摘 要

對城市天然氣高壓管道汾河不良地質(zhì)的穿越方案進(jìn)行比選，對推薦采用的頂管穿越方案進(jìn)行設計計算，分析施工難點(diǎn)及解決措施。

 摘　要：對城市天然氣高壓管道汾河不良地質(zhì)的穿越方案進(jìn)行比選，對推薦采用的頂管穿越方案進(jìn)行設計計算，分析施工難點(diǎn)及解決措施。

關(guān)鍵詞：天然氣管道；  穿越河流；  大開(kāi)挖；  定向鉆；  頂管

Comparison of Design Schemes for Pipeline Crossing Fenhe River and Solutions to Construction Difficulties

Abstract：crossing schemes for Fenhe River with adverse geological condition by high-pressure city gas pipeline are compared．The design calculation of the proposed pipe-jacking crossing scheme is performed．The construction difficulties and solving measures are analyzed．

Keywords：natural gas pipeline；crossing river；big dig；directional drilling；pipe jacking

 

1　工程概況

穿越汾河段管道公稱(chēng)直徑為800mm，穿越處位于太原市西北側，方向基本為東西向。東側為濱河東路(兼東側堤壩)，西側堤壩為土路，兩岸堤壩外均為農田且標高基本一致，整體地勢呈“U”形。河床底部標高約為789.80m，比兩側農田低約15m。根據建設時(shí)間安排，本次穿越允許最長(cháng)施工時(shí)間為6月至11月，累計時(shí)間約180d。

穿越處場(chǎng)地地貌單元位于太原汾河現代河床及一、二級階地。地質(zhì)裸露處均以卵石為主，卵石顆粒較大，粒徑以100mm為主，個(gè)別有400～600mm。地質(zhì)情況從上至下依次為：素填土層、粉土層、細中沙夾卵石圓礫層、卵石層、粉砂、細沙、粉砂層、卵石層(未揭穿)。地質(zhì)狀況見(jiàn)圖1。

 

實(shí)測地下水穩定水位埋深在地面下13.00～13.10m，穩定水位標高在791.12～791.24m。穿越處汾河設計洪水頻率為百年一遇，防洪評價(jià)報告顯示，河床水面處沖刷深度為9.24m。管道需在沖刷深度1.0m以下穿越。

2　穿越方案比選

根據地勘資料及防洪評價(jià)要求，結合目前國內天然氣管道穿越施工水平，可考慮的穿越方式有大開(kāi)挖、定向鉆、頂管穿越三種方式[1]。

2.1　大開(kāi)挖穿越方案

①方案介紹

大開(kāi)挖穿越方案涉及兩部分工程內容：一是頂管穿越濱河東路；二是大開(kāi)挖穿越河床及兩側階地、堤壩。

頂管穿越濱河東路長(cháng)約90m，頂管頂進(jìn)坑設置于濱河東路東側，接收坑設置于濱河東路西側。頂進(jìn)坑及接收坑標高控制在796.00m左右，即頂進(jìn)坑深度約8m，接收坑深度約6m。穿越層地質(zhì)情況為粉土層及細中沙夾卵石圓礫層。

大開(kāi)挖穿越河床長(cháng)度約210m，穿越兩側階地及堤壩長(cháng)度約110m。其中河床穿越采用圍堰導流法分兩段施工，管溝深度按照12m考慮。由于溝槽深、土質(zhì)差，所以管溝開(kāi)挖擬采取三階放坡開(kāi)挖方式，從上至下垂直方向放坡深度依次為5m、4m、3m，放坡比控制在1：1.5，底部管溝寬度按5m考慮，兩坡之間水平作業(yè)面按7m控制。經(jīng)過(guò)計算，溝槽頂部寬度達到69m。本方案擬采取大口井降水措施，井點(diǎn)沿管溝兩側各設2條降水帶。距管溝上坡腳5m處布置第一道降水帶，距管溝上坡腳10m處布置第二道降水帶。井點(diǎn)間距5m，降水井直徑為600mm，井深為25m。

