坑內向鐵路方向打鉆孔，穿過鐵路線，在鐵路偏墻的一側出露。

（三）施工期氣候條件

施工時間已是12月未，早已進入冬季，天氣寒冷，滴水成冰，工期要求又緊，按常規方法進行鉆探施工，是非常困難的。

（四）穿越地層概況

鐵路路基為回填碎石土，碎石直徑一般在30～150mm，含量占60%左右，夾有粉質粘土。個別地段有大塊石，直徑大于200mm。

我隊接受任務后，采取頂管的簡易方法，解決了施工中的難題。于2004年12月26日開始至1月6日結束，歷時12天，完成了任務，做到了質量好，速度快，成本低，受到了委托方的好評。

二、分析施工中的困難

1．如用非開挖鉆機，因有碎石和塊石的存在，成孔困難。同時設備大成本高。

2．如用夯管錘穿孔，因場地小，不具備施工條件。

3．由于地層為回填碎石土，并且是水平孔，用普通回轉鉆進方法是成不了孔的。

4．因樓區一側只能挖較小的一個坑，如用XY-4型鉆機打水平孔，也只能勉強施工，且必須跟管，因地層有碎石，用合金鉆頭，如鉆不過去，中途又不能換鉆頭。用金剛石，因上部不見水，會產生燒鉆，且成本極高。

5．如用潛孔錘鉆機，不跟管不行，如跟管鉆機扭力不夠，也是不可能的。

6．如用鉆探設備，則必須采用，坑內下XY-4型鉆機，坑上用12m3的空壓機，還得買6000元/套的跟管潛孔錘鉆具。采用組合鉆進法，不但成本高，而且也沒有100%的把握。

三、施工方案的確定

承擔此項工程后，我們大隊技術人員及管理人員在一起反復研究，決定采用2個施工方案。一是先采用頂管的方法試驗，因為用土辦法頂管還沒有先例，沒有成熟的經驗，也不知能否成功。二是如果頂管不成功，則采用XY-4型鉆機，12m3的空壓機，φ170mm跟管潛孔錘鉆具，組合鉆進。

四、設備的選擇

先按第一套方案準備設備。并且本著盡量使用倉庫里的廢舊設備。

頂管設備采用我隊原有的75噸油壓起重機，即是原小口徑鉆探用的處理孔內事故的起重機，以此起重機為頂管的動力機。

此起重機的主要技術規格如下：

此起重機是張家口探礦機械廠在1981年8月生產的。高壓泵最大工作壓力為400公斤/厘米²，低壓泵最大工作壓力為200公斤/厘米²。油缸外徑140mm，內徑112mm，油缸理論行程為400mm，實際行程為370mm。兩油缸中心距為470mm。起重機總高度為690mm。

起重機回程用的是10噸千斤頂，油缸行程135mm，絲杠行程95mm，80元/個，是汽車用的千斤頂，市場上可買到。

五、材料的選擇與加工

1．利用倉庫中的廢舊材料加工頂管用的頂塊。使用的材料有，1根17m鉆塔用的天車橫梁，φ159mm×8mm無縫鋼管，220mm×80mm槽鋼。頂管的制做方法，是把220mm×80mm槽鋼用水焊割成220×220mm的正方形，把φ159mm×8mm無縫鋼管按照加工后的頂管單個長100mm、200mm、300mm、400mm、500mm的長度來下料，然后把天車橫梁和鋼管兩端焊上槽鋼，頂塊即加工完畢。

2．利用廢舊材料加工平臺，平面材料采用規格為120mm×50mm的槽鋼，支腿采用90mm×90mm的角鐵，平臺高800mm，平臺外寬430mm。采用電焊整體的焊在一起。

3．頂管后支坐的設計與加工，材料是采用220mm×80mm槽鋼6根，長度為1.5m，整體焊在一起，并焊接二道加固帶。

4．頂管頭的設計與加工，采用φ159mm×8mm無縫鋼管，在端部加工成錐形，錐形部分長250mm左右，外徑用電焊堆焊加大到180mm左右。頂管頭的設計目的有二個，一是可一次頂進成功，中途不用掏內管的土，加快頂管速度；二是如遇到大塊石時，可擠入到孔壁內。

六、設備及平臺的組裝與固定

1．首先清理坑內的場地，將場地整平，特別是把頂管后坐接觸的墻壁用人工將其削平并且與水平面相垂直。把頂管入土部分的墻壁削平并且與水平面相垂直。

2．按照水平孔軸線方向向后延伸到坑內墻壁上，以確定頂管后支坐的中心點，把頂管后支坐整體立在坑內的墻壁上，并使支坐中心與墻壁中心點重合。

3．將平臺下入坑內，平臺的長度要求，與坑內長度相吻合，兩端用鐵板擠牢。

4．將起重機抬到平臺上并且與后支坐靠緊。

七、頂管施工工藝及技術措施

1．根據坑內距離的有效長度，第一根管盡量選擇長一些的。放在平臺上，后面用起重機頂好，起重機各管路全部連接好。用地質螺盤將傾角調成向上仰3度并且用鐵板支牢。這時可開始用起重機向坑壁頂管，開始速度要慢，待頂進300mm以后可轉入正常。

2．將起重機的油缸頂靠后，用10噸的千斤頂把起重機的油缸壓回去，在加上一個適當長度的頂塊，再繼續頂管。

3．頂管中途如遇有較大的阻力，可在此處停止10～30分鐘，以使阻力逐漸分解，以免發生頂塊飛出事故。

4．把坑內的管大部分頂進墻壁后，注意留有焊接的長度，在取1根適當長度的管，用電焊聯接。

5．聯接后繼續頂管，一直頂到頂管頭露出終點的墻壁為止，用水焊將頂管頭割下來。至此，頂管結束。在繼續頂下1根管。

八、頂管水平成孔的效果

靶區目標，與設計位置比較，豎向最大誤差為230mm，橫向最大誤差為550mm。工作效率，開始是4個臺班（8小時）成孔一個，后來是2個臺班成孔一個。每臺班平均頂進5.5m。3個孔合計頂進36.6m。總工期為12天（12個臺班），實際頂管時間約為8天（8個臺班）。

九、存在的問題及改進措施

1．平臺不正規，穩定性較差，開始影響工作較多，后將平臺與后座焊死，效果較好。以后應加工成正規可組合式平臺。在現場用螺絲安裝。

2．頂塊是在現場加工的，不平，不垂直。遇到較大阻力時，易變形，彎曲，開裂，易造成傷人事故。以后頂塊應正規設計、正規加工，要垂直，焊正，焊牢，不使變形。并配螺絲，在孔內壓力大時，用螺絲聯接各頂塊，以保證安全。

3．沒有采用水準儀和經緯儀來測量，只用簡單的土辦法，測量頂角用螺盤，測方位用線繩三點成一線。標高用卷尺大致測量。以后應采用正規儀器測量。