南水北調(diào)配套工程穿越高速公路施工措施

□辛　陽(yáng)　辛旭東　□趙運(yùn)斌（河南省豫北水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院；安陽(yáng)市彰武南海水庫(kù)工程管理局）

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南水北調(diào)配套工程穿越高速公路施工措施

□辛陽(yáng)1辛旭東1□趙運(yùn)斌2
（1河南省豫北水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院；2安陽(yáng)市彰武南海水庫(kù)工程管理局）

工程頂管起點(diǎn)設(shè)頂進(jìn)工作井1座，終點(diǎn)設(shè)接受工作井1座。頂管井內(nèi)布置設(shè)備包括基坑導(dǎo)軌、后靠背、主千斤頂、主定泵站、頂鐵、焊接設(shè)備等。文章結(jié)合南水北調(diào)安陽(yáng)供水管道穿越京珠高速工程實(shí)例，從頂管工作井現(xiàn)場(chǎng)布置、頂管機(jī)選型、管道頂進(jìn)控制、中繼間應(yīng)用、觸變泥漿配制及壓漿減阻、鋼管安裝防腐及自密實(shí)混凝土灌注等方面，對(duì)供水工程施工措施和要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)分析，以期達(dá)到較好效果。

南水北調(diào)；供水工程；頂管穿越；高速公路

1　工程概況

南水北調(diào)安陽(yáng)供水管道穿越京珠高速工程位于湯陰縣白營(yíng)鎮(zhèn)小張蓋村城七路東側(cè)20 m處，穿越處交角79°，高速公路里程樁號(hào)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(shè)計(jì)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(chē)安全及地質(zhì)條件因素，設(shè)計(jì)采用內(nèi)徑2000 mm（外徑2440 mm）鋼筋混凝土護(hù)管頂管施工，頂管內(nèi)穿直徑1400 mm鋼管，鋼管與套管空隙采用自密實(shí)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(diǎn)9+085.40，終點(diǎn)9+250.40，總頂進(jìn)長(zhǎng)度165 m。頂進(jìn)施工采用泥水平衡頂管機(jī)，中繼間法頂進(jìn)，按順序各節(jié)依次逐節(jié)頂進(jìn)頂進(jìn)，前節(jié)的頂力應(yīng)依靠以后各節(jié)的靜摩阻力和后背反力提供。

2　頂管工作井現(xiàn)場(chǎng)布置

2.1頂管機(jī)選型概況

為不破壞原土層應(yīng)力、確保道路正常運(yùn)營(yíng)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及地質(zhì)特征，采用泥水平衡機(jī)械頂管施工方法進(jìn)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(xù)穿越165 m，中間無(wú)法降水，故選擇一套TPND-2000大刀盤(pán)泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)。泥水平衡掘進(jìn)機(jī)具有沉降控制精度高、頂進(jìn)速度快、便于操作和維修、施工可靠性好等特點(diǎn)。該掘進(jìn)機(jī)操作為地面控制室進(jìn)行，采用激光導(dǎo)向，閉路電視監(jiān)控，還具有自動(dòng)化程度高、質(zhì)量易控制等特點(diǎn)。

2.2.沉井施工程序

基坑測(cè)量放樣→基坑開(kāi)挖→碎石墊層及C10混凝土墊層→刃腳墊木施工→立井筒內(nèi)模和支架→鋼筋綁扎→立外模和支架→澆搗混凝土→養(yǎng)護(hù)及拆?！馄鲱A(yù)留孔→管井安裝及降水→鑿除墊層、挖土下沉→沉降觀察→鋪設(shè)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(yǎng)護(hù)→素土回填。

3　管道頂進(jìn)控制

正常頂進(jìn)時(shí)，每頂進(jìn)1～2 m測(cè)量一次。測(cè)量時(shí)，機(jī)頭激光靶上的激光點(diǎn)應(yīng)和管道中心軸線應(yīng)保持一致，如果出現(xiàn)偏差要及時(shí)調(diào)整。偏移＞20 mm、機(jī)頭又有偏差較大趨勢(shì)時(shí)，要及時(shí)糾偏，開(kāi)動(dòng)糾偏千斤頂。糾偏時(shí)每1 m測(cè)量一次，并做機(jī)頭和機(jī)尾的數(shù)據(jù)比較，情況好轉(zhuǎn)時(shí)，頂進(jìn)一段距離后停止糾偏。糾偏要勤糾、微糾，每次糾偏量不宜過(guò)大，且注意發(fā)展趨勢(shì)。頂進(jìn)速度控制在30～50 mm/min，穩(wěn)定后視出土情況、刀盤(pán)扭矩情況適當(dāng)加快頂進(jìn)速度。