②施工難點(diǎn)及不確定問(wèn)題

a．為保證施工安全，管溝分階梯開(kāi)挖過(guò)程中可能需要配以鋼板樁以保證施工安全；

b．由于開(kāi)挖地質(zhì)透水性強，地下水位高，且目前流速及流量不詳，若操作過(guò)程中大口井降水措施不佳，需考慮采用造價(jià)更高的閉水帷幕施工工藝；

c．施工過(guò)程需隨時(shí)注意當地天氣，若遇連續降雨河床水位上升過(guò)高，需及時(shí)撤離人員及機具。

③施工周期及保障性

施工周期175d，但不包含雨季時(shí)間，因此周期保障性很差。

④工程造價(jià)

工程概算約3600×104元。

⑤協(xié)調難度

由于開(kāi)挖穿越管溝寬度接近70m，對河道破壞較嚴重，周邊濕地環(huán)境影響大，協(xié)調及批復難度很大。

2.2　定向鉆穿越方案

①方案介紹

本段適合定向鉆穿越的地層僅為粉砂、細沙、粉砂層，該層層厚在12～12.4m。但出、入土兩端的圓礫及卵石層無(wú)法避免，可考慮的處理措施主要有套管隔離、注漿固結、開(kāi)挖換填三種。由于地下水位高，且地層滲水性強，厚度大，大面積、長(cháng)距離注漿固結施工時(shí)漿液極容易流失；圓礫及卵石層的底層分布位置及深度決定開(kāi)挖換填及排水工程量巨大，考慮施工的難易程度及工期，注漿固結與開(kāi)挖換填兩種措施不予考慮。

根據目前國內類(lèi)似地質(zhì)成功的定向鉆穿越工程，考慮在出、入土兩端的圓礫及卵石層夯鋼套管的方式，采用導向孔對穿工藝施工，這也要求出、入土側的彈性敷設段必須在粉砂、細沙、粉砂層12m左右的厚度范圍內，因為套管內基本無(wú)法實(shí)現鋼管的彈性敷設。

目前國內定向鉆夯鋼套管穿越卵石層的長(cháng)度一般都在200m以?xún)?，綜合考慮地層地質(zhì)情況、已實(shí)施夯管長(cháng)度限制等因素，經(jīng)過(guò)試算，確定本穿越方案設計參數如下：穿越管道水平段管底位于粉砂、細沙、粉砂層底部，標高755.87m；東側入土點(diǎn)位于濱河東路東側，與底部水平段管底標高相差約47m，入土角為8°，西側出土點(diǎn)位于西堤壩西側，與底部水平段管底標高相差約47m，出土角為8°；曲率半徑取1200D(D為穿越管道外直徑)；穿越長(cháng)度為814m(自?xún)蓚忍坠苓吘壧幱?/span>)。在此設計參數下，兩側夯管長(cháng)度均為198m，采用DN 1200mm鋼管。

該方案套管兩側需進(jìn)行場(chǎng)地取土平整，取土深度約10m。平整后場(chǎng)地作為夯管及定向鉆施工場(chǎng)地。兩側占地各約需要70m×70m。

②施工難點(diǎn)及不確定問(wèn)題

a．兩側卵石層穿越需各夯進(jìn)鋼套管198m，且卵石層顆粒較大，施工難度極大，風(fēng)險極高；

b．導向孔鉆探所需精度高，彈性敷設段穿越孔塌方風(fēng)險大；

c．受地層地質(zhì)限制，參數選取基本沒(méi)有附加量，整體對施工精度及地勘資料準確性要求很高。

③施工周期及保障性

施工周期160d，由于兩側鋼套管夯進(jìn)難度極大，周期保障性極差。

④工程造價(jià)

工程概算約2800×104元。

⑤協(xié)調難度

施工協(xié)調難度較小。

2.3　頂管穿越方案

①方案介紹

頂管穿越方案擬采用GB 50423－2013《油氣輸送管道穿越工程設計規范》中的泥水平衡法將頂管頂進(jìn)坑及接收坑分別設置在汾河堤壩兩側，一次性穿越汾河河床及兩側堤壩。

