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長(zhǎng)距離大管徑頂管施工技術(shù)及造價(jià)控制措施

2021-01-25 03:21:40黃亞
關(guān)鍵詞:管徑頂管中繼

黃亞

(中交二公局東萌工程有限公司,西安 710119)

1 工程概況

三星二期工程項(xiàng)目中,電力管溝的設(shè)置主要是為了滿(mǎn)足項(xiàng)目整體用電需求,由高新區(qū)330kV 變電站引出,沿西部大道向東至經(jīng)三十八路路口東南角,轉(zhuǎn)向南沿經(jīng)三十八路至緯二十路。

本管溝改造工程受到多方面因素影響,沿線(xiàn)分布大量自來(lái)水管線(xiàn)等市政管網(wǎng)工程,同時(shí)道路東側(cè)有大量綠地,根據(jù)上述情況進(jìn)行設(shè)計(jì)變更,確定總長(zhǎng)度為1 596.3m,其中,K0+136~K0+720.8 和 K0+789~K1+273.5 段共 1 069.3m 長(zhǎng),均使用DN3 000mm 頂管。

其中,BEDL01~BEDL02 長(zhǎng) 129m,坡度 0.72%;BEDL02~BEDL03 長(zhǎng) 220m,坡度 0.517%;BEDL03~BEDL04 長(zhǎng) 235.8m,坡 度 0.595% ;BEDL05 ~BEDL06 長(zhǎng) 219m,坡 度 1.473% ;BEDL06~BEDL07 長(zhǎng)265.5m,坡度0.5%。關(guān)于頂管深度,BEDL01 為 8.5m、BEDL02 為 8.5m、BEDL03 為 8.8m、BEDL04為 9.4m、BEDL05 為 9.4m、BEDL06 為 9.8m、BEDL07 為 8.5m。

根據(jù)沿線(xiàn)施工環(huán)境,為滿(mǎn)足頂管作業(yè)要求,本項(xiàng)目選擇土壓平衡法,管頂覆土6m(具體視實(shí)際情況靈活調(diào)整)。

2 頂管施工工藝

2.1 穿墻頂進(jìn)

頂管工藝流程中,出洞環(huán)節(jié)將對(duì)整體質(zhì)量造成直接影響,應(yīng)采取可靠的防控措施,以達(dá)到順利出洞的效果。本工程采取的施工方案是:前期準(zhǔn)備工作中在洞口預(yù)埋鋼盒,同時(shí)在該處增設(shè)止水鋼圈,在此基礎(chǔ)上設(shè)止膠圈。工具頭穿墻作業(yè)時(shí),應(yīng)形成合適的初始角(以5°為宜,方向朝上),目的在于避免工具頭下跌現(xiàn)象【1】;同時(shí),前部管子要與頂管機(jī)形成穩(wěn)定的連接關(guān)系。需增強(qiáng)頂管機(jī)的穩(wěn)定性,避免管子后移的現(xiàn)象。從具體原因來(lái)看,掘進(jìn)機(jī)主動(dòng)面的工作狀況較為特殊,該處的主動(dòng)土壓力相對(duì)較大,且明顯超過(guò)各類(lèi)摩阻力總和(源自管子周邊、導(dǎo)軌間等)。對(duì)此,使用鋼柱將管子牢牢頂住,以達(dá)到增強(qiáng)穩(wěn)定性、防止后退的目的。

2.2 正常頂進(jìn)

管道順利出洞后,便可進(jìn)入到正常頂進(jìn)環(huán)節(jié),此時(shí)除了頂進(jìn)作業(yè),還要兼并注漿施工。

每頂進(jìn)一節(jié),均要為下一段施工做好準(zhǔn)備,回縮千斤頂,并全面檢查各類(lèi)管路,將后續(xù)施工所需的管段吊至指定位置,調(diào)整好姿態(tài),設(shè)置接頭止水材料以及頂鐵,啟用油泵使其發(fā)生推進(jìn),具體工作量應(yīng)達(dá)到1 個(gè)千斤頂?shù)男谐蹋⒏鶕?jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整。若施工中出現(xiàn)設(shè)備故障,將對(duì)持續(xù)頂進(jìn)帶來(lái)阻礙,因此,工具頭的準(zhǔn)備要到位,土的數(shù)量要足夠合理。若因特殊情況而暫停頂進(jìn),恢復(fù)作業(yè)時(shí)必須對(duì)管路補(bǔ)漿。各階段頂進(jìn)速度不同,初始階段以慢速為宜,具體為20~50mm/min;待進(jìn)入到正常頂進(jìn)階段時(shí),可提升速度,使其達(dá)到50~150mm/min【2】。

