复杂地质条件下长输热力管道顶管施工技术探究.pdf

2023年4 月江西建材工程技术与应用复杂地质条件下长输热力管道顶管施工技术探究杜保亮中交一公局西南工程有限公司，四川成都610000摘要：文中以山西省吕梁市某长输集中供热项目为例，分析了顶管施工技术，并与定向钻施工技术进行了对比。结果表明，顶管施工技术在大管径管道施工方面，具有精度高、管质要求低、工艺简便、施工工期短、成本低等优点。关键词：工程建设；顶管施工；定向钻；大管径中图分类号：TU99文献标识码：B文章编号：1 0 0 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 4-0 335-0 3Exploration of Pipe Jacking Construction Technology for Long DistanceHeating Pipeline under Complex Geological ConditionsDu BaoliangCCCC First Public Bureau Group Southwest Engineering Co.Ltd.,Chengdu,Sichuan 610000Abstract:This paper takes a long-haul central heating project in Luliang City,Shanxi Province as an example,through the analysis of pipejacking construction technology,and compared with directional drilling construction technology.The analysis shows that the pipe jackingconstruction technology has the advantages of high precision,low pipe quality requirement,simple process,short construction period and lowcost in the construction of large diameter pipe.Key words:Engineering construction;Pipe jacking construction;Directional drilling;Large pipe diameter0引言新建柳林华光电厂至吕梁市区长输集中供热工程项目跨越吕梁大道段，西临近北川河，东临沙麻沟村，地质情况不良，管线错综复杂。其穿越南北主通行道路，施工难度较大。为保证道路正常通行，项目部决定采用顶管方式进行该段工程施工。本文主要介绍顶管的施工技术，并与定向钻施工技术进行对比，以探究其技术要点。1工程概况工程地勘报告和测试成果显示，该施工段地质情况自上而下依次是：杂填土（表层30 cm为路面层，其下4 0 cm为路基回填层，下部为卵砾石及建筑垃圾、风化岩碎块，粉土充填）；卵石（主要骨架颗粒为卵石及圆砾，卵石含量约6 0%，砂砾石及少量粉土充填）；泥岩，且整段无地下水情况。2大规格工作井施工该施工段共设置工作井两座，始发井净空尺寸为12m10m，深度为1 2 m，钢筋混凝土结构。由于该施工段临近北川河，施工作业面较为狭窄，综合考虑周边施工影响因素，确定采用沉井法施工。接收井位置远离河道，净空尺寸为10m6.5m，深度为1 2 m，为钢筋混凝土结构，根据地勘资料显示，该处无地下水，旁边有一条运煤通道，且有高压电线杆，决定采用倒置井壁法施工。沉井法施工技术较为常见，本文通过与沉井法进行对比分析，介绍倒挂井壁法的施工技术。