省國(guó)道套管內(nèi)鋼管穿越施工方案

徐 鋒 高靖淞

(遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 沈陽 110006)

于 昆

(大連市供水有限公司 116021)

1 施工概述

遼寧省大伙房水庫輸水應(yīng)急入連工程是從大伙房水庫輸水(二期)工程鞍山加壓泵站接引向大連供水，解決金州以南地區(qū)及瓦房店地區(qū)缺水問題的長(zhǎng)距離、跨流域、大規(guī)模的輸水工程，輸水規(guī)模為每年3億m3。

鞍山加壓泵站至隧洞前段為壓力流輸水，總長(zhǎng)約為105km，采用DN2800PCCP 管道，隧洞出口至碧流河水庫段為有壓重力流輸水，管線全長(zhǎng)約為59.56km，采用DN2400PCCP 管道。交叉穿越處采用鋼管施工。

全線穿越高速公路、省國(guó)道多處。由于國(guó)道、省道車流量較大，需保證交通暢通，大開挖鋪設(shè)鋼管不可行。結(jié)合線路沿途土壤為粘土及砂質(zhì)粘土的特性，地下水位高，因此輸水管道過國(guó)道、省道采用頂管施工方法，即將套管在道路地下一定深度直接頂進(jìn)過國(guó)道、省道，掘進(jìn)系統(tǒng)采用土壓平衡式。

頂管用的套管內(nèi)徑為3400mm，套管內(nèi)安裝的鋼管內(nèi)徑為2800mm。由于空間有限，在套管內(nèi)安裝鋼管存在一定困難，下面以穿越國(guó)道202 為例，進(jìn)行簡(jiǎn)要說明。

2 施工平面布置

施工現(xiàn)場(chǎng)布置主要是吊裝設(shè)備、材料、牽引機(jī)械及焊接設(shè)備等的布置，見圖1。

圖1 套管內(nèi)鋼管施工平面布置圖

3 施工方法

3.1 工作坑形成

鋼管穿越施工的工作坑是在頂管兩端分別向兩側(cè)繼續(xù)開挖約15m 而形成的。

由于穿越國(guó)道202 處為水田地，地下水位較高，地質(zhì)條件差，工作坑內(nèi)鋼管焊接施工時(shí)間較長(zhǎng)，溝壁滲水較多，若按照正常設(shè)計(jì)坡比開挖，溝槽塌方嚴(yán)重。為保證施工時(shí)機(jī)械及人員、設(shè)備等的安全，溝槽開挖坡比調(diào)整為1∶1.5，如果仍有塌方現(xiàn)象，則在吊車一側(cè)的溝槽邊坡打鋼軌樁進(jìn)行支護(hù)。

3.2 穿越方案

3.2.1 穿越方法

在套管內(nèi)設(shè)置槽鋼軌道，在軌道上安放平車，每節(jié)鋼管下方設(shè)兩輛，在首節(jié)管內(nèi)壁焊接牽引點(diǎn)，在工作坑內(nèi)設(shè)卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行牽引，鋼管焊接與牽引同步進(jìn)行，見圖2。

圖2 穿越斷面圖

為防止鋼管穿越時(shí)平車輪壓力過大，造成套管損壞，在套管內(nèi)鋪設(shè)兩條槽鋼軌道，增加車輪與套管接觸面積，從而減小壓力。槽鋼選用8號(hào)槽鋼，軌道中心距離0.435m。鋪設(shè)前先進(jìn)行找平，局部低洼部位采用鋼制墊片進(jìn)行找平，盡量使軌道平直，然后用膨脹螺栓進(jìn)行固定，兩條軌道間每隔0.5m用∠45 角鋼進(jìn)行連接。

對(duì)于套管外伸出部分的軌道，在其下方澆筑C20混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)長(zhǎng)10m、寬5m、厚0.2m?；炷粱A(chǔ)內(nèi)預(yù)埋8mm 厚鋼板，用于連接槽鋼軌道，以增大受力面積，保證軌道及運(yùn)輸平車的穩(wěn)定。

軌道鋪設(shè)完成后，安放小平車，然后將首節(jié)被牽引的鋼管下入工作坑，吊裝使其伸入套管約1/4 處落在平車上，將鋼絲繩與鋼管及卷揚(yáng)連接，啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)牽引鋼管，待被牽引鋼管末端留在套管外的部分約為1/4 管長(zhǎng)時(shí)落在第二個(gè)平車上，停止?fàn)恳?，將下?jié)鋼管下到工作坑，與前一節(jié)管道進(jìn)行焊接，焊接完成后繼續(xù)牽引。如此循環(huán)，直至將鋼管穿出套管。

