中铁六局集团呼和浩特铁路建设有限公司 内蒙古呼和浩特 010050
摘要：在铁路既有线站场改造施工过程中，站场给排水系统管网常常需要穿越铁路既有线，由于既有线站场改造施工的特殊性，当需要穿越铁路既有线铺设给排水管道时，无法采用开槽埋管的方式铺设，需要在保证行车安全及轨道线路状态良好的前提下采取顶进钢制防护套管的施工方法。
本文结合集宁南站改造工程中客车上水栓系统给排水管道穿越铁路既有线时实际施工情况进行阐述，从工作坑开挖、设备安装、顶进作业、管节焊接等方面详细描述了穿越铁路既有线顶管作业施工工艺。
关键词：既有线；管道顶进
1.工程概况
集宁南站为既有给水站，站场给排水改造工程主要有客车上水栓系统的给水、排水管网、设备井室及室外地下式消火栓，主要施工内容为新建2、3道，新建4、5道间客车上水栓，并且将既有6、7道，1、2道间客车上水栓接入新管网系统。
集宁地区土壤最大冻结深度为 1.84m，给水管道主管采用DN200PE管道（1342米），设计要求管顶覆土不小于2.04米，排水管道采用DN200HDPE双壁波纹管（1294米），排水管管底埋深不应小于1.69米，需穿越铁路既有线共5处，最长距离36米，最短距离6米，管道穿越铁路既有线外设φ800mm防护钢管。
2.管道顶进施工工艺流程
管道顶进施工工艺流程：测量放线→工作坑开挖→设备安装→管道顶进→管道焊接→接口防腐→设备拆除→给排水管道安装→管道试压→工作坑回填
2.1工作坑的位置选择与开挖
依照设计管线平面图、水准测量控制点，实地放样出管道中心线，既有线站场改造施工多方交叉作业，施工场地狭小，顶管工作坑的位置选定应结合现场环境，避免交叉作业干扰，考虑出土方法和提升机安装位置以及下管吊车的作业位置而选定，管道顶进作业最好逆坡前进。
集宁地区最大冻深1.8m，依据设计要求管道覆土厚度计算基底高程，确定顶管工作坑的开挖深度，做好测量记录。
结合顶进管径大小、顶进管节长度、开挖深度、顶管设备大小、土质情况、地下水情况以及支撑材料等情况确定工作坑的开挖断面，画出工作坑开挖线，做好安全防护措施，本次作业顶进管径大小为φ800mm，依照作业现场环境将顶进管节长度定为2米1节。
采用1m³反铲挖掘机开挖顶管工作坑，人工配合修整基底及边坡，基底高程允许偏差-50~0mm，基底应处理密实平整，以保证足够的承载力。
工作坑开挖完成后，顶管作业采用工作坑壁的原状土做后背墙，若后背顶力不够时则需要采取加固措施，当无原状土做后背墙时，则需要设计人工后背墙。
2.2顶进设备的安装
后靠背安装：先将钢道板安装基坑后部，安装时钢道板必须大致垂直，钢道板与后部土体的间隙采用C20混凝土灌实；在钢道板前铺10CM厚的横木方一道，再加竖木方一道，然后安装铁板后靠背，铁板后靠背必须保证两垂直（与水平面垂直的同时并且与管道轴线垂直），其偏差不得大于2mm。
导轨安装：采用钢制材料12#轨道钢制作导轨，两根导轨要保证平顺并且光滑，满足刚度、稳定性的要求焊接牢固。
导轨安装必须保证等高、平行、两头宽度一致，标高符合设计要求，纵向坡度与管道设计坡度一致，误差不得大于2mm，导轨方向必须保证与管道轴线一致同时与后靠背垂直，安装牢固，不得在使用中产生位移，并经常检查校验。
油压千斤顶、液压站安装：顶进管道作业的两只300T油压千斤顶安装在距管底高度1/4~1/3管径位置处，其方向必须与管道轴线一致，与管道中心线平行、对称安装固定，使其作用力合线与管道中心线重合，然后用高压油管与液压站连接调试到两千斤顶同步行走，千斤顶选择需保留适当的顶力储备。
顶铁清理：清除顶铁与顶铁、顶铁与导轨、顶铁与千斤顶接触面的泥土和油污，安装的顶铁轴线应与管道轴线平行、对称，并在顶铁与管口之间放置缓冲材料作为衬垫。
2.3管道顶进作业
管道顶进作业采用人工边挖土边顶进的方法进行施工。
人工掏土尺寸根据土质情况确定，由上而下分层挖土，管下部135°范围内不得超挖，管顶以上超挖量不得超过1.5cm，人工掏土距离不得超出管前0.5米，作业后期，当顶进管道距离较长时，管内需采取通风措施。
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顶进前对设备进行全面检查，经过空负荷试运转后，确保具备条件后开始顶进，控制顶进开始和接近顶完时缓慢进行，作业时所有作业人员撤出工作坑，并随时观察千斤顶、油泵、顶铁工作情况有无异常，严禁千斤顶作业时，作业人员停留在顶铁上方或侧面，避免意外受伤。
