管道穿越用小型鉆進(jìn)頂管機(jī)制作及應(yīng)用

徐敏

（中國(guó)石油天然氣第七建設(shè)有限公司，山東 膠州266300）

1 頂管機(jī)制作的目的

天然氣采氣管道穿越道路一般采用非大開(kāi)挖，頂管敷設(shè)技術(shù)（預(yù)先頂進(jìn)鋼制套管后采氣管道穿越）。成品頂管鉆進(jìn)設(shè)備造價(jià)高，為降低成本現(xiàn)場(chǎng)制作，采用現(xiàn)場(chǎng)制備頂管設(shè)備的方法。

2 頂管機(jī)制作

2.1 頂管機(jī)形式

采用中心螺旋式小口徑鉆桿（直徑范圍：桿體直徑114mm，螺旋葉片直徑420mm）。驅(qū)動(dòng)采用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，配變速箱（利舊現(xiàn)場(chǎng)已有齒輪減速箱），如圖1所示。頂管設(shè)備采用大型工程機(jī)械進(jìn)行頂管配合作業(yè)，如挖溝機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)等。

2.2 頂管機(jī)鉆桿制作

圖1頂管機(jī)形式圖

鉆桿連接桿：長(zhǎng)度為2m/根，共8根鉆桿，可根據(jù)道路寬度適當(dāng)調(diào)整鉆桿的長(zhǎng)度，如圖2所示。鉆桿采用φ114mm×6mm碳鋼管制作，每根桿件端部采用圓形鋼板封堵（鋼板厚度20mm，直徑240mm），并均布配鉆螺栓孔（螺栓孔數(shù)8個(gè)，螺栓孔中心距200mm，孔規(guī)格φ18mm）【1】，如圖3所示。

首段鉆桿：前端加設(shè)圓形鋼板封堵，并制作簡(jiǎn)易鉆頭。如圖4所示。

螺旋葉片：采用3mm厚Q235鋼板制作，采用預(yù)應(yīng)力纏繞焊接而成，葉片間距為250mm。鉆桿桿件間連接采用端面法蘭螺栓連接。

圖2螺旋連接桿、鉆桿示意圖

圖3鉆桿連接法蘭示意圖

圖4鉆桿鉆頭示意圖

2.3 頂管機(jī)驅(qū)動(dòng)及減速機(jī)選取

頂管機(jī)螺旋鉆進(jìn)：采用臥式三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率5.5kW，額定電壓：380V，額定轉(zhuǎn)速980r/min(利舊水泥攪拌機(jī)用電機(jī)）。

減速機(jī)選取成品齒輪減速箱(利舊水泥攪拌機(jī)用上料卷?yè)P(yáng)牽引轉(zhuǎn)筒減速箱），減速比為20∶269。

2.4 頂管機(jī)鉆桿與驅(qū)動(dòng)及安裝

電機(jī)與減速箱為利舊成品設(shè)備，不需重新裝配安裝，減速箱與鉆桿間連接采用法蘭螺栓連接。

電機(jī)與減速箱組成設(shè)備單體，在設(shè)備承座下制作鋼結(jié)構(gòu)底排子，使設(shè)備便于運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)頂管。

3 頂管機(jī)應(yīng)用

3.1 頂管機(jī)適應(yīng)范圍

適用于不易大開(kāi)挖的混凝土、瀝青道路及車流量較大不允許阻礙交通的道路穿越項(xiàng)目。

適應(yīng)于不易大開(kāi)挖的穿越大型已建管道、線纜等項(xiàng)目。

鉆進(jìn)頂管設(shè)備最大穿越距離16m，頂管管道最大規(guī)格為DN450mm。

上述的穿越道路采用非開(kāi)挖技術(shù)，不但減少路面開(kāi)挖，以及后期道路修復(fù)，還可以降低施工費(fèi)用及解決一些在重要路段不能開(kāi)挖而影響施工的問(wèn)題。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況來(lái)看，頂管機(jī)只適應(yīng)于硬度不高于石膏土類型的土質(zhì)地質(zhì)條件。

3.2 鉆進(jìn)頂管機(jī)操作規(guī)程

3.2.1 頂管機(jī)的安裝

1）安裝前，要全面檢查鉆桿、螺旋連接桿以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是否安全可靠【2】。