方案擬將頂進(jìn)坑設置于濱河東路東側，距路邊約50m；接收坑設置于汾河西岸西側，距現狀河西側堤防堤腳約50m。穿越長(cháng)度為490m。頂管頂進(jìn)坑平面尺寸為14m×7m，接收坑尺寸為13m×5m。頂管采用DN 1500mm鋼套管。穿越段管道底部標高根據防洪評價(jià)要求需控制在777.0m左右。對應兩邊頂管坑深度達到28m，由于頂管坑尺寸不大，此深度將導致基坑施工難度極大?？紤]兩側頂管坑地質(zhì)情況，本方案擬將兩側素填土層與粉土層共計約10m高程進(jìn)行清土平整，降低基坑深度至18m，同時(shí)平整出兩側施工作業(yè)場(chǎng)地。其中頂管頂進(jìn)坑一側清土場(chǎng)地約70m×60m，頂管接收坑一側清土場(chǎng)地約30m×25m。

②施工難點(diǎn)及不確定問(wèn)題

a．兩側基坑制作難度大，須采取有效的防漏漿、塌孔措施；

b．須做好洞口的密封處理，確保鋼套管內的施工作業(yè)安全；

c．頂進(jìn)過(guò)程可能會(huì )遇到大型孤石：

d．鋼管頂進(jìn)距離長(cháng)，且在汾河下頂進(jìn)，軸線(xiàn)精度要求高。

③施工周期及保障性

施工周期150d，但考慮兩側基坑施工難度，周期保障性一般。

④工程造價(jià)

工程概算約3300×104元。

⑤協(xié)調難度

施工協(xié)調難度較小。

2.4　方案比選

綜合考慮施工實(shí)施難度、施工周期及保障性、工程造價(jià)、環(huán)境影響、協(xié)調難度等方面，通過(guò)分析比較可以看出，大開(kāi)挖方案存在主要問(wèn)題是施工過(guò)程中不確定性大，在雨季時(shí)基本需要停工并撤離機具，周期保障性很差，且協(xié)調批復難度很大，造價(jià)最高；定向鉆方案雖然造價(jià)相對較低，但兩側鋼套管夯進(jìn)距離長(cháng)，在國內極少見(jiàn)，施工風(fēng)險非常大，成功率低，因此其施工周期保障性是最差的；頂管方案施工難度綜合比較最小，造價(jià)介于大開(kāi)挖及定向鉆方案之間，周期保障性相對較好。綜合上述考慮，推薦采用頂管穿越方案。

3　頂管穿越設計與計算

本工程采用泥水平衡法頂管施工，是一種全斷面切削土體，以泥水壓力來(lái)平衡土壓力和地下水壓力，并以泥水輸送棄土的機械自動(dòng)化頂管施工法。頂管施工時(shí)，位于頂進(jìn)管道最前端的頂管機刀盤(pán)不斷轉動(dòng)，進(jìn)泥管不斷供應泥水，排泥管不斷將混有棄土的泥水排出泥水艙，頂進(jìn)管道由位于頂進(jìn)坑的頂鎬頂進(jìn)。當頂進(jìn)一定距離時(shí)，放置中繼站負責將前端頂進(jìn)管道繼續頂進(jìn)，后續頂進(jìn)管道則仍由頂鎬頂進(jìn)。

