謝楠 嚴(yán)浩 許瑜

摘 要：本文針對(duì)江漢平原地質(zhì)條件的特殊性，對(duì)泥水平衡施工的施工內(nèi)容進(jìn)行了分析介紹，針對(duì)施工程序以及操作流程進(jìn)行講解。

關(guān)鍵詞：泥水平衡；長(zhǎng)輸管線(xiàn)；頂管施工；施工方法；技術(shù)要求

一、工程概況

長(zhǎng)輸管道距離長(zhǎng)，所經(jīng)地區(qū)地貌種類(lèi)多，地質(zhì)條件復(fù)雜，中國(guó)石油天然氣管道局第三工程分公司承建的東北管道工程包含鐵大線(xiàn)安全改造工程第一、二標(biāo)段共計(jì)137.6km，管徑D711mm；鐵錦輸油管道復(fù)線(xiàn)工程一、二標(biāo)段共計(jì)161.76km，管徑D508mm；哈爾濱-沈陽(yáng)輸氣管道工程第九、十標(biāo)段共計(jì)89.69km，管徑711mm，慶鐵四線(xiàn)改造工程第十標(biāo)段9.85km管徑711mm。該段管線(xiàn)處于東北地區(qū)的鐵嶺市和新民市區(qū)間，水稻田交錯(cuò)分布，由于所處為遼河沖擊平原，地下水位較高，地質(zhì)條件復(fù)雜，管線(xiàn)道路穿越位置正處于流砂層，由于三條線(xiàn)路并行敷設(shè)的原因，并行穿越間距較小，常規(guī)的人工頂管易造成大面積塌方。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘察地質(zhì)情況，以及設(shè)計(jì)要求，綜合泥水平衡頂置管適應(yīng)土層范圍廣。對(duì)于地面的沉降小，可以保證沿線(xiàn)穿越的公路設(shè)施的安全。從結(jié)構(gòu)上能夠安全，優(yōu)質(zhì)，高效的進(jìn)行施工等特點(diǎn)。采用泥水平衡頂管施工方法進(jìn)行穿越施工。

二、施工方法及技術(shù)要求

（一）地質(zhì)勘察

沉井的施工方案編制依靠水文地質(zhì)資料及工程地質(zhì)資料，對(duì)沉井的施工地點(diǎn)勘察要在施工之前進(jìn)行，將施工范圍內(nèi)的地面及地下的障礙物進(jìn)行排查，清理。再根據(jù)此項(xiàng)工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、水文地質(zhì)資料、施工設(shè)備情況、技術(shù)的成熟度，進(jìn)行編制切實(shí)的施工方案。

（二）測(cè)量放線(xiàn)

基準(zhǔn)點(diǎn)依據(jù)甲方所給的水準(zhǔn)點(diǎn)，在工作區(qū)內(nèi)經(jīng)水準(zhǔn)儀測(cè)量后建立水準(zhǔn)控制點(diǎn)，與甲方、監(jiān)理協(xié)商后，對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)管。主管與套管的起點(diǎn)處以及操作坑地點(diǎn)在放線(xiàn)之前需要確定位置。

（三）沉井方法選擇

程采用排水下沉法施工，排水下沉常用是明溝集水井排水：在沉井周?chē)嚯x刃腳2～3m處挖一圈排水明溝，設(shè)置3～4個(gè)集水井，深度比地下水深1～1.5m，溝和井底深度隨沉井挖土而不斷加深，一般采取在井壁上預(yù)埋鐵件，水泵抽吸高度控制在不大于5m，如果井內(nèi)滲水量很小，則可直接在井內(nèi)設(shè)揚(yáng)程小潛水泵將地下水抽出井外。

（四）沉井封底

按照設(shè)計(jì)標(biāo)高的范圍內(nèi)進(jìn)行沉井下沉，對(duì)沉井下沉進(jìn)行監(jiān)測(cè)，8小時(shí)之內(nèi)下沉距離不超過(guò)10mm，說(shuō)明沉井下沉穩(wěn)定，這時(shí)可將沉井封底，運(yùn)用排水封底法對(duì)沉井進(jìn)行封底。

