流沙地質(zhì)水泥套管頂管經(jīng)驗(yàn)

寇辰旭

摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了中俄東線天然氣管道南引水庫干渠頂管項(xiàng)目流沙地層頂管穿越施工情況。

關(guān)鍵詞：流沙地質(zhì);頂管。

一、工程簡(jiǎn)介

中俄東線天然氣管道是國家重點(diǎn)工程，干線全長3054km，設(shè)計(jì)輸量380×108m3，設(shè)計(jì)壓力12/10MPa，管徑D1422/D1219mm。南引水庫干渠頂管穿越位于黑龍江省肇源縣超等村東側(cè)，采用頂管隧道方式穿越，穿越水平長度為400m，其中頂管穿越段為292.4m，開挖穿越段為107.6m，穿越工程等級(jí)為中型。始發(fā)豎井內(nèi)徑12.5m，井深11.1m。接收端采用基坑開挖方案，開挖接收上口長120.8m、寬度49m，平均深度7.5m，開挖下口長10m、寬度5m。在施工前期打探孔發(fā)現(xiàn)整個(gè)施工路由處于流沙地質(zhì)。

二、解決方案

在穿越段兩端采用鋼筋混凝土沉井方法，修建操作坑，安裝好液壓千斤頂，放入混凝土套管和新型頂管機(jī)頭等設(shè)備，頂管過程中采用氣壓平衡及注漿方法。首先頂進(jìn)套管，然后挖土，待套管內(nèi)沙土清除完畢后，再頂進(jìn)套管，邊頂邊挖，如此循序漸進(jìn)，直至到達(dá)接收坑為止。

2.2操作要點(diǎn)

2.2.1施工準(zhǔn)備

組織施工人員熟悉施工圖，進(jìn)行技術(shù)交底，根據(jù)該段的勘探地質(zhì)的資料和實(shí)際探測(cè)的地質(zhì)制定施工措施，探討施工質(zhì)量保證措施。

2.2.2測(cè)量放線

根據(jù)設(shè)計(jì)給定的控制樁位，用測(cè)量儀放出穿越中心軸線，打穿越中心樁、施工作業(yè)帶邊線樁，撒上白灰線。

2.2.3鋼筋混凝土沉井

流沙地質(zhì)下，正常開挖發(fā)送基坑和接收基坑難度很大，在坍塌過程中需要不斷地清理，增加了工程量和占地面積，頂管過程中存在很大的安全隱患。為提高頂管操作的安全性，采用鋼筋混凝土沉井方法修建發(fā)送基坑和接收基坑?；拥撞繛榛炷翝仓诎l(fā)送基坑底部低點(diǎn)位置設(shè)一集水坑，用于收集和排除基坑四周和頂管過程中滲水。

排水下沉和不排水下沉應(yīng)適時(shí)轉(zhuǎn)換。由于排水下沉的速度快，不排水下沉速度慢（排水下沉的速度是不排水下沉的8倍），所以在下沉過程中，應(yīng)盡量增加排水下沉量、減少不排水下沉量以降低成本。排水裝置主要是潛水泥漿泵、離心水泵，沉井到位后，用排水裝置先抽干沉井內(nèi)積水，鋪設(shè)好底板鋼筋后，澆筑混凝土。

2.2.4在修建頂進(jìn)工作坑時(shí)，工作坑的后背墻要修建結(jié)實(shí)、牢固。

2.2.5套管頂進(jìn)

頂管作業(yè)是把管節(jié)推頂?shù)揭淹诤玫耐炼磧?nèi)的作業(yè)。由于地質(zhì)原因，頂管操作要堅(jiān)持“先頂后挖，隨頂隨挖”的施工原則。

千斤頂頂進(jìn)一個(gè)沖程后，千斤頂復(fù)位，在橫向頂鐵和環(huán)向頂鐵之間裝進(jìn)合適的縱向頂鐵，然后繼續(xù)頂進(jìn)。在不穩(wěn)定土層中頂管時(shí)，封門拆除后應(yīng)將頂管機(jī)頭立即頂入土層。

在套管前端安裝具有氣密封水功能的頂管機(jī)頭。頂管機(jī)頭分前端和后端，前端是一個(gè)密封艙（前艙），工作過程中始終保持規(guī)定的壓力值，后端是一個(gè)增減壓艙（后艙）。前艙帶有一方形密封艙門（前艙門），艙門上裝有進(jìn)氣管和排氣管。在頂管機(jī)頭和第一根鋼承口混凝土套管間做一個(gè)艙門（后艙門），起到第二道密封作用，形成增減壓艙（后艙）。在頂進(jìn)過程中前艙門關(guān)閉，用氣泵由艙門上的進(jìn)氣管向其注氣進(jìn)行氣密封水。作業(yè)人員密切觀察艙門上內(nèi)、外側(cè)的壓力表，壓力控制在0.02～0.04MPa，壓力超過該范圍應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)控。在壓力作用下，流沙中的水得到控制，流沙變成含水很低的沙石。頂進(jìn)一定距離后，關(guān)閉后艙門，通過進(jìn)氣管使后艙氣壓與前艙相等（作業(yè)人員在0.02～0.04MPa壓力下安全），然后打開前艙門，進(jìn)行挖土作業(yè)，把前艙內(nèi)沙土倒到后艙。兩名作業(yè)人員位于后艙內(nèi)，負(fù)責(zé)挖土和倒土作業(yè)，密切觀察頂進(jìn)情況。

頂進(jìn)過程中，管節(jié)的方向和高程的控制，主要取決于挖土操作。工作面上挖土不但影響頂進(jìn)效率，更重要的是影響質(zhì)量控制，因此，對(duì)挖土有嚴(yán)格的要求。

①???? 根據(jù)流沙的特征，工作面向前挖至0.2～0.4m時(shí)，頂進(jìn)一次，挖出的土要及時(shí)外運(yùn)。

②???? 挖沙時(shí)盡量開挖中心部分。除了糾偏差以外，基本上用刃角刮土，避免在水泥套管外側(cè)形成空洞。2m一根的套管每頂進(jìn)一根，進(jìn)行一次測(cè)量，如果發(fā)現(xiàn)偏差，應(yīng)及時(shí)糾正。

2.2.6糾偏控制

頂管過程中難度較大的是控向問題。如果按常規(guī)頂進(jìn)，隨著水和流沙的溢出，勢(shì)必造成套管圓周方向的塌陷，致使套管因重力作用在軸線方向產(chǎn)生偏差，嚴(yán)重時(shí)可造成套管與套管間錯(cuò)縫，主管無法穿入，甚至造成路面塌陷。在管道頂進(jìn)的全部過程中，應(yīng)控制頂進(jìn)機(jī)頭前進(jìn)的方向，應(yīng)根據(jù)測(cè)量結(jié)果分析偏差產(chǎn)生的原因和發(fā)展趨勢(shì)，確定糾偏的措施。

三、應(yīng)用效果

運(yùn)用流沙地質(zhì)頂管穿越施工方法，在修建工作坑時(shí)，工程開挖量少，占地面積小，避免了對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞;克服了流沙容易塌方的困難，有效地防止了路面下陷，保證了交通安全;對(duì)一些施工措施的可行性進(jìn)行了論證，積累了頂管穿越的豐富經(jīng)驗(yàn)，為以后大口徑管道頂管穿越提供依據(jù);同時(shí)也節(jié)約了成本，縮短了工期，提高了頂管穿越精確性、安全性，能滿足建設(shè)綠色管道的環(huán)保要求，實(shí)現(xiàn)了高水平的頂管穿越，創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益。