本次頂管穿越方案主要設計內容包括頂管頂力的計算及頂管機具選取、后背設計、頂管頂進(jìn)坑與接收坑的設計三大部分內容。

3.1　頂管頂力的計算及頂管機具選取

①頂管頂力的計算

確定機械頂管總頂力，使用經(jīng)驗計算公式：

Fp=pDoLfk+Ff

Ff=p/4Dg2p

式中Fp——總頂力，kN

Do——頂進(jìn)管道外直徑，m，取1.626m

L——頂距，m，取500m

fk——管道外壁與土的單位面積平均阻力，kN／m2，取13kN／m2

Ff——頂管機的迎面阻力，kN

Dg——頂管機外直徑，m，取1.62m

p——泥水倉壓力，kPa，取100kPa

計算得總頂力為33410kN。

②頂管機具的選取

考慮到頂進(jìn)施工過(guò)程中的注漿減阻效果，根據經(jīng)驗設定減阻效果為40％，則所需總頂力為20046kN。

實(shí)際施工過(guò)程中選用的頂鎬設備為4臺200t的頂鎬(每臺頂稿最大輸出頂力為1960kN)，最大輸出頂力為7840kN，小于所需的總頂力20046kN，需設置中繼站(采用整套成品設備)。中繼站頂力按輸出最大頂力80％考慮，第一個(gè)中繼站設置在頂管機后方80m處，承擔頂管機迎面阻力及第一段管道的摩擦阻力，以后每140m安裝一個(gè)中繼站，僅承擔管道摩擦阻力，共計安裝三個(gè)中繼站。

頂管機選用日本RASA DN1500泥水平衡礫石頂管掘進(jìn)機，該機具在包頭市供水管道黃河穿越及北京市燃氣管道懷密路穿越等類(lèi)似地質(zhì)穿越中得到了成功的應用，其主要特點(diǎn)如下。

a．適應土質(zhì)廣，特別適用于卵、礫石層，刀盤(pán)全部采用滾刀，可對粒徑很大的卵、礫石進(jìn)行有效破碎。全斷面切削，旋轉一周，可全斷面強力切土。

b．地面沉降小，土倉所反映的土壓力與頂管機所處土層的土壓力一致，不存在壓力差，能達到真正的壓力平衡，施工后地面沉降小。

c．采用了國際上較先進(jìn)的儀器儀表，操作容易，動(dòng)作靈活，直觀(guān)可靠。

頂管機外直徑1620mm，刀盤(pán)切削外直徑1640mm，刀盤(pán)轉矩180kN·m，22kW驅動(dòng)電機2臺，刀盤(pán)轉速2.5r／min。

3.2　后背設計

最大后背寬度的計算式為：

b=F/F1

F1=1/2gh2tan2(45°+f/2)+2fchtan(45°+f/2)

式中b——最大后背寬度，m

F——頂管中的最大頂力，kN，取7840kN

F1——土壤的總被動(dòng)土壓力，kN／m

g——土壤容重，kN／m3，取19.04kN／m3

h——后背高度，m，取12.2m

f——土壤的內摩擦角度，(°)，取18.85°

fc——土壤粘聚力，kN／m2，取18.25kN／m2

經(jīng)過(guò)計算F1為3392.16kN／m，b為2.31m。

設計采用鋼質(zhì)后背，實(shí)際寬度為4.0m，可以充分滿(mǎn)足施工需要，保證安全頂進(jìn)施工。

3.3　頂管頂進(jìn)坑及接收坑的設計

由于本工程地下水位較淺，地下含水層為卵石層，滲透性強，厚度大，且地基土為中密一密實(shí)，因此進(jìn)行截水帷幕施工時(shí)漿液容易流失，這也是基坑設計需要解決的主要問(wèn)題。參考類(lèi)似地質(zhì)工程基坑的設計經(jīng)驗，本工程基坑采用外圍多重旋噴樁截水帷幕加內圍灌注樁支護的方式，解決基坑的截水問(wèn)題。

根據施工機具及操作要求，頂管頂進(jìn)坑平面尺寸為14m×7m(長(cháng)×寬)，頂管接收坑平面尺寸為13m×5m(長(cháng)×寬)；基坑底表面至頂部高度為18m?；拥臉痘?、底板及基坑內支撐設計如下。