（五）頂管施工

1、泥水加壓平衡頂管機(jī)工作原理

工具管在正常作業(yè)前，刀盤(pán)與殼體外圈接觸，刀排與刀盤(pán)盤(pán)體接觸，泥水倉(cāng)處于密閉狀態(tài)，以延緩泥水壓力泄漏。同時(shí)在泥水旁路切換大循環(huán)時(shí)，使泥水壓力的波動(dòng)對(duì)開(kāi)挖面的擾動(dòng)降到最小，待泥水倉(cāng)中壓力穩(wěn)定后，啟動(dòng)中心軸動(dòng)力泵站帶動(dòng)中心軸及刀架向前運(yùn)動(dòng)，使刀架與刀盤(pán)分離，在兩者之間形成四條70mm的進(jìn)土間隙，并由中心軸及刀架的繼續(xù)伸出帶動(dòng)刀盤(pán)盤(pán)體的運(yùn)動(dòng)，使之與殼體保持一定距離，此時(shí)機(jī)頭即處于待工作狀態(tài)，啟動(dòng)刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)切削土體。

2、泥水處理

泥水處理系統(tǒng)主要由粘土溶解槽、調(diào)整槽、剩余槽、清水槽、泥水分離旋流器和沉砂池等組成，起處理泥水（由盾構(gòu)開(kāi)挖面排出）和制造新鮮泥水的作用。

3、頂進(jìn)速度

頂進(jìn)速度的控制過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

a在主頂啟動(dòng)之前對(duì)千斤頂進(jìn)行檢查，避免頂進(jìn)的速度過(guò)快，速度按照每一次頂進(jìn)啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行市場(chǎng)提速，不可快速啟動(dòng)。

b為了確保切口水壓的穩(wěn)定以及排泥管道的通暢，需要控制每一節(jié)頂進(jìn)的速度一致，避免速度過(guò)快或者不均衡產(chǎn)生的波動(dòng)。

c為了確保潤(rùn)滑泥漿系統(tǒng)的正常工作，頂進(jìn)的速度根據(jù)每一節(jié)潤(rùn)滑泥漿注漿的需求設(shè)定。

（六）泥水平衡頂管施工引起的地面沉降

泥水平衡頂管在頂進(jìn)過(guò)程中引起的地面沉降變化分為兩個(gè)階段：

開(kāi)挖面達(dá)到測(cè)點(diǎn)之前的沉降或隆起是在頂進(jìn)過(guò)程中引起的地面沉降變化分為兩個(gè)階段的第一階段。

從頂管機(jī)切口達(dá)到測(cè)點(diǎn)至頂管機(jī)尾離開(kāi)測(cè)點(diǎn)時(shí)間范圍內(nèi)引起的沉降或隆起，是在頂進(jìn)過(guò)程中引起的地面沉降變化分為兩個(gè)階段的第二階段。

（七）頂進(jìn)設(shè)備安裝

1、在工作井內(nèi)設(shè)置測(cè)量控制網(wǎng)與地面進(jìn)行連接，在地面建立控制點(diǎn)，對(duì)頂進(jìn)施工反復(fù)檢測(cè)。

2、安裝主頂裝置和導(dǎo)軌：大致固定好工件，通過(guò)精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)，然后將其工件位置進(jìn)行精確調(diào)整，直至渡河條件為止，在需要時(shí)將其固定。

3、工作井內(nèi)的平面布置：搭建井內(nèi)工作臺(tái)、安裝配電箱、主頂動(dòng)箱、控制臺(tái)等。敷設(shè)各種電纜、管線(xiàn)、油路等。為了確保施工安全，有利于施工進(jìn)度，需要保證井內(nèi)平面布置合理。

