山西省工业设备安装集团有限公司 山西太原 030032
摘要：本工程位于运城市老城区区域，施工区域地下管线繁多、复杂，障碍物多，同时与雨污分流过程交叉作业，在同一施工段存在五家不同作业单位，为我方开挖及安装都带来了极大的挑战。本工程采用管涵内穿管的方式进行施工，管涵有2处，分别为铁路处涵洞开挖深度4.5m，长26m；常硝渠处开挖顶管，长度46m。施工中管涵间密封及开挖降水均需严格控制。如何保证在如此复杂的环境下确保沟槽开挖、管道安装的安全性成为工程的重点、难点，这就是本此立项的目的，也是意义所在。
关键词：复杂地质条件；大管径热力管道；穿管技术要点
1降水施工
1.1根据施工现场情况，排水箱涵基础土方开挖至现状地面以下3m，经现场勘察，地下水位处于地表下3m以下，说明地下水位较高，与地质报告基本相符，因现为枯水季节，考虑雨期等因素，综合多方意见，为确保排水箱涵地下施工安全，决定采用开挖15m深井点降水施工。地下水位降至作业面标高下3m时，进行土方开挖施工。设置降水井4口，井深15m，井直径300mm，井内设直径200mm无砂管及过滤石子，并采用污水泵将水排放至市主污水管道。
1.2降水施工流程
井点定位放线→挖井口→钻机就位→钻孔→回填井底砂垫层→吊放井管→回填井管与孔壁间的砂石过滤层→洗井→井管内下设水泵、安装抽水控制电路→试抽水→降水井正常工作。
1.3封井
封井采用粘土球法：将预先准备好的半干的粘土球迅速投入到已提出泵的降水井中，直至井口，必要时井口采用混凝土封死，混凝土中应掺加速凝剂，以加快凝结速度。
2地基处理
地基处理采用三七灰土换填的方式进行处理，处理深度不小于1.5m。
3基坑开挖
基坑开挖采用分阶开挖的方式进行（分三阶），首先开挖深度为3米，开挖完成后在基坑四壁做厚度为300mm的钢筋混凝土护壁，之后进行二次开挖，开挖至6米深时，在第二阶段四壁做厚度为300mm的钢筋混凝土护壁。最后在第三阶段开挖至9.5米深，同样做厚度为300mm厚的钢筋混凝土护壁并同时浇筑工作井。在四周护壁完成之后且混凝土强度达到以后，进行顶管作业。
4顶管施工
4.1管道安放
本工程采用25t汽吊下管，下每节管子要检查管节的高程和导向，看其是否符合设计要求，检查管节是否完全贴卧于导轨上。先在插头上安装好密封圈,在传力面上用胶粘剂粘贴胶合板。
4.2挖土
顶管施工采用人工挖土，挖土时使用短把小平镐、短把小铁锹等小型工具。孔内挖出的土，通过管道用小车人工推出至工作井内后采用25t汽车吊提升到地面。顶管出土需在现场临时堆放，堆放时离井边不小于3m，堆土高度不大于2m，采用钢管防护，土方要及时运走。不得堆土过多。
4.3管道顶进
（1）顶进时要坚持“先顶后挖，随顶随挖”的原则。事先应检查顶铁安装是否平直，以防顶进时产生偏心荷载。顶进利用千斤顶出，靠在后背不动的情况下将被顶进管子推向前进，其操作过程如下:
1）安装好顶铁并挤牢，管前端已掏挖一定长度后（20㎝），启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管推向一定距离。
2）停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。
3）掏挖取土，添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。
4）卸下顶铁，下管，接下一节管。
5）重复上一工艺流程，直至全段贯通。
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（2）管道顶进速度符合下列要求：
1）初始顶进（5m）速度控制在10mm-20mm/min；
2）正常顶进时，顶进速度控制在20mm-30mm/min，出土量控制在理论出土量98%-100%。
（3）管前挖土要求：