①樁基設計

a．采用混凝土鉆孔灌注樁支護，樁直徑0.8m，樁深24m。

b．灌注樁外側為3排高壓旋噴樁截水帷幕：其中前兩排高壓旋噴樁，樁直徑0.8m，樁深22m，相鄰樁相互咬合；第三排為樁直徑0.8m，樁深12m，相鄰樁相互咬合。

c．頂進(jìn)坑入洞口做加固高壓旋噴樁咬打截水帷幕，加厚層寬6m，長(cháng)4m，高為頂進(jìn)管道中心線(xiàn)上下各3m。

d．頂進(jìn)坑后背做u形加固高壓旋噴樁咬打截水帷幕，寬15m，厚6.4m，高12m。

e．接收坑頂管出洞口做加固高壓旋噴樁咬打截水帷幕，加厚層寬6m，長(cháng)6m，高為套管中心線(xiàn)上下各3m。

②底板設計

底板自上而下依次采用0.8m厚鋼筋混凝土層，1m厚碎石墊層，3.5m厚高壓旋噴樁防滲層設計方案。

③內支撐設計

a．灌注樁頂部為鋼筋混凝土冠梁，冠梁寬800mm，厚400mm，底部與灌注樁緊密貼合。

b．基坑內支撐采用H型鋼和無(wú)縫鋼管，設有水平支撐與斜撐。

水平設置三層支撐，第一層距冠梁頂4.0m，第二層距第一層5.0m，第三層距第二層5.0m。三層支撐長(cháng)邊均采用HW 400×400 H型鋼，短邊第一層采用HW 300×300 H型鋼，第二、三層采用HW400×400 H型鋼。

斜撐采用D 351×16無(wú)縫鋼管。

4　施工難點(diǎn)及解決措施

4.1　灌注樁鉆孔難點(diǎn)及解決措施

本工程灌注樁鉆孔難點(diǎn)集中在卵石層鉆孔技術(shù)問(wèn)題：如何防止漏漿、如何防止卵石層坍孔、如何提高卵石層鉆進(jìn)效率。這幾個(gè)問(wèn)題直接關(guān)系到樁基的質(zhì)量與整個(gè)項目的進(jìn)度。

①漏漿解決措施

漏漿過(guò)程是泥漿被稀釋沿卵石孔隙流失，其主要發(fā)生在樁基施工前期，一旦卵石縫隙被黏土顆粒填充，漏漿量會(huì )越來(lái)越少，甚至全部消失。解決漏漿主要措施是采用提高泥漿黏度與封堵卵石間縫隙相結合的辦法，具體方法如下。

a．在鉆孔周?chē)鷥{池準備好2～3倍孔容積的優(yōu)質(zhì)泥漿。在鉆機快進(jìn)入卵石層時(shí)，先停止進(jìn)尺，置換成優(yōu)質(zhì)泥漿繼續鉆進(jìn)，然后觀(guān)察、記錄漏漿情況。

b．若漏漿嚴重，除進(jìn)一步補充泥漿外，漿液中可適當加0.5％水泥粉，或向孔內泵送球狀黏土，同時(shí)保持孔內水頭大于地下水位2～3m。

c．若以上方法仍無(wú)法解決，通過(guò)水泵正循環(huán)將鉆孔堵漏片送入孔底，該堵漏片是一種水溶性樹(shù)脂為主的復合劑，遇水產(chǎn)生快速濕粘和交聯(lián)熱化反應。一般情況下5min內可收到效果，或者使用聚丙酰胺溶液，體積配比為：聚丙酰胺1％～2％，水泥0.75％～1.0％。

②防止卵石層坍孔措施

若解決了漏漿問(wèn)題，只要保持孔內水頭大于地下水的壓頭2～3m和泥漿優(yōu)質(zhì)性能，就能確保鉆進(jìn)過(guò)程中不會(huì )發(fā)生坍孔事故。其中保持水頭差要做到鋼護筒底部進(jìn)入一定深度，外圍用黏土夯實(shí)，同時(shí)保證水泵能正常工作。高質(zhì)量的泥漿可實(shí)現在長(cháng)期停鉆的情況下沉積物很少，此外，優(yōu)質(zhì)的泥漿可使孔壁形成一層粘性好、密度大、滲透性差的泥皮，該層泥皮可防止孔內泥漿外滲，大大減緩孔內水頭降低的速度，這也是使孔壁穩定的有效措施。

泥漿配置需要對其黏度、含水率、失水量、泥皮厚度等指標進(jìn)行優(yōu)化。為保證中層易液化坍塌砂質(zhì)層的成孔質(zhì)量和最終能將孔底清理干凈，本工程施工過(guò)程中經(jīng)過(guò)泥漿配比試驗，采用當地的膨潤土。泥漿配合比為水、黏土、膨潤土、NaOH、CMC(鈉羧甲基纖維)的質(zhì)量比為1000：100：60：1.5：1.5。

