南水北調配套工程穿越高速公路施工措施

□辛　陽　辛旭東　□趙運斌（河南省豫北水利勘測設計院；安陽市彰武南海水庫工程管理局）

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南水北調配套工程穿越高速公路施工措施

□辛陽1辛旭東1□趙運斌2
（1河南省豫北水利勘測設計院；2安陽市彰武南海水庫工程管理局）

工程頂管起點設頂進工作井1座，終點設接受工作井1座。頂管井內布置設備包括基坑導軌、后靠背、主千斤頂、主定泵站、頂鐵、焊接設備等。文章結合南水北調安陽供水管道穿越京珠高速工程實例，從頂管工作井現場布置、頂管機選型、管道頂進控制、中繼間應用、觸變泥漿配制及壓漿減阻、鋼管安裝防腐及自密實混凝土灌注等方面，對供水工程施工措施和要點進行了詳細分析，以期達到較好效果。

南水北調；供水工程；頂管穿越；高速公路

1　工程概況

南水北調安陽供水管道穿越京珠高速工程位于湯陰縣白營鎮小張蓋村城七路東側20 m處，穿越處交角79°，高速公路里程樁號為K514+712。該處高速公路路基寬度51.20 m，路基高度3.50 m，高速路設計速度120 km/h，邊坡1：1，隔離柵局邊溝1 m。

為保證高速公路通車安全及地質條件因素，設計采用內徑2000 mm（外徑2440 mm）鋼筋混凝土護管頂管施工，頂管內穿直徑1400 mm鋼管，鋼管與套管空隙采用自密實C15混凝土填充。管道中心高程為55.45 m，埋深14.59 m，該工程頂管起點9+085.40，終點9+250.40，總頂進長度165 m。頂進施工采用泥水平衡頂管機，中繼間法頂進，按順序各節依次逐節頂進頂進，前節的頂力應依靠以后各節的靜摩阻力和后背反力提供。

2　頂管工作井現場布置

2.1頂管機選型概況

為不破壞原土層應力、確保道路正常運營，根據現場情況及地質特征，采用泥水平衡機械頂管施工方法進行穿越施工。由于工程頂管基本穿粘土層，土體軟弱，含水量大，連續穿越165 m，中間無法降水，故選擇一套TPND-2000大刀盤泥水平衡頂管掘進機。泥水平衡掘進機具有沉降控制精度高、頂進速度快、便于操作和維修、施工可靠性好等特點。該掘進機操作為地面控制室進行，采用激光導向，閉路電視監控，還具有自動化程度高、質量易控制等特點。

2.2.沉井施工程序

基坑測量放樣→基坑開挖→碎石墊層及C10混凝土墊層→刃腳墊木施工→立井筒內模和支架→鋼筋綁扎→立外模和支架→澆搗混凝土→養護及拆模→封砌預留孔→管井安裝及降水→鑿除墊層、挖土下沉→沉降觀察→鋪設碎石及混凝土墊層→綁扎底板鋼筋、澆搗底板混凝土→混凝土養護→素土回填。

3　管道頂進控制

正常頂進時，每頂進1～2 m測量一次。測量時，機頭激光靶上的激光點應和管道中心軸線應保持一致，如果出現偏差要及時調整。偏移＞20 mm、機頭又有偏差較大趨勢時，要及時糾偏，開動糾偏千斤頂。糾偏時每1 m測量一次，并做機頭和機尾的數據比較，情況好轉時，頂進一段距離后停止糾偏。糾偏要勤糾、微糾，每次糾偏量不宜過大，且注意發展趨勢。頂進速度控制在30～50 mm/min，穩定后視出土情況、刀盤扭矩情況適當加快頂進速度。

4　中繼間

4.1中繼接力原理

解決長距離頂管的頂力問題，主要是考慮如何克服管壁外周的摩阻力。當頂進阻力超過主頂千斤頂的容許總頂力，無法一次達到頂進距離要求時，應采用中繼接力頂進技術，增加中繼間的數量，延長管頂進的長度。中繼接力技術是長距離頂管有效的技術措施。