管道顶进过程中行程不足时采用加顶铁的方法进行管道顶进，更换顶铁时优先使用大长度顶铁，并在拼装后锁定。
整个管道顶进过程应当连续作业，应故暂停时需要做防护处理已防止管前塌方。
整个过程中，要时刻保持与驻站联络员联系，掌握列车运行情况，及时顶进，当列车经过时，掏土人员必须立即撤离，严禁在列车经过时继续掏土。当发生塌方要迅速组织人员抢修加固，当影响行车安全时，要及时通知运营部门。
2.4顶进过程中高程和中心控制
整个顶进过程中，随时进行高程和中心的测量，在第一根管关节顶进土层和顶出土层过程中，每顶进30cm测量不少于一次，正常顶进时，每前进100cm测量不少于一次，根据测量结果分析偏差原因和发展趋势，以及时采取措施调整纠偏，严格控制管道前进方向。纠正偏差时，应当增加测量次数，过程中做好测量记录。
当需要纠偏时应在顶进过程中进行，严禁在静止状态下实施纠偏。钢管的刚度大，一般不易改变其顶进方向，故采用在顶进过程中勤测勤纠的方法，角度越小纠偏成型越好，否则会造成较大的偏差。纠偏采用偏差方向增加阻力并在相反方向进行适当的土方超挖的方法进行。
2.5控制地面沉降的措施
掏土工作面的塌方是造成地面沉降的主要原因，控制地面沉降首先要严格控制超挖，尽量避免大角度纠偏，严格遵守操作规程，同时保证管顶覆土层不小于2.5倍的管径。
2.6管节焊接与接口防腐
钢管组对：当第一根管节顶进到位后由25吨汽吊吊装第二支钢管到基坑安装就位进行组对，钢管组对前清除管端10mm范围内的油污、油漆等杂物，并用磨光机清除铁锈、毛刺等，钝边、坡口及盖面焊压边部分打磨出金属光泽；管道组对两管口螺旋焊缝错开间距≥100mm，组对时两管口应留置2~3mm的均匀间隙每间隔20CM点焊固定，管口组对的错边量应均匀分布在整个圆周上，且错边量不得大于2mm；管口组对完毕，经过复查确认合格后方可进行焊接。
钢管焊接：钢管采用双面分层手工焊工艺，分层焊接时，不能在施焊层以外的坡口上引弧，更不允许在坡口以外的管壁引弧，接地线与管子接合牢固；焊道的起弧或收弧应相互错开30mm以上，焊接起弧在坡口内进行，焊接前每个引弧点和接头必须修磨，在前一焊层全部完成后，开始下一焊层的焊接；根焊完成后，用角磨机修磨、清理根焊外表面熔渣、飞溅物、缺陷及焊缝凸高，修磨不得损坏管表面的坡口形状；各焊道应连续焊接，并使焊道层间温度达到规定要求，焊口完成后，必须将接头表面的飞溅物、熔渣等清理干净；管口焊接焊缝表面不允许有裂缝、气孔、夹渣、溶合性飞溅现象。
接口防腐：外防腐采用二度高分子底漆和二度高分子面漆，内防腐采用三度高分子饮水油漆，接口防腐前必须清除管口的焊渣、油污、铁锈等污物并用干抹布擦净。
2.7设备拆除
设备拆除：当一条穿越既有线管线顶进作业完成后即进行设备拆除工作，所有设备拆除时必须清理干净，同时将顶管管口作临时封堵。
2.8防护钢管内管道安装与管道试压
管道安装：整个防护钢套管顶进作业完成后，及时安装套管内给排水管道，封堵防护套管端口。
管道试压：管道顶进作业结束后两头各焊接一块20mm厚的钢闷板并设置好进水口和排气口，灌水浸泡24小时后，进行水压试验。
2.9顶管工作坑回填
管道试压合格后回填顶管工作坑，采用机械填土，人工分层夯实回填，每层虚土厚度不得大于40CM，严禁带水回填。
3.结束语
就目前而言，管道顶进施工技术是站场改造穿越铁路既有线的一项最要技术，能够在保证行车安全及轨道线路状态良好的前提下保质保量完成施工任务，提高施工进度，从而使自己的企业在竞争中处于有利地位。
参考文献：
[1]《铁路给水排水工程施工质量验收标准》TB10422-2011 J 1192-201
[2]《工业金属工程施工及验收规范》GB50235-97
[3]《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98
[4]《穿越道路管道顶进施工技术指南》；中国建筑出版社
论文作者:车春利
论文发表刊物:《基层建设》2016年4期
论文发表时间:2016/6/13
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