在不同地層的鉆進(jìn)施工中，主要參數指標每2h每一地層抽檢相對密度、黏度、含砂率及pH值不少于一次，全面掌握孔內泥漿性能的變化情況是否在設計試驗的泥漿指標范圍內，以便及時(shí)調整，同時(shí)通過(guò)泥漿面觀(guān)察孔壁的穩定情況，保證孔壁的安全。

另外，在卵石層鉆進(jìn)過(guò)程中也有可能由于局部層泥漿護壁效果不好，機具擾動(dòng)造成坍孔事故，造成停鉆時(shí)間過(guò)長(cháng)，泥漿循環(huán)不合理等。所以在該地層鉆進(jìn)時(shí)，除調節好泥漿性能，還要選擇好鉆進(jìn)機械參數，如鉆壓、轉速、泵量等。

③提高卵石層鉆進(jìn)效率措施

卵石層的鉆進(jìn)效率取決于鉆頭對卵石的破碎效率與泥漿攜渣、排渣效率，故通過(guò)選擇合適的鉆頭和改變鉆頭結構、調整合理鉆進(jìn)參數，可以提高其破碎卵石效率，而調整泥漿性能與加大泥漿量可以提高攜渣、排渣效率，具體方法如下。

a．選擇合適的鉆頭：根據對勘探現場(chǎng)調查得知，對卵石層平均粒徑小于9.5cm適合用全面合金鉆頭；對于卵石層粒徑大于15cm選擇牙輪鉆頭或滾刀鉆頭。

b．對于合金鉆頭翼板不少于四翼，翼板材質(zhì)應選用強度高和耐磨性好，最好經(jīng)熱處理的錳鋼，厚度不小于4cm，翼板的仰角不宜大于20°，用反循環(huán)鉆進(jìn)時(shí)仰角可增大至30°左右。

c．翼板上應鑲焊高強度的合金刀具，在鑲焊刀具時(shí)要求合金底出量1～2mm，內外出量不超過(guò)1.5mm，合金刀具切削角取90°～100°，刃尖角取70°～90°較合適，合金刀具的布置應內疏外密，靠近外緣部位增加補強翼板。

d．存卵石層中鉆進(jìn)，切削線(xiàn)速度不宜大于1.0m／s，轉盤(pán)轉速宜為10～15r／min。但應盡量加大鉆壓，鉆壓宜大于50kN，對于牙輪滾頭鉆可以適當加大鉆壓，防止鉆頭跳動(dòng)蹦離合金。

e．泥漿相對密度1.20～1.25，控制含砂率<1％，失水量<1mL／min，膠體率不小于90％。

f．在水泵出水口附近安裝可調節泵流量的控制閥。對于孔直徑800mm的樁，若上部存在不穩定地層，泵流量不宜大于780L／min，若地層經(jīng)過(guò)處理已經(jīng)處于穩定狀態(tài)，泵流量可調至2300L／min。另外，在循環(huán)池周邊必須設置沉淀池，以防破碎后的沉渣重新流入孔內。

另外，也可采用“小徑打、大徑擴”的措施成孔。在圓礫層鉆進(jìn)時(shí)，一旦出現憋車(chē)、鉆具跳動(dòng)、進(jìn)尺緩慢等現象，立即下入小徑筒狀鉆頭鉆過(guò)該層，再換大徑刮刀鉆頭擴孔。粒徑小于5cm的圓礫可由相對密度大、黏度高的泥漿攜帶出來(lái)，粒徑大于5cm的圓礫采用帶鋼絲網(wǎng)的筒狀鉆撈出。

4.2　洞口防水措施

為保證頂管機入洞后周?chē)嗨蛴|變泥漿不經(jīng)管道外壁周?chē)诙纯谟砍?，需要?/span>入洞口安裝封閉裝置。同時(shí)有利于頂管機入洞時(shí)保證頂管機與周?chē)馏w形成一個(gè)封閉的整體，保證泥水的循環(huán)體系。