4.2中繼間位置的計算數及安裝位置

混凝土管材允許頂推力為7900 KN，根據《頂管施工技術及驗收規范》，當主頂千斤頂達到中繼間總推力（也即管道允許頂推力）的40%～60%時應安放第一個中繼間考慮，取3160 kN，那么第一個中間理論設置位置：

3160-1113=3.14×2.40×6.50×L1

因此，頂距L1=41×2

根據理論計算，頂進82 m管道后需設第一個中繼間進行接力頂進。

另根據頂管施工技術要求規范，第一個中繼間應安裝于頂管機后40～120 m，因此第一個中繼間安裝位置取80 m。

5　觸變泥漿的配制及壓漿減阻措施

5.1注漿孔布置

用泥漿減阻是長距離頂管減少阻力的重要環節之一，在頂管施工過程中，如果注入潤滑泥漿能在管子的外圍形成一個比較完整的漿套，則其減摩效果理想，一般情況摩阻力至1～3 kN/m2。工程采用每2節管節設置一組注漿孔，每組6個3.33 cm注漿孔，60°均分設置，每組注漿孔有獨立的閥門控制。

5.2漿液配比及注漿量計算

潤滑泥漿材料主要采用納基膨潤土、純堿、CMC，漿液配比如表1。

表1　漿液配比表

該泥漿由廠家配制成成品，現場按水：土=12：1的量進行現場拌制，拌制好的泥漿放在儲漿箱內待數小時后即可使用，物理性能指標比重1.05～1.08 g/cm2，粘度30～40 S，泥皮厚3～5 mm。

5.3注漿質量控制

制定合理的壓漿工藝，嚴格按壓漿操作規程進行；施工時，要保證潤滑泥漿的穩定性，做到不沉淀、不失水、不固結；保持管節在土中的動態平衡，盡可能縮短中斷頂進時間，保持施工的連續性，如中斷時間過長必須補壓漿。

6　鋼管安裝及自密實混凝土灌注

6.1鋼管安裝方法及技術措施

始裝節管安裝時，嚴格控制管節的高程、中心線偏差。始裝節管口垂直偏差不超過±3 mm，管軸中心線偏差不超過±10 mm（其他部位偏差不超過±20 mm），檢查合格后，將其固定，再進行其他管節安裝。

軌道及支架安裝時，利用鋼板焊接的三角架作為軌道，三腳架下安裝小輪子，鋼管放置在軌道上，焊接完成后利用千斤頂頂入套管內。鋼板支架采用3cm厚鋼板焊接而成，長度0.20 m，每3 m一個，165 m長共計56個支座，同時預埋DN150 mm鋼管（長165 m）同時隨主管道同時頂進，鋼管每隔2 m預留混凝土出口。見圖1。

圖1　鋼管安裝示意圖

6.2壓力鋼管的焊接

安裝焊縫采用帶墊板的單面焊坡口，進行手工焊接，直徑為φ3.20，φ4.00 mm，附件的焊接采用與主管焊接相同的焊條，焊條的烘陪、保溫、貯存、保管符合相關要求。環形焊縫要逐條焊接，不允許間跳，不允許在澆混凝土后再焊內縫。

6.3防腐施工

鋼管采用電動鋼絲輪打磨的人工除銹方式，內壁涂刷飲水艙漆，外部涂刷環氧煤瀝青漆。安裝環縫兩側各120 mm范圍內，在表面預處理后，應涂刷不會影響焊接質量的底漆。環縫焊接后，應進行二次除銹，再用人工涂刷或小型高壓噴漆機械施噴涂料。涂裝表面入存在凹凸不平、麻面、焊縫波紋及非圓弧拐角，應在設計厚度基礎上，適當增加涂層厚度。

6.4自密實混凝土灌注控制

混凝土泵管及注漿管安裝→施工段端頭封堵→自密實混凝土澆筑→自密實混凝土澆筑完畢后進行注漿。自密實混凝土的澆筑主要起固定內部鋼管和防止鋼管外壁銹兩個作用。施工前應委托水利資質的試驗室做好混凝土配合比，復核其擴展度、初終凝時間、抗壓強度、施工可操作性等，配合比報告、施工方案經監理部批準后方可施工。

（責任編輯：趙鑫）

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2016-04-13