1）在道路以及桥下，管周不得超挖，并随挖随顶。
2）在一般顶管地段，在管周上面允许超挖15mm，下面135 度范围内，不得超挖。
4.4顶进偏差的校正
管道顶进过程中，遵循勤量测、勤纠偏、微纠偏的原则，当测量发现偏差在10～20mm 时，采用超挖纠偏法，即在偏向的反侧适当超挖，在偏向侧不超挖，甚至留坎，形成阻力，施加顶力后，使偏差回归。纠偏校正应缓缓进行，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调。
为有效控制地面出现沉降偏差，工具管必须始终切进土内，严禁超挖，以防止发生土体坍塌事故。
当偏差大于20mm 时，采用千斤顶纠偏法，当超挖纠偏不起作用时，用小型千斤顶顶在管端偏向的反侧内管壁上，另一端斜撑在有垫板的管前土壁上，支顶牢固后，即可施加顶力。同时配合超挖纠偏法，边顶边支，直至使偏差回归。
4.5进洞、出洞
（1）进洞时，要严格控制进洞时的顶进偏差。中心偏差不得大于20mm，高低偏差宜抛高5～10mm。掘进机就位后，将机头垫高5mm，保持出洞时掘进机有向上的趋势。若达不到上述要求，拉出工具管，作第二次进洞。顶进初始阶段的顶进质量对后续顶进的管道轴线等有重要的影响。
（2）顶管进洞时，在接收坑内应预先安置枕垫和滚筒。
5穿管施工
采用25T吊装车吊装，吊下第一根管后，再吊下第二根管，进行组对焊接，焊接完毕探伤合格后进行防腐，全部完成后在箱涵另一端采用卷扬机对管道进行拖拽，然后再穿入第三根管。反复操作直至管道全部穿入。
6吹砂回填
6.1为保证钢管外壁的防腐，本次吹砂工程采用中砂。本次工程泥砂浆稠度为40%左右，以保证中砂在水中的悬浮。在吹砂过程中，将水和泥砂按比例同时注入池中，并同时进行机械搅拌，以保证混合物的均匀。
6.2在混凝土管道中设一道砂袋挡土墙，墙高度为混凝土管内径的3/4，待本段吹砂完毕后，再设下一道挡土墙。砂袋采用透水性良好的土工材料，以利于存在泥砂中的水能顺利快速渗出。
6.3吹砂施工：用四台4寸泥浆泵分别从两头和中间（中间分别向两头方向吹砂）将混合物吹向管道内，每个施工段均需多次吹砂，视排水情况可适当调整时间间隔，以保证回填泥砂中的含水量达到最小，泥砂沉淀后密实度达到最大。
6.4封堵：当最后一段吹砂完毕后，将混凝土管道口用1米厚的钢筋混凝土进行封堵，并在其上部预留一个吹砂孔和一个注浆孔，注浆孔同时也可起到排水孔的作用。在吹砂孔进行最后一次吹砂后，将吹砂孔密封。
7注浆施工
因最后一次吹砂完毕后，管道内还有一定的缝隙，且还含有少量的水无法排出，为填补缝隙并吸收其中所含的少量水，需在注浆孔中加压注入素水泥浆。
注浆所用水泥为32.5普通硅酸盐水泥，水灰比为1:1左右，注浆压力为1.5MP左右。
注浆完毕后，将注浆孔进行密封。
8过高压线吊装
采用80t轮胎式吊车进行管道吊装作业，利用其更长的臂越过高压线进行管道吊装。在吊装前，将周边影响吊装的障碍物（如树枝等）全部清理完成。吊装时间选择在白天，由专业起重工、管工、技术员进行配合作业。
总之，本文以大管径热力管道为研究对象，通过理论分析揭示了热力管道管一土之间的相互作用关系，建立大管径热力管道的受力及稳定性，得到了不同埋深、不同管径、不同运行温度、不同外部土体作用下，描述了砂砾地层中热力管道与周围土体间的相互作用关系，为该地质条件下非开挖施工的大管径热力管道的穿管技术提供了新的研究方法和设计依据。
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论文作者:刘鑫
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年17期
论文发表时间:2019/11/22
标签：管道论文; 热力论文; 偏差论文; 作业论文; 管径论文; 混凝土论文; 注浆论文; 《建筑学研究前沿》2019年17期论文;