2.1倒挂井壁法接收井初支为壁厚0.7 m的钢筋混凝土结构，井周0 处作者简介：杜保亮（1 9 8 8-），男，河北衡水人，本科，工程师，主要研究方向为公路、市政供热施工管理。设置宽2.0 m、高0.4 m的钢筋混凝土锁扣圈梁，-6 m处设置防坠腰梁，尺寸为0.5 m0.5m，并采用内齿形结构施工。分节（每节1.2m）下挖，板扎钢筋，浇筑早强混凝土，封底后，一次性浇筑二衬混凝土。各部位热力管线出口处均采用止水套管，按标高预埋在初支混凝土中。2.2倒挂井壁法施工技术与沉井技术对比表1施工技术对比沉井施工技术倒挂井壁法施工技术埋设深度大，整体性强，具有良好文明施工程度高，对周边沉降优点的稳定性；支护设施无需在下沉等影响小。中设置；对周围楼盘影响不大。由于工期长，技术要求高，容易出受天气影响大，须注意排水设缺点现位移，下沉时容易出现倾斜；操施；施工需人工与机械配合。作上一定要留足空间。由表1 并结合实际施工情况可知，倒挂井壁法优点较为突出，且本施工段可操作性空间较小，经与设计院沟通，最终决定采用倒挂井壁法进行施工。3长距离套管管顶进（中继间）施工本工程顶管套管为钢筋混凝土管，尺寸D为2 0 0 0 mm，壁厚为2 0 0 mm（顶管三级，F型接口单胶圈，2 0 0 0 2 5 0 0），混凝土标号不低于C50，共计1 0 4 节套管。其中，两节用于制作顶进管头。顶管内为预制直埋保温管（规格为D122014/D138015）。结合本项目施工情况，在顶进过程中，必须设置中继间分段接力顶入，当阻力超过容许总顶力时，需分多次进行，直至达到顶进距离。结合相关要求，本项目根据计算结果，决定在机头后30 m和6 0 m各安设一个中继间。中继间由前机厘、千斤顶和3362023年4 月工程技术与应用江西建材后机匣构成 1 。前壳体接前接管，后壳体接后接管，两壳体之间采用承插式的方式进行连接 2 ，并用橡胶止水带将两者密封，使管道外的泥浆不能倒流进人管道内。通过利用顶进计算及计算管道土体摩擦力，确定中继间数量和在轴线上的安装位置，并将顶力设计值的7 0%8 0%作为设备顶力使用的预备力。在主顶油缸推力达到中继间设计推力的4 0%6 0%时，安置第一级中继间，每在推力达到设计推力的7 0%8 0%时，安置中继间，且在达到中继油缸推力8 0%时起动。本施工段每台接力装置设2 0 只千斤顶，顶力为5 0 t，沿圆周均匀布置千斤顶。千斤顶的行程为30 cm，在前壳上固定一个扁铁制成的扣件。精加工钢外壳结构，确保其在使用过程中无变形现象。中继间壳体的外径与管节外径相同，能减小土体扰动，减少地面沉降与顶进阻力 3。4吹砂施工在管道顶管套管填充装置料斗内置人细砂，料斗下方布设筛喷一体机，在空压机提供的压缩空气包裹下，经顶管套管填充装置，将物料送至喷头处，在气压作用下，将细砂填充至套管内。这种灌装方式不仅具有输送距离长，工作风压低，施工效果良好，且具有很强的适用性（见图1、图2）。顶管保温管填砂区域图1施工简图管套封口物料空压机筛分喷射一体机输料管喷头图2施工流程图4.1管道封口在顶力的作用下，管道穿越套筒到位后，套筒末端需用一般的粘土砖砌筑进行封闭，并在砌筑砖表面悬挂沥青麻絮进行封堵，最后用砂浆进行抹面，防止在吹砂过程中，由于套管内不能填充饱满而出现跑砂、漏砂的情况 4 。4.2吹填施工填充所用的材料应采用洁净、干燥的河沙，含泥量不超过3%，且须保持1 0 0%干燥，禁止使用石粉、机制砂以及其他设备加工而成的砂子，所用砂的细度模数为2.3 3.0，粒径为0.250.5mm。考虑现场施工管线长度较长，决定从中间往两侧进行施工。根据设备性能，考虑吹砂效果。施工时，先从管道底部填充到管中，吹填时分段多次吹填直至填满，因施工作业空间较为狭小，且处于半密闭空间，施工前，需提前做好保护措施，保障施工人员的安全 5 。