2）安裝時(shí)鉆進(jìn)工作面要平整、夯實(shí)，能夠承載該機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。

3）設(shè)備安裝時(shí)，應(yīng)在專人指揮下進(jìn)行，先將鉆桿、螺旋連接桿按照所有長(zhǎng)度要求連接成整體，并傳入套管內(nèi)，最后鉆桿與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。

4）所有連接點(diǎn)必須緊固，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與鉆桿連接前應(yīng)將電機(jī)的正反轉(zhuǎn)與螺旋管保持一致。

5）聯(lián)合作業(yè)的配套設(shè)備，布局合理，與本機(jī)所需發(fā)電機(jī)功率相匹配，保證機(jī)械和人身的安全。

6）必須配備熟悉頂管機(jī)管、用、養(yǎng)、修各個(gè)環(huán)節(jié)的專業(yè)技能人員，和經(jīng)過(guò)培訓(xùn)合格的操作人員，以保證鉆進(jìn)的正常作業(yè)。

3.2.2 開(kāi)機(jī)操作前的檢查

1）檢查：頂管機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑油量應(yīng)充足，是否有卡澀現(xiàn)象，鉆桿各連接螺栓應(yīng)無(wú)松動(dòng)。

2）電氣系統(tǒng)：電線應(yīng)無(wú)松，操作開(kāi)關(guān)一通電后顯示正常。3）確認(rèn)頂管機(jī)最終安裝狀態(tài)，檢查無(wú)誤后，方可開(kāi)動(dòng)機(jī)器。通過(guò)調(diào)試達(dá)到設(shè)備開(kāi)挖方向正確，再按程序投入作業(yè)。

3.2.3 頂管作業(yè)

1）編制作業(yè)計(jì)劃安排，并對(duì)頂管切入點(diǎn)的正確性進(jìn)行核對(duì)。

2）機(jī)組人員要高度集中精力從事操作，認(rèn)真監(jiān)視頂管機(jī)鉆進(jìn)狀態(tài)，是否靈敏正常。

3）在過(guò)程中，應(yīng)注意觀察排土量，并及時(shí)清理。

4）頂管時(shí)，注意觀察糾偏測(cè)量和配合的大型設(shè)備（如裝載機(jī)、挖溝機(jī)等）工作狀態(tài)，每隔一定時(shí)間應(yīng)測(cè)量標(biāo)高和中心線。發(fā)現(xiàn)偏差，除及時(shí)校正外，應(yīng)每頂進(jìn)1個(gè)行程正式測(cè)量校正1次。

5）作業(yè)完畢，按步驟拆解設(shè)備并對(duì)設(shè)備各部位進(jìn)行檢測(cè)保養(yǎng)。

3.3 操作安全注意事項(xiàng)

1）頂管工作坑采用機(jī)械開(kāi)挖時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有專人指揮，頂管鉆進(jìn)設(shè)備所處場(chǎng)地平整，頂管作業(yè)的全過(guò)程中需專人監(jiān)護(hù)。

2）應(yīng)根據(jù)地質(zhì)和施工要求，穿越點(diǎn)設(shè)置邊坡、頂撐或固壁支護(hù)等安全措施，并應(yīng)隨時(shí)檢查，防止頂管段塌方。

3）頂入作業(yè)施工時(shí)，要根據(jù)出土量制定頂入長(zhǎng)度，嚴(yán)禁強(qiáng)行頂進(jìn)作業(yè)。

4）嚴(yán)禁非操作人員進(jìn)行頂管作業(yè)，頂管時(shí)應(yīng)停止鉆進(jìn)并由專人指揮。

5）吊裝頂進(jìn)鋼套管時(shí)，應(yīng)符合吊裝作業(yè)安全規(guī)定，專人吊裝、指揮。

6）頂進(jìn)過(guò)程應(yīng)緩慢進(jìn)行，頂進(jìn)過(guò)程鉆桿應(yīng)停止鉆進(jìn)，待頂管到位后，繼續(xù)鉆進(jìn)。

4 結(jié)語(yǔ)

鉆進(jìn)頂管設(shè)備制作簡(jiǎn)單、操作方便、安全實(shí)用，適應(yīng)滿足采氣管線預(yù)埋鋼制套管的穿越施工；頂管設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)制作，為項(xiàng)目節(jié)省購(gòu)買設(shè)備成本。