頂管機頂入前，將封閉裝置安裝在洞口預埋鋼筋上，用螺栓固定，在壓板上安裝預制好的橡膠套環(huán)。針對本工程的特點(diǎn)，設雙層止水門(mén)簾，間隔200mm，中間填充盾尾密封油脂。具體結構見(jiàn)圖2(頂進(jìn)管道從右向左頂進(jìn))。

 

4.3　大型孤石解決措施

頂進(jìn)過(guò)程中遇到大型孤石的解決措施重點(diǎn)在于頂進(jìn)機具的合理選取。本次穿越選用的頂管機，其刀盤(pán)全部采用滾刀，帶有破碎功能，且開(kāi)口較大，可以使較大直徑的石塊進(jìn)入。同時(shí)，設置泥水倉、排泥倉，以便泥漿及破碎后碎石的儲存并運至地面。

對粒徑很大的卵石、礫石，由刀盤(pán)滾刀進(jìn)行第一次刻劃破碎，破碎成粒徑100—150mm后，進(jìn)入碎石倉進(jìn)行第二次擠壓剪切破碎，成為粒徑40～50mm后，隨水流排出。

4.4　頂進(jìn)軸向精度保障及糾偏措施

長(cháng)距離的頂進(jìn)工作需通過(guò)控制頂進(jìn)速度、實(shí)時(shí)測量、及時(shí)糾偏等措施來(lái)保證頂進(jìn)精度。

①用頂進(jìn)坑頂進(jìn)設備進(jìn)行速度控制，頂管機入洞階段刀盤(pán)速度控制在3～5mm／min。第一節管進(jìn)洞階段，速度控制在10～20mm／min。

②初始頂進(jìn)500mm后，頂進(jìn)測量開(kāi)始，每頂進(jìn)300mm做一次中心、高程記錄，并及時(shí)向技術(shù)負責人匯報，以便采取相應措施。

③在頂管機后端設置糾偏短節，長(cháng)1.5m，短節與頂管機為鋼承口連接，短節與頂進(jìn)管道也為鋼承口連接。

④頂管機機頭未全部進(jìn)入洞時(shí)，如中心、高程偏差大于±20mm，要進(jìn)行糾偏：糾偏高程時(shí)，軌道上管要加配重或者事先用鋼繩把機頭與基座固定在一起，防止機頭入洞下沉；糾偏中心時(shí)，軌道管要加兩側支撐，并用千斤頂在機身兩側支撐，輔助糾偏。機頭全部入土后，高程、中心偏差大于±10mm要用機頭糾偏設備糾偏，并應用人工操作、全站儀進(jìn)行測量。

5　結語(yǔ)

針對此次汾河穿越復雜的地質(zhì)情況及施工工期要求，分析三種穿越方式：大開(kāi)挖方案，對汾河周邊濕地環(huán)境破壞影響較嚴重，政府批復難度大且造價(jià)最高，施工周期受環(huán)境影響最大；定向鉆方案，受地質(zhì)條件及國內施工能力限制，穿越失敗概率大，其周期保障性最差；頂管方案，最大程度地規避了上述各種不確定因素，特別是施工周期保障性相對最好。因此本次穿越最終選擇了頂管穿越方案。

在城市天然氣高壓管道實(shí)際設計過(guò)程中，河流穿越方案的比選基本上都需考慮上述條件因素的限制，具體穿越方案需結合工程要求的側重點(diǎn)及最大不確定因素等控制性限制條件進(jìn)行確定。同時(shí)，在施工方案制定過(guò)程中須分析實(shí)施時(shí)可能遇到的難點(diǎn)，切實(shí)準備施工難點(diǎn)的解決措施。

 

參考文獻：

[1]龔明，李永威，孫明燁，等．定向鉆在天然氣管道穿越永定河工程的應用[J]．煤氣與熱力，2011，31(8)：B05-B08．

 

 

 

 

本文作者：李磊祚  張寶慶  盛鱗  王軍生  黃碩鑫  蔣浩

作者單位：中國市政工程華北設計研究總院有限公司

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