4、吊放頂管機(jī)，接通電氣、液壓等系統(tǒng)，在地面輔助工作及井內(nèi)安裝完成后，采取出洞前的總調(diào)度。

（八）管節(jié)接口處理措施

作為頂管工程的重要部分，對(duì)管節(jié)接口進(jìn)行處理至關(guān)重要，這直接影響頂管工程的質(zhì)量，一定嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定分步驟做好頂管組成接口處理。頂進(jìn)前砼成口管、鋼套環(huán)、橡膠密封圈和襯墊板必須符合標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖的要求。找好正確的砼管接頭的槽口尺寸，觀(guān)察是否表面整潔，沒(méi)有氣泡。鋼套環(huán)必須按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行防腐處理，無(wú)疵點(diǎn)的刃口，平整的焊接，腳部和鋼板平面垂直，整齊的堆放。

（九）頂進(jìn)管進(jìn)洞技術(shù)措施

在接收井內(nèi)設(shè)一條防止水土涌入的橡膠止水帶。并在接收井內(nèi)按照頂進(jìn)軸線(xiàn)運(yùn)行方向，安裝一部防止頂管機(jī)進(jìn)洞掉落底板的接收機(jī)架，這樣可以保證后續(xù)管路接口的質(zhì)量。及時(shí)矯正頂管機(jī)位置偏差，使頂進(jìn)軸沿設(shè)計(jì)軸線(xiàn)，平衡、平穩(wěn)的進(jìn)入接收井的預(yù)留洞。當(dāng)頂管機(jī)進(jìn)洞后，立即分離頂管機(jī)和砼管，并把工作井和接收井的管節(jié)接頭進(jìn)行技術(shù)處理，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（十）保護(hù)地面構(gòu)筑物的措施

1、為了方便有效的調(diào)整頂進(jìn)參數(shù)來(lái)控制沉降量，應(yīng)每天兩次將沿線(xiàn)的沉降觀(guān)測(cè)點(diǎn)、斷面觀(guān)察點(diǎn)所得到的地表沉降量反饋給施工人員。

2、頂進(jìn)至地面構(gòu)筑物時(shí)，用控制在盡可能小的范圍內(nèi)的壓力來(lái)保證出土量相匹配的頂進(jìn)量。同時(shí)盡量少做幅度不大的糾偏動(dòng)作。

3、頂管機(jī)穿過(guò)后到頂進(jìn)結(jié)束前，必須及時(shí)補(bǔ)充失水的泥漿來(lái)支撐土體，可以根據(jù)沉降量來(lái)確定補(bǔ)壓漿的地點(diǎn)和和數(shù)量。

4、頂進(jìn)結(jié)束后，為了減少最終沉降量，需立即用水泥漿置換彭潤(rùn)土泥漿的方法來(lái)固定構(gòu)筑物下方的土體。

（十一）頂進(jìn)測(cè)量及控制

通過(guò)除在正常的每頂進(jìn)一節(jié)管節(jié)對(duì)頂進(jìn)軸線(xiàn)測(cè)量一次的基礎(chǔ)上對(duì)出洞、糾偏、進(jìn)洞時(shí)候的測(cè)量次數(shù)進(jìn)行增加，確保頂進(jìn)軸線(xiàn)和設(shè)計(jì)軸線(xiàn)吻合。為了保證精度要時(shí)常復(fù)測(cè)測(cè)量點(diǎn)。

在頂管完工之后需要做好環(huán)境保護(hù)工作，將頂管的安裝設(shè)備進(jìn)行拆除，并且對(duì)施工留下的操作坑進(jìn)行回填。使用1：2的水泥砂漿對(duì)套管接頭處進(jìn)行灌縫，然后用瀝青麻絲進(jìn)行封堵。

三、結(jié)語(yǔ)

管線(xiàn)的穿越施工是長(zhǎng)輸管線(xiàn)施工的關(guān)鍵，穿越點(diǎn)地質(zhì)情況不一，地質(zhì)情況多變，穿越施工是保證在各種地質(zhì)條件下有效開(kāi)展的關(guān)鍵，針對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)條件泥水平衡的頂管施工方法適應(yīng)度最高，解決了復(fù)雜地質(zhì)條件下的施工問(wèn)題，充分提高工作質(zhì)量，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)。

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