大型輸水管線穿越高速公路施工方案研究與應(yīng)用

喬書陽

(遼寧省大伙房水庫輸水工程建設(shè)局，遼寧撫順113000)

大型輸水管線穿越高速公路施工方案研究與應(yīng)用

喬書陽

(遼寧省大伙房水庫輸水工程建設(shè)局，遼寧撫順113000)

針對(duì)某大型輸水工程穿越盤營高速公路施工段，面臨工期緊、安全性要求較高等因素，研究并實(shí)施了混凝土套管頂進(jìn)、套管內(nèi)穿鋼管的施工方案，取得了較好的效果，既滿足了工期要求，同時(shí)保證了現(xiàn)有高速公路的安全和穩(wěn)定，減少了對(duì)周圍環(huán)境的影響。

輸水工程;穿越公里;混凝土套管頂進(jìn);工作井;接收井;沉井;施工工藝

1 工程概況

某大型輸水工程DN1600輸水管線于營口市東郊下土臺(tái)村附近穿越盤營高速公路，穿越段長102 m，管頂距高速路面8.5 m，主要在淤泥質(zhì)粉土層中穿過，管線與公路夾角78°。鑒于工期緊，且穿越高速公路施工要求較高等因素，經(jīng)多方研究決定采用DN2400混凝土套管頂進(jìn)、套管內(nèi)穿DN1600鋼管的施工方案。

2 工程地質(zhì)情況

穿越段地貌單元為下遼河海相沉積平原，地形較平坦，地勢(shì)開闊，地面高程3.09～3.6 m。

場區(qū)內(nèi)地層巖性自上而下為:粉質(zhì)黏土，層厚4.0～4.3 m;淤泥質(zhì)粉土，層厚2.0～2.8 m;粉砂，層頂埋深6.3～6.8 m，層間夾有粉土和粉質(zhì)黏土薄層，最大厚度為8.7 m。

穿越段地下水位埋深為1.03 m，地下水位標(biāo)高為2.57 m。

3 施工工藝

3.1 工作井、接收井施工

3.1.1 工作井、接收井的設(shè)置

頂管前先在高速公路兩側(cè)設(shè)矩形工作井、接收井各1座，距離路邊石分別為24 m和51 m，工作井尺寸為7.5 m×5 m，接收井尺寸為6 m×5 m，井壁厚度均為600 mm。

采取現(xiàn)場澆筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，一次排水下沉的方法施工，封底采用排水干封底，頂管完成后拆除井壁，保留底板。

3.1.2 沉井施工

沉井施工工藝流程見圖1。

圖1 工作井、接收井施工工藝流程圖

沉井下沉挖土采用機(jī)械配合人工進(jìn)行，采用鍋底形挖土自重破土方式，從中間開始挖向四周，均衡對(duì)稱地進(jìn)行，使其能夠均勻平穩(wěn)下沉［1］。當(dāng)沉井下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)在底部中央設(shè)置至少一個(gè)鋼制集水井，四周填以卵石，使井底的水都匯集其中，用水泵排出，使地下水位保持低于底板以下50cm，便于進(jìn)行底板混凝土的澆筑及養(yǎng)護(hù)施工。

3.1.3 沉井施工質(zhì)量控制

沉井施工質(zhì)量控制包括以下3個(gè)方面:

1)沉井下沉前，在井壁上設(shè)置4個(gè)測量標(biāo)尺，來控制下沉中的標(biāo)高和方向。

2)下沉過程中勤測、勤糾、緩糾，必要時(shí)連續(xù)觀測，及時(shí)糾偏。

3)下沉到離設(shè)計(jì)標(biāo)高還有20 cm時(shí)，停止機(jī)械挖土，由其自然下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后進(jìn)行封底，防止超沉。

3.2 頂管施工

頂管施工采用土壓平衡頂管機(jī)，施工工藝流程見圖2。

圖2 頂管施工工藝流程圖

圖3 頂管工作井內(nèi)布置圖

3.2.1 井下準(zhǔn)備工作及井內(nèi)布置

頂管基座按管道設(shè)計(jì)軸線進(jìn)行放樣、就位、安裝、固定，基座上的導(dǎo)軌按照設(shè)計(jì)軸線，在洞口中心居中放置，并設(shè)置好支撐進(jìn)行加固，保證基座穩(wěn)定不變形［2］。工作井內(nèi)主要布置后靠背、前方洞止水圈、主頂油缸、油泵車、頂鐵、鋼扶梯等，見圖3。

3.2.2 混凝土套管管內(nèi)布置

頂管施工現(xiàn)場采用柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電，管內(nèi)設(shè)置二路電纜，供電采用TN—S方式，三相五線制移動(dòng)電纜裝接。混凝土套管內(nèi)布置情況見圖4。

圖4 混凝土套管內(nèi)布置圖

3.2.3 注漿減阻系統(tǒng)