5与非开挖水平定向钻比较5.1施工方法对比（1）定向钻法。定向钻，必须有一个钻头，钻头的钻头路线受到控制，整个施工过程可简单总结为：定向钻头向前钻孔，向后扩孔，然后拖回管道，施工完成。（2）顶管法。施工时，利用千斤顶支撑在基坑后座上，通过传力设备和履带将管材压人土体，并将管材前面的土体挖开运走。当前节管材全部顶人土层后，再在后面接人另节管材持续顶人，使混凝土套管一节一节地有序顶入，最终形成一道管涵 6 5.2施工管道对比（1）顶管要求：管道材料。通常为钢筋混凝土管。顶进过程中，管道的顶力很大，所以采用塑料管时，对材质要求更高。管径。一般为DN800DN4500，因施工过程中需要工人钻进管道挖掘，所以，管道最小直径一般不小于DN800（注：DN800是指直径为8 0 0 mm）。（2）定向钻管的要求：管道材料。主要为PE管，有时也会采用钢管，但对管质有更高的要求，需有一定的变形性能，因为定向钻孔路线一般有一定的弧度，所以管道刚度不能大，可以适当弯曲。管径。工作管直径依靠回拉最终钻头，一般不大于1.2 m，小管径管道使用较多。5.3顶管法与定向钻施工的优缺点比较（1）顶管施工的优点：顶管施工已提前施工完成始发井及接收井，相比定向钻施工，管道位移偏差极小；顶管施工过程涉及设备较为简单，工艺简便，有利于控制成本，缩短工期；在顶管施工过程中，采取不开槽的方式进行施工，更有利于保护邻边构筑物。（2）顶管施工的缺点：顶管施工有可能会在不同地质中进行施工，这导致施工过程中可能会出现各种不稳定的要素；顶管施工空间狭小，施工过程中可能出现极不安全的因素，且如果在施工中出现问题，往往会对项目造成更大的经济损失。（3）定向钻施工的优点：穿越施工时，对周边交通、运输等影响非常小；避免了大规模的土方开挖施工、大体积土方运输等工作，有利于保护周边生态环境；对于埋深较浅、管径小的管道施工，定向钻相比顶管施工，更有利于控制施工成本。（4）定向钻施工的缺点：标高控制较差，对重力流等管线施工效果差；由于定向钻扩孔直径大于管径，这导致缝隙回填时难以充分密实，工程后期可能发生沉陷现象；定向钻施工虽然同样避免了大体积开挖，但由于其产生泥浆较多，对周边环境具有一定的破坏性 7-8 。5.4热力管道选用顶管技术其他因素分析本项目热力管道管径较大，柔性小且角度要求精度高（设计要求不小于0.5），选用顶管施工可有效控制标高，保证施工质量。另外，由于管道横穿城市主通行干道（吕梁大道），交通流量较大，且旁边存在挖煤厂，不适用开槽法进行施工。本施工段地下多卵石、块石，线型控制难度大，定向钻施工无法保证其精度，且相比定向钻施工，顶管施工过程中，套管空间较大，且在施工时，不仅减少了摩擦力对热力管道的破坏，并且对保护热力管焊接处外保温补口也具有良好的效果。6结语在热力管道工程中，相较定向钻施工，顶管施工在跨路、跨河、跨铁路等大管径管道安装工艺中具有明显优势，且此技术337行业资讯上接第334 页）.上接第332 页）江西建材2023年4 月工程技术与应用在管道施工中逐渐趋于成熟，有利于保证施工质量，延长管道的使用寿命。参考文献【1】姜春兰.泥水平衡顶管机在雨污分流工程中的应用J】.区域治理,2 0 1 7(9):1 1 5-1 1 6,1 1 8.2王浩，翟超.顶管施工对下卧地铁隧道的影响分析C./2 0 2 0年全国土木工程施工技术交流会，2 0 2 0.3胡戈昌.顶管施工过程中的五大要点分析【C_/2 0 2 0 年5 月建筑科技与管理学术交流会，2 0 2 0.43王明谦，黄欣.热力管道穿越高速公路施工技术要求及控制要点玉带路及上游污水的转输及排放问题，有效解决了西河的水环问题，具有良好的环境效益。