管道穿越用小型鉆進頂管機制作及應用

徐敏

（中國石油天然氣第七建設有限公司，山東 膠州266300）

1 頂管機制作的目的

天然氣采氣管道穿越道路一般采用非大開挖，頂管敷設技術（預先頂進鋼制套管后采氣管道穿越）。成品頂管鉆進設備造價高，為降低成本現場制作，采用現場制備頂管設備的方法。

2 頂管機制作

2.1 頂管機形式

采用中心螺旋式小口徑鉆桿（直徑范圍：桿體直徑114mm，螺旋葉片直徑420mm）。驅動采用交流電機驅動，配變速箱（利舊現場已有齒輪減速箱），如圖1所示。頂管設備采用大型工程機械進行頂管配合作業，如挖溝機、裝載機、推土機等。

2.2 頂管機鉆桿制作

圖1頂管機形式圖

鉆桿連接桿：長度為2m/根，共8根鉆桿，可根據道路寬度適當調整鉆桿的長度，如圖2所示。鉆桿采用φ114mm×6mm碳鋼管制作，每根桿件端部采用圓形鋼板封堵（鋼板厚度20mm，直徑240mm），并均布配鉆螺栓孔（螺栓孔數8個，螺栓孔中心距200mm，孔規格φ18mm）【1】，如圖3所示。

首段鉆桿：前端加設圓形鋼板封堵，并制作簡易鉆頭。如圖4所示。

螺旋葉片：采用3mm厚Q235鋼板制作，采用預應力纏繞焊接而成，葉片間距為250mm。鉆桿桿件間連接采用端面法蘭螺栓連接。

圖2螺旋連接桿、鉆桿示意圖

圖3鉆桿連接法蘭示意圖

圖4鉆桿鉆頭示意圖

2.3 頂管機驅動及減速機選取

頂管機螺旋鉆進：采用臥式三相異步電動機，額定功率5.5kW，額定電壓：380V，額定轉速980r/min(利舊水泥攪拌機用電機）。

減速機選取成品齒輪減速箱(利舊水泥攪拌機用上料卷揚牽引轉筒減速箱），減速比為20∶269。

2.4 頂管機鉆桿與驅動及安裝

電機與減速箱為利舊成品設備，不需重新裝配安裝，減速箱與鉆桿間連接采用法蘭螺栓連接。

電機與減速箱組成設備單體，在設備承座下制作鋼結構底排子，使設備便于運輸和現場頂管。

3 頂管機應用

3.1 頂管機適應范圍

適用于不易大開挖的混凝土、瀝青道路及車流量較大不允許阻礙交通的道路穿越項目。

適應于不易大開挖的穿越大型已建管道、線纜等項目。

鉆進頂管設備最大穿越距離16m，頂管管道最大規格為DN450mm。

上述的穿越道路采用非開挖技術，不但減少路面開挖，以及后期道路修復，還可以降低施工費用及解決一些在重要路段不能開挖而影響施工的問題。

根據現場應用情況來看，頂管機只適應于硬度不高于石膏土類型的土質地質條件。

3.2 鉆進頂管機操作規程

3.2.1 頂管機的安裝

1）安裝前，要全面檢查鉆桿、螺旋連接桿以及驅動機構是否安全可靠【2】。

2）安裝時鉆進工作面要平整、夯實，能夠承載該機的平穩運行。

3）設備安裝時，應在專人指揮下進行，先將鉆桿、螺旋連接桿按照所有長度要求連接成整體，并傳入套管內，最后鉆桿與驅動機構連接。

4）所有連接點必須緊固，驅動機構與鉆桿連接前應將電機的正反轉與螺旋管保持一致。

5）聯合作業的配套設備，布局合理，與本機所需發電機功率相匹配，保證機械和人身的安全。

6）必須配備熟悉頂管機管、用、養、修各個環節的專業技能人員，和經過培訓合格的操作人員，以保證鉆進的正常作業。

3.2.2 開機操作前的檢查

1）檢查：頂管機驅動機構潤滑油量應充足，是否有卡澀現象，鉆桿各連接螺栓應無松動。

2）電氣系統：電線應無松，操作開關一通電后顯示正常。3）確認頂管機最終安裝狀態，檢查無誤后，方可開動機器。通過調試達到設備開挖方向正確，再按程序投入作業。

3.2.3 頂管作業

1）編制作業計劃安排，并對頂管切入點的正確性進行核對。

2）機組人員要高度集中精力從事操作，認真監視頂管機鉆進狀態，是否靈敏正常。

3）在過程中，應注意觀察排土量，并及時清理。

4）頂管時，注意觀察糾偏測量和配合的大型設備（如裝載機、挖溝機等）工作狀態，每隔一定時間應測量標高和中心線。發現偏差，除及時校正外，應每頂進1個行程正式測量校正1次。

5）作業完畢，按步驟拆解設備并對設備各部位進行檢測保養。

3.3 操作安全注意事項

1）頂管工作坑采用機械開挖時，現場應有專人指揮，頂管鉆進設備所處場地平整，頂管作業的全過程中需專人監護。

2）應根據地質和施工要求，穿越點設置邊坡、頂撐或固壁支護等安全措施，并應隨時檢查，防止頂管段塌方。

3）頂入作業施工時，要根據出土量制定頂入長度，嚴禁強行頂進作業。

4）嚴禁非操作人員進行頂管作業，頂管時應停止鉆進并由專人指揮。

5）吊裝頂進鋼套管時，應符合吊裝作業安全規定，專人吊裝、指揮。

6）頂進過程應緩慢進行，頂進過程鉆桿應停止鉆進，待頂管到位后，繼續鉆進。

4 結語

鉆進頂管設備制作簡單、操作方便、安全實用，適應滿足采氣管線預埋鋼制套管的穿越施工；頂管設備現場制作，為項目節省購買設備成本。