針對頂管空間受限的水利系統(tǒng)及雙向頂進(jìn)施工法

張榮鑫(遼河油田建設(shè)工程公司， 遼寧 盤錦 124010)

針對頂管空間受限的水利系統(tǒng)及雙向頂進(jìn)施工法

張榮鑫(遼河油田建設(shè)工程公司， 遼寧 盤錦 124010)

本文介紹一種針對小型流域頂管空間受限的水利系統(tǒng)及雙向頂進(jìn)施工工法。采用該新型施工形式，有利于保證施工質(zhì)量，確保公路安全，降低施工成本。

長輸管道工程項目;小型流域內(nèi)頂管;空間受限;水利系統(tǒng)改造;雙向頂進(jìn)

1 使用背景

城市規(guī)劃等級公路路由時，為節(jié)省用地，常伴行于小型河流。長輸管道穿越通常采取中距離頂管方式。當(dāng)穿越點位置存在建筑物或地區(qū)規(guī)劃等造成空間受限，必須在河流側(cè)進(jìn)行頂進(jìn)作業(yè)時，由于地下水位高易造成流沙，操作井無法正常開挖。若采取沉井、打止水帷幕等措施，施工成本較高。并且由于河流底部滲流效應(yīng)，使套管內(nèi)積水，無法保證頂進(jìn)質(zhì)量及公路安全。若采用水平定向鉆方式，造價更高。

在這種情況下，應(yīng)用“小型流域內(nèi)頂管空間受限水利系統(tǒng)改造雙向頂進(jìn)施工工法”進(jìn)行穿越施工，可以有效節(jié)約成本，保證施工質(zhì)量安全。

2 方法概述

首先在小型河流側(cè)布設(shè)主降水井配合完成圍堰，通過排水管進(jìn)行導(dǎo)流。其次，通過碾壓、暴曬、置換土方等方式，改善河底土質(zhì)至適于機械作業(yè)條件，然后在河底再設(shè)置觀察降水井1～2口，監(jiān)測地下水位，輔助排水，完成水利系統(tǒng)優(yōu)化。然后，開挖構(gòu)建操作井，進(jìn)行雙向頂管施工，先將后背墻設(shè)置于公路側(cè)，反向頂進(jìn)套管至設(shè)計位置，然后倒轉(zhuǎn)后背墻，頂管穿越公路。頂進(jìn)完成后進(jìn)行主管道穿越，連頭完成后，拆除圍堰及主降水井。

3 適用范圍及優(yōu)點

適用于操作空間受限的中距離(60～120m)頂管穿越小型流域中的等級公路施工。操作方便，安全系數(shù)較高；施工周期短，施工成本低。

4 操作步驟及要點

4.1 管道預(yù)制及防腐補口、補傷

根據(jù)設(shè)計中線，使用RTK定位管道穿越中心線及工作管預(yù)制區(qū)域。預(yù)制管沿設(shè)計中線順直擺放，防止施工中卡管。焊接后及時完成100%射線探傷和100%超聲波探傷作業(yè)，并按要求進(jìn)行壓力試驗。管道預(yù)制完成后進(jìn)行電火花檢漏，發(fā)現(xiàn)漏點及時補傷，復(fù)檢合格后進(jìn)行穿越施工。

4.2 布設(shè)主降水井

根據(jù)地勘報告、現(xiàn)場踏勘的地下水埋深(考慮季節(jié)性變化)確定降水井?dāng)?shù)量、深度、流量，泵規(guī)格型號。降水井內(nèi)使用過濾處理。一般設(shè)置降水井2口，深度15～25m，降水井孔直徑600mm，濾水管選用直徑400mm無砂水泥管，井孔與濾水管間填充濾料為2～4mm細(xì)礫石。上流與下流圍堰處各設(shè)置一口。降水井井管應(yīng)高于自然地坪20—50cm并加設(shè)井蓋予以保護(hù)。

4.3 圍堰導(dǎo)流

通過流量計算選擇對應(yīng)規(guī)格的排水管進(jìn)行導(dǎo)流。導(dǎo)流排水管、降水井排水管均通向下游。泵與排水管連接處用鐵絲綁扎牢固防止?jié)B漏。