2.3 測(cè)量與糾偏

頂進(jìn)作業(yè)時(shí),掘進(jìn)機(jī)頭是重要的裝置,其連接了光電接收靶。同時(shí),觀測(cè)臺(tái)上還安裝了激光經(jīng)緯儀,頂進(jìn)時(shí)該裝置將產(chǎn)生激光束,調(diào)整方向使其與管道中心線(xiàn)保持重合的關(guān)系,以此作為頂管導(dǎo)向。若掘進(jìn)機(jī)頭存在偏差,對(duì)應(yīng)的光電接收靶中心將發(fā)生變化,偏離預(yù)先設(shè)置的光斑中心,通過(guò)對(duì)偏移量的分析可以求得頂管機(jī)斜率。此時(shí),糾偏千斤頂組隨即運(yùn)行,在其作用下調(diào)節(jié)頂管機(jī)方向,以確保頂進(jìn)方向的準(zhǔn)確性。整個(gè)糾偏流程遵循循序漸進(jìn)的原則,使各管節(jié)逐步復(fù)位。需注意的是,必須避免強(qiáng)制糾偏行為。

2.4 觸變泥漿

從現(xiàn)階段的行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看,若要確保長(zhǎng)距離頂管效果,中繼環(huán)是最為基礎(chǔ)的裝置,此外還要從注漿工藝的角度入手,降低管材與土壤間所產(chǎn)生的摩阻力,經(jīng)過(guò)潤(rùn)滑、減阻后,有助于改善頂管效率低的問(wèn)題,頂距提升幅度可達(dá)到40%~70%。若要實(shí)現(xiàn)有效減阻,膨潤(rùn)土和水尤為關(guān)鍵,形成漿液后應(yīng)給予2h 的靜置時(shí)間。本次施工中,除了中繼環(huán)后面管段補(bǔ)漿的方法外,還引入了掘進(jìn)機(jī)尾部同步注漿工藝,在雙重作用下實(shí)現(xiàn)有效減阻。

2.5 中繼間接力頂進(jìn)

長(zhǎng)距離頂管的難度偏大,中繼環(huán)是尤為關(guān)鍵的裝置。根據(jù)頂管作業(yè)的特點(diǎn),伴隨距離的延長(zhǎng),對(duì)應(yīng)的管道摩阻力也表現(xiàn)出不斷提升的趨勢(shì)。若工作井結(jié)構(gòu)強(qiáng)度欠佳,則要在中繼環(huán)的作用下達(dá)到接力頂進(jìn)的效果。從中繼環(huán)的具體構(gòu)成來(lái)看,內(nèi)部適配了多臺(tái)小千斤頂,主要作用在于推進(jìn)前方的管子,結(jié)束此動(dòng)作后,在后一中繼環(huán)的作用下將其千斤頂縮回,最終長(zhǎng)距離管道則實(shí)現(xiàn)了“化整為零”,可分為多段依次頂進(jìn)。

2.6 頂管機(jī)頂入接收井

持續(xù)頂進(jìn)之下,若與接收井間距約為15m,作業(yè)者要重點(diǎn)關(guān)注頂進(jìn)軸線(xiàn)情況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)偏差并調(diào)整,確保工具管運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的合理性,使其能夠沿設(shè)計(jì)軸線(xiàn)有序運(yùn)行,最終到達(dá)預(yù)留洞。需注意的是,預(yù)留洞封門(mén)開(kāi)啟后易出現(xiàn)涌水現(xiàn)象,可對(duì)預(yù)留洞前方的土體采取處理措施,通過(guò)壓密注漿法實(shí)現(xiàn)有效加固。此外,井內(nèi)預(yù)留洞處還需要采取防水措施,即增設(shè)橡膠止水帶。

3 頂管工程造價(jià)及措施

3.1 頂管套價(jià)

主要考慮以下幾個(gè)方面:

1)中繼間設(shè)置:本項(xiàng)目中,由于長(zhǎng)距離頂管難度較大,通過(guò)中繼間的設(shè)置可實(shí)現(xiàn)分段頂進(jìn),該裝置具體位置為管段中部,設(shè)置在該處的環(huán)形小室內(nèi)。所用材料為鋼材,并增設(shè)千斤頂,從而達(dá)到傳遞頂力的效果。除理論計(jì)算結(jié)果外,還需綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況,在上述基礎(chǔ)上確定中繼間的設(shè)置方案,通常間距為100~200m。

2)泥漿池開(kāi)挖:出土泥漿暫存池與制備池是重要的組成部分,但其并未被列入頂管頂進(jìn)子目中,因此,在造價(jià)控制時(shí)應(yīng)注重上述2 方面內(nèi)容,避免漏項(xiàng)。