頂管施工中，為了減少頂力，在頂進(jìn)過程中，通過頂管機(jī)尾部的同步注漿孔與管道上的預(yù)留孔向管節(jié)外壁壓注減摩泥漿，采用多點(diǎn)對(duì)稱壓注使泥漿均勻地填充在管節(jié)外壁和周圍土體間的空隙來減小管節(jié)外壁和土體間的摩阻力，起到降低頂進(jìn)阻力的作用。減摩泥漿采用觸變泥漿，該漿液性能穩(wěn)定，有良好的觸變性，且具有一定的稠度。

頂進(jìn)結(jié)束后對(duì)已形成泥漿套的觸變泥漿采用水泥漿進(jìn)行置換，水灰比0.5。在管內(nèi)用單螺桿泵壓注，壓漿體凝結(jié)后拆除管路，封閉注漿孔。

3.2.4 套管接口及兩端處理

混凝土套管采用承插方式連接，施工時(shí)外力均勻，確保槽口內(nèi)的橡膠圈不移位、不反轉(zhuǎn)、不露出管外，頂管結(jié)束后，在內(nèi)間隙嵌以彈性密封膠，與管口抹平。

頂管施工完成后，套管兩端管口下方的混凝土全部鑿除，使整段管道形成一個(gè)整體，坐落于土層中。

3.2.5 頂管軸線控制

頂進(jìn)時(shí)，在機(jī)頭中心設(shè)置一個(gè)光靶，采用激光經(jīng)緯儀進(jìn)行測量，根據(jù)光靶反映的讀數(shù)即可確定機(jī)頭的方位，發(fā)現(xiàn)機(jī)頭偏差，及時(shí)糾正，保證頂管按軸線頂進(jìn);另外要及時(shí)調(diào)節(jié)工具管糾偏千斤頂，使其能持續(xù)控制在軸線范圍內(nèi)，防止工具管大幅度糾偏造成頂進(jìn)困難、管節(jié)碎裂等。

3.3 路面安全監(jiān)控

為了確保頂管施工過程中現(xiàn)有高速公路的安全，在沿管線上方的路面上設(shè)置一組沉降監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)每隔3 m設(shè)置一個(gè)。頂管期間定期觀測，記錄土體沉降、隆起情況，并根據(jù)監(jiān)測點(diǎn)的變化，及時(shí)調(diào)整頂進(jìn)速度以控制土壓力，將頂管施工對(duì)路面的影響降至最小。

3.4 套管內(nèi)穿鋼管施工

鋼管安裝在套管底部120°弧基澆筑M20水泥砂漿，預(yù)埋Φ25圓鋼，作為鋼管安裝的軌道，見圖5，并在鋼管相應(yīng)部位焊接10 mm厚鋼板，防止拖拽過程中鋼管表面防腐漆脫落。

圖5 混凝土套管內(nèi)穿鋼管安裝導(dǎo)軌布置圖

鋼管在外部工作坑完成組裝焊接和防腐，利用卷揚(yáng)機(jī)將其拖進(jìn)混凝土套管內(nèi)。鋼管安裝完成后，利用高壓泥漿泵和導(dǎo)管分層灌注黏土泥漿，充填混凝土套管與內(nèi)鋼管之間的空隙。灌注前修筑泥漿坑，根據(jù)充填泥漿坡度，制作擋板和支撐封閉;充填時(shí)，為避免浮管，在鋼管外部采取必要的加固措施，并設(shè)回漿孔，以保證充填飽滿。

待泥漿固結(jié)后，拆除封閉模板，端部砌筑磚墻并用砂漿抹面封堵。

4 結(jié)論

目前，該穿越段已按上述方案施工完畢，水壓試驗(yàn)合格。事實(shí)證明，本方案既滿足了工期要求，同時(shí)保證了現(xiàn)有高速公路的安全和穩(wěn)定，減少了對(duì)周邊環(huán)境的影響。

［1］葉新.陵地帶輸水管線的設(shè)計(jì)［J］.中國給水排水，2006，22(12):45-47.

［2］李軍安.長距離輸水管線測量技術(shù)方案的設(shè)計(jì)［J］.陜西水利水電技術(shù)，2005(02):47-49.

Construction Scheme Application and Research for Large Water Pipeline through Highway

QIAO Shu-yang
(Water Conveyance Construction Bureau of Liaoning Province Dahuofang Reservoir，F(xiàn)ushun 113000，China)

In terms of the tight schedule，high security requirements in the large-scale water transfer project through the Pan-Ying Highway construction period，the construction scheme of crossing steel pipe casing the casing and concrete jacking are used.It achieved good results，and not only meets the project requirements，at the same time，ensure the security and stability of the existing highway，reduce the impact on the surrounding environment.

water conveyance engineering;through highway;concrete pipe jacking;work well;receiving well;caisson;construction technology

TU991.3

B

1007-7596(2014)06-0001-03

2014-02-18

喬書陽(1980-)，男，遼寧莊河人，工程師。