圍堰形式采用木樁小型圍堰，步驟如下：①墻體定位：施工前，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，結(jié)合圖紙，確定墻體的具體位置。②清理基底：截水墻體修筑前，應(yīng)清理堰底的雜物。填筑時，應(yīng)自上游開始至下游合攏。堰底內(nèi)側(cè)坡腳距基坑頂緣距離不應(yīng)小于1m。 ③固定結(jié)構(gòu)安裝：在墻體砌筑前，先打入一排長6m，直徑20cm的木樁，木樁間距控制在0．5m內(nèi)，然后再進(jìn)行跳板安裝。④墻體砌筑：墻體高度平均高于水面2．0m，堰體頂寬為1．0m，底寬平均為3．5m，墻體高度為H=(水深+淤泥深+500mm)，墻體長度為L=(河渠寬度+放坡+2m)，墻體放坡為1：0．5。施工時將土袋平放，上下左右互相錯縫堆碼整齊，水中土袋用長形工具推送就位。墻體形成后，迎水面設(shè)彩條布做擋水用，并拋擲土袋壓腳，減少墻體滲水量。⑤緊固處理：墻體完成后于背水面使用木樁進(jìn)行支護(hù)和捆扎加固。

4.4 布置作業(yè)場地

圍堰導(dǎo)流完成后，將暴露出來的河床改善至適用于機械行走作業(yè)。在河床底部設(shè)置觀察井以觀察控制公路下水位情況。開挖操作井至設(shè)計穿越深度，視情況對操作井進(jìn)行有效固壁、支護(hù)。在操作井中設(shè)置反向頂進(jìn)背墻，在井底設(shè)置套管發(fā)送軌道，穩(wěn)妥設(shè)置液壓千斤頂并試頂，在操作井旁設(shè)置吊車及挖掘機預(yù)備倒運土方和鋼筋混凝土套管，操作井底部應(yīng)夯實、平整，并鋪設(shè)枕木。

4.5 雙向頂進(jìn)、發(fā)送

首先反向頂進(jìn)套管至設(shè)計位置；移動后背墻，開始正向頂進(jìn)，利用紅外線水準(zhǔn)儀控制頂進(jìn)軸線準(zhǔn)直。

頂管作業(yè)宜連續(xù)進(jìn)行，管頂部超挖量不應(yīng)大于15mm，頂進(jìn)作業(yè)時宜在套管外壁涂潤滑劑。第一根套管頂進(jìn)中心線偏差不應(yīng)超過管長的3%。初始頂進(jìn)中，每頂進(jìn)300mm 應(yīng)檢查一次；正常頂進(jìn)后，每頂進(jìn)lm 應(yīng)至少檢查一次。頂進(jìn)套管每次200～300mm，邊頂進(jìn)邊用人工在管前端挖土，排土方式為手推車裝土，人工牽引到送到操作坑料斗內(nèi)，用吊車吊出操作坑運到指定地點。頂進(jìn)完成后，對套管與地層間進(jìn)行封閉，注漿保護(hù)路基。注漿時注意保持壓力緩慢注入，泥漿黏度符合要求，當(dāng)封閉處有明顯排漿痕跡時完成注漿。頂進(jìn)完成后，發(fā)送工作管進(jìn)行連頭施工，無損檢測合格后進(jìn)行回填。拆除降水井和圍堰，完成施工。

5 經(jīng)濟(jì)及社會效益分析

小型流域內(nèi)頂管空間受限水利系統(tǒng)改造雙向頂進(jìn)施工工法工程造價僅為泥水平衡頂進(jìn)法的1／2～2／3，為水平定向鉆方法的1/5～1/3。所用工期為泥水平衡頂進(jìn)法的2/3左右，為水平定向鉆方法的2/5左右。

由于采用了新式技術(shù)，最大限度地保護(hù)了公路、河流兩側(cè)原始環(huán)境，為生態(tài)保護(hù)做出了突出貢獻(xiàn)，減少農(nóng)耕植被破壞和糾紛，取得良好社會反響。