3)頂進(jìn)后座及坑內(nèi)設(shè)備安拆:因頂進(jìn)需求,涉及平臺(tái)、支撐等結(jié)構(gòu)的安拆作業(yè),各項(xiàng)操作均按一次考慮。部分項(xiàng)目中并未針對(duì)頂進(jìn)后座做出明確規(guī)定,此時(shí)可按如下方法:(管外徑+2m)×(管外徑+2m)×0.5m【3】。

4)觸變泥漿減阻:以每3 段管道為間距設(shè)置1 圈,各圈所對(duì)應(yīng)的觸變泥漿壓漿孔數(shù)量均為4 個(gè)。

5)其他:例如,土方外運(yùn)、現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)與照明等。

3.2 頂管井套價(jià)

主要考慮如下幾方面:(1)基層開(kāi)挖作業(yè)以及各類(lèi)墊層的施工;(2)腳手架工程,如安裝與拆卸以及模板工程;(3)澆筑混凝土;(4)磚封預(yù)留孔洞;(5)沉井下沉;(6)混凝土底板施工,后澆井壁;(7)洞口止水圈,坑內(nèi)臨時(shí)鋼梯;(8)永久性鋼爬梯。

3.3 頂管管徑的選擇

根據(jù)工程資料分析,在鋼筋混凝土頂管工程的主要費(fèi)用中,一般情況下,材料費(fèi)占工程總費(fèi)用60%~70%,對(duì)建筑工程的造價(jià)構(gòu)成影響顯著。合理拉制工程投資,應(yīng)重點(diǎn)拉制材料費(fèi)用。在頂管工程中,材料費(fèi)主要是鋼筋混凝土頂管費(fèi)用,而不同管徑鋼筋混凝土頂管工程造價(jià)相差較大,如表1 所示。

表1 不同管徑鋼筋混凝土頂管單價(jià)及工程綜合造價(jià)表

從表1 可知,伴隨頂管管徑增大、管壁變厚、管壁鋼筋含量增加,頂管材料價(jià)格大幅上漲。因此,實(shí)際工作中需要設(shè)計(jì)人員通過(guò)統(tǒng)籌規(guī)劃、精心布置,充分利用頂管的內(nèi)部空間,在滿(mǎn)足工程要求的前提下盡量減小管徑,節(jié)約工程管材的費(fèi)用,從而控制造價(jià)。

3.4 工作井、接收井的位置及數(shù)量確定

工作井、接收井位置及數(shù)量的確定直接影響工程投資。增加1 個(gè)工作井投資約增80 萬(wàn)元,而盲目減少工作井?dāng)?shù)量將造成兩井之間的距離過(guò)長(zhǎng),需增加中繼間數(shù)量,從而增加頂管施工摩擦力,導(dǎo)致施工時(shí)需要分級(jí)推進(jìn),加大施工難度,甚至可能導(dǎo)致施工無(wú)法進(jìn)行,反而增加工程造價(jià)。按照現(xiàn)行的工程造價(jià)定額,不同級(jí)別施工費(fèi)用不同,人工費(fèi)及機(jī)械費(fèi)隨施工級(jí)別的增加而增加。按照現(xiàn)行定額:一級(jí)頂進(jìn)人工和機(jī)械費(fèi)增加36%,二級(jí)頂進(jìn)人工和機(jī)械費(fèi)增加64%,三級(jí)頂進(jìn)人工和機(jī)械費(fèi)增加215%,四級(jí)頂進(jìn)人工和機(jī)械費(fèi)增加280%。因此,要綜合考慮工作井位置及數(shù)量,做到既減少工作井?dāng)?shù)量,又不增加頂管推進(jìn)的難度,減少頂管推進(jìn)所增的人工及機(jī)械費(fèi)用,實(shí)現(xiàn)2 種工程量最佳結(jié)合點(diǎn),減少工程造價(jià)。

3.5 工程支護(hù)樁型選擇及樁長(zhǎng)的準(zhǔn)確計(jì)算

由于土壤天然含水率高、孔隙比大、壓縮性高、地基承載力小,工程需進(jìn)行地基處理。工作井及接收井外圍需布置1~2層支護(hù)樁、底部布置樁基以加固地基,防止施工期間出現(xiàn)回淤現(xiàn)象及工作井過(guò)度下沉,確保工程質(zhì)量及周邊道路等建構(gòu)物的安全。目前,工程常用水泥攪拌樁、水泥旋噴樁、鋼混凝土灌注樁作為工程支護(hù)樁和加固地基。

4 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)距離頂管的工作量較大,要結(jié)合施工情況選擇合適的頂管技術(shù);造價(jià)控制工作中,應(yīng)高度注重設(shè)計(jì)階段,從施工效果、安全等方面考慮,綜合比選后確定最具經(jīng)濟(jì)效益的方案,從而減少工程項(xiàng)目成本,提高投資效率。

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