参考文献1范寿山在市政工程给排水管道施工中的质量控制对策研究：江西建材，2 0 2 2（2）：1 9 1-1 9 2，1 9 7.2齐小茵.试析在市政工程给排水管道施工中质量的控制【J.中国住宅设施，2 0 2 1（9）：1 38-1 39.4结语综上所述，作为桩基工程的基础，相关人员应对桩基选型加以重视。在实际工作中，严格依据工程实际情况展开分析，从桩的适应性、成桩工期、质量、成本、安全环保等方面人手，进行综合考虑，选择更适应施工需求的桩型，确保施工作业顺利进行。参考文献【1 张明亮，江波，黎志明，等.复杂地质条件下桩基选型及施工技术可“替代”混凝土的无废地面新技术细胞锁盘技术是一种特殊的基础稳定技术，主要用于解决由水带来的基础稳定问题。在澳大利亚、美国、欧洲、东南亚等地的基础建设及维护管理方面发挥了很大的作用，近年来也被我国用于解决低碳、无废基础建设遇到的相应问题，成为可替代混凝土做低碳无废铺装基础或透水路基的材料和技术。细胞锁盘技术具有多种优势，其整体为三维立体板状骨架结构，原材料由改性塑料与特殊添加剂复配而成，有较好的通透性，整体具有9 5%的孔隙度；有较高的承压能力，5 0 毫米厚【C】.I/2 0 2 2 供热工程建设与高效运行研讨会，2 0 2 2.5 诊许国春，石光辉，陈霞，等.特长供热隧道内热力管道设计关键问题J.区域供热，2 0 2 1（6）：1 5 4-1 5 8.6女姚红.某工程综合管廊热力管道设计探讨J】.山西建筑，2 0 2 2(11):170-171.77凌兴安.城市道路下超长距离曲线顶管技术优化和保障措施J】。工程质量，2 0 2 0（2）：1 9.【8 白旭峰，孟昭辉，刘洪波，等.隧道内大水平推力热力管道固定支架设计研究J】.煤气与热力，2 0 1 5，35（5）：4-9.3走赵小军.市政工程给排水管道施工质量控制措施研究【J.黑龙江交通科技，2 0 2 0，4 3（7）：2 2-2 3.4贺启华.市政给排水工程施工技术探析【J】.科技创新与应用，2022,12(24):158-161.5 草靳晓瑜.市政给排水设计中常见问题与对策探讨J.中国高新区,2 0 1 8（5）：1 5 9.6薛哲.市政室外给水管道工程的设计J】.科技风，2 0 1 9（1 8）：133-134.探讨J.建筑技术，2 0 1 8，4 9（8）：8 0 3-8 0 6.2邓绍超，肖玉明，唐光暹，等.复杂地质条件下桩基施工问题分析及基础选型J.建筑施工，2 0 1 5（6）：6 6 0-6 6 1.3季李红领.建筑工程冲孔灌注桩基础施工技术分析J.住宅与房地产，2 0 2 0（30）：1 7 9-1 8 0.4阮小强.基于高层建筑工程施工中桩基础施工技术分析【J】.居舍,2 0 2 0（1 3)：4 4.5杨军基于大粒径卵石层深长桩基础施工技术分析J.科技创新导报，2 0 1 9，1 5（32）：1 9-2 0.6 日时雅雯.新建桥梁桩基础施工对邻近既有隧道变形影响研究D.济南：山东建筑大学，2 0 2 0度的细胞锁盘空板可承压超过1 0 0 吨；耐老化性能较好，室外正常使用寿命2 0 年以上，无紫外线情况下可使用1 0 0 年；耐腐蚀性较好，土壤化学物质、螺旋藻、蓝藻、真菌及其他微生物对其腐蚀作用很小；还具有可完全回收性能，细胞锁盘损坏以后可以完全回收，进行回炉融化和再加工。目前，细胞锁盘技术主要应用于建筑及工程排水，可减少积水腐蚀材料，从而减少对结构安全的影响。在铺装基础、路基应用方面，主要用于杜绝局部沉降，由于其不产生积水，可以摆脱混凝土、石灰、沥青等材料限制；还可以保护草坪安全，细胞锁盘铺设在草坪上面，可供人车通行，多应用于停车场的建设。在生态地面建设方面，细胞锁盘内填充沙石可做为沙石道路，形成“清?”地面。来源：中国建材报