4　中繼間

4.1中繼接力原理

解決長(zhǎng)距離頂管的頂力問(wèn)題，主要是考慮如何克服管壁外周的摩阻力。當(dāng)頂進(jìn)阻力超過(guò)主頂千斤頂?shù)娜菰S總頂力，無(wú)法一次達(dá)到頂進(jìn)距離要求時(shí)，應(yīng)采用中繼接力頂進(jìn)技術(shù)，增加中繼間的數(shù)量，延長(zhǎng)管頂進(jìn)的長(zhǎng)度。中繼接力技術(shù)是長(zhǎng)距離頂管有效的技術(shù)措施。

4.2中繼間位置的計(jì)算數(shù)及安裝位置

混凝土管材允許頂推力為7900 KN，根據(jù)《頂管施工技術(shù)及驗(yàn)收規(guī)范》，當(dāng)主頂千斤頂達(dá)到中繼間總推力（也即管道允許頂推力）的40%～60%時(shí)應(yīng)安放第一個(gè)中繼間考慮，取3160 kN，那么第一個(gè)中間理論設(shè)置位置：

3160-1113=3.14×2.40×6.50×L1

因此，頂距L1=41×2

根據(jù)理論計(jì)算，頂進(jìn)82 m管道后需設(shè)第一個(gè)中繼間進(jìn)行接力頂進(jìn)。

另根據(jù)頂管施工技術(shù)要求規(guī)范，第一個(gè)中繼間應(yīng)安裝于頂管機(jī)后40～120 m，因此第一個(gè)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(zhǎng)距離頂管減少阻力的重要環(huán)節(jié)之一，在頂管施工過(guò)程中，如果注入潤(rùn)滑泥漿能在管子的外圍形成一個(gè)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(jié)管節(jié)設(shè)置一組注漿孔，每組6個(gè)3.33 cm注漿孔，60°均分設(shè)置，每組注漿孔有獨(dú)立的閥門(mén)控制。

5.2漿液配比及注漿量計(jì)算

潤(rùn)滑泥漿材料主要采用納基膨潤(rùn)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(xiàn)場(chǎng)按水：土=12：1的量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拌制，拌制好的泥漿放在儲(chǔ)漿箱內(nèi)待數(shù)小時(shí)后即可使用，物理性能指標(biāo)比重1.05～1.08 g/cm2，粘度30～40 S，泥皮厚3～5 mm。

5.3注漿質(zhì)量控制

制定合理的壓漿工藝，嚴(yán)格按壓漿操作規(guī)程進(jìn)行；施工時(shí)，要保證潤(rùn)滑泥漿的穩(wěn)定性，做到不沉淀、不失水、不固結(jié)；保持管節(jié)在土中的動(dòng)態(tài)平衡，盡可能縮短中斷頂進(jìn)時(shí)間，保持施工的連續(xù)性，如中斷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)必須補(bǔ)壓漿。

6　鋼管安裝及自密實(shí)混凝土灌注

6.1鋼管安裝方法及技術(shù)措施

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

軌道及支架安裝時(shí)，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(nèi)。鋼板支架采用3cm厚鋼板焊接而成，長(zhǎng)度0.20 m，每3 m一個(gè)，165 m長(zhǎng)共計(jì)56個(gè)支座，同時(shí)預(yù)埋DN150 mm鋼管（長(zhǎng)165 m）同時(shí)隨主管道同時(shí)頂進(jìn)，鋼管每隔2 m預(yù)留混凝土出口。見(jiàn)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(jìn)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(guān)要求。環(huán)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(nèi)縫。

6.3防腐施工

鋼管采用電動(dòng)鋼絲輪打磨的人工除銹方式，內(nèi)壁涂刷飲水艙漆，外部涂刷環(huán)氧煤瀝青漆。安裝環(huán)縫兩側(cè)各120 mm范圍內(nèi)，在表面預(yù)處理后，應(yīng)涂刷不會(huì)影響焊接質(zhì)量的底漆。環(huán)縫焊接后，應(yīng)進(jìn)行二次除銹，再用人工涂刷或小型高壓噴漆機(jī)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(yīng)在設(shè)計(jì)厚度基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加涂層厚度。

6.4自密實(shí)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(shí)混凝土澆筑→自密實(shí)混凝土澆筑完畢后進(jìn)行注漿。自密實(shí)混凝土的澆筑主要起固定內(nèi)部鋼管和防止鋼管外壁銹兩個(gè)作用。施工前應(yīng)委托水利資質(zhì)的試驗(yàn)室做好混凝土配合比，復(fù)核其擴(kuò)展度、初終凝時(shí)間、抗壓強(qiáng)度、施工可操作性等，配合比報(bào)告、施工方案經(jīng)監(jiān)理部批準(zhǔn)后方可施工。

（責(zé)任編輯：趙鑫）

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