為防止穿越完成后灌注砂漿時(shí)管道發(fā)生上浮現(xiàn)象，在穿越過程中，每隔5m用槽鋼制作支架，安裝在鋼管上方套管內(nèi)的頂部，支架高度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果確定。

3.2.2 牽引機(jī)械

鋼管穿越采用卷揚(yáng)機(jī)牽引。在距離被牽引鋼管端部1m 處，在管底用20mm 厚鋼板(帶孔)焊接牽引鼻，穿入φ21.5mm 鋼絲繩后通過滑輪組與卷揚(yáng)機(jī)連接。

107 省道套管內(nèi)鋼管穿越工程中鋼管最大拖移長(zhǎng)度為99.8 m，總重量為99.8×1.223≈122t，滾動(dòng)摩擦系數(shù)選0.1，最大牽引力約為120kN，利用2個(gè)吊環(huán)型三輪滑車組成滑輪組，纏繞4 股鋼絲繩，滑輪組一端錨固，另一端與鋼管相連，引出繩與卷揚(yáng)機(jī)相連。選用50kN 卷揚(yáng)機(jī)牽引。

卷揚(yáng)機(jī)下方澆筑C20 混凝土基礎(chǔ)，混凝土基礎(chǔ)長(zhǎng)3m、寬3m、厚0.5m，基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋16號(hào)槽鋼，用于固定卷揚(yáng)機(jī)，以保證卷揚(yáng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2.3 用電布置

根據(jù)該區(qū)段管道安裝用電負(fù)荷需要，根據(jù)實(shí)際情況配置一套200kW 柴油發(fā)電機(jī)組，然后敷設(shè)電纜至安裝作業(yè)面。

3.3 套管與鋼管之間砂漿灌注

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，鋼管底部與套管之間120mm 范圍內(nèi)填充M20 水泥砂漿。鋼管穿入套管后，套管與鋼管間隙僅250mm，無法人工進(jìn)行砂漿填筑，選用32UHB—ZK—3—18 型砂漿泵進(jìn)行后期注漿。注漿前先將套管端部下部按套管末端封閉詳圖進(jìn)行封閉，然后將注漿管深入到套管封閉端進(jìn)行注漿，在工作坑內(nèi)設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，待端部砂漿高度達(dá)到120mm 范圍時(shí)向后移動(dòng)注漿管，直至全部管道底部砂漿灌注完成。

鋼管穿越之前，在管身(外部)下半部分貼油氈一層。

3.4 管道高程、軸線保證措施

由于套管內(nèi)鋼管較長(zhǎng)，為保證管道安裝高程，鋼管運(yùn)輸平車完全按照設(shè)計(jì)高程和鋼管底部與套管之間的空間進(jìn)行設(shè)計(jì)，平車頂部距離套管底部250mm。

施工過程中嚴(yán)格控制鋼管前進(jìn)方向與軸線位置保持一致。在首節(jié)鋼管兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)向輪，之后每隔一節(jié)鋼管設(shè)置一對(duì)導(dǎo)向輪，輪與套管間隙8mm，滿足管道軸線偏差要求。

3.5 注意問題

a.鋼管穿越施工前應(yīng)先將硅芯管鋪設(shè)好，硅芯管外使用鍍鋅鋼管進(jìn)行保護(hù)，施工時(shí)應(yīng)注意避免碰到硅芯管。鎂合金陽極應(yīng)隨管道焊接牽引而同時(shí)焊接好。

b.平車滾輪軸承要涂潤(rùn)滑油，以減小摩擦力。

c.卷揚(yáng)機(jī)應(yīng)慢速運(yùn)行牽動(dòng)鋼管。牽引過程中，鋼絲繩附近嚴(yán)禁站人。

4 安全保護(hù)措施

a.施工之前與有關(guān)部門協(xié)調(diào)好，防止發(fā)生不必要的糾紛。

b.施工期間安排專職安全員負(fù)責(zé)此段施工的安全。

c.在施工期間溝槽周圍架設(shè)護(hù)攔，設(shè)立安全警示牌，夜間設(shè)立安全警示燈。

d.由于正值汛期，應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注天氣變化情況，并及時(shí)采取防雨、防洪措施。

e.施工時(shí)保證連續(xù)作業(yè)，盡快回填恢復(fù)。

5 結(jié) 語

本文所述方法造作簡(jiǎn)單、投資節(jié)省、可縮短工期，具有很強(qiáng)的操作性。因而此次套管內(nèi)鋪設(shè)鋼管的施工方案設(shè)計(jì)具有一定的代表性，為同類工程提供了可借鑒的方法和經(jīng)驗(yàn)。