頂管施工技術(shù)在城鎮(zhèn)燃氣管道建設(shè)中的應(yīng)用

邢 晟

（原天然氣有限公司，山西 太原 030006）

伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展及社會能源需求的不斷提高，城鎮(zhèn)燃氣管道建設(shè)受到了越來越多的重視。頂管施工技術(shù)是一種非開挖技術(shù)，相比較于傳統(tǒng)挖槽鋪管施工技術(shù)，頂管施工技術(shù)對周邊生態(tài)環(huán)境、交通以及居民等造成的影響相對較小，無需大量占用土地，且施工成本較低，經(jīng)濟效益與生態(tài)效益均比較好，因此得到了越來越多的應(yīng)用。

1 頂管施工技術(shù)的原理

頂管施工技術(shù)的作用原理為予力技術(shù)，其主要通過應(yīng)用頂管機頭，來對頂進管材沿線的土壤、巖石等不斷施加予力作用，從而不斷切割、擾動土壤，并對出現(xiàn)預(yù)變形的土壤實施變形碎化，再進行壓實，補償巖石土壤、支撐土壤出現(xiàn)變形，產(chǎn)生土壓力，進而使頂進管材的管外壁與周圍巖石、土壤之間緊密結(jié)合，并對已頂進的管道進行不斷擠壓，構(gòu)成管網(wǎng)。

2 城鎮(zhèn)燃氣管道建設(shè)中頂管施工技術(shù)的應(yīng)用

2.1 工程概況

某城鎮(zhèn)燃氣管道工程，建設(shè)中需穿越高速公路。綜合考慮工程實際情況、對比分析各種不開挖技術(shù)，擬采用機械頂管施工技術(shù)。燃氣管道設(shè)計壓力0.4兆帕，設(shè)計管徑為DN500，頂管施工中使用口徑1500毫米的鋼筋混凝土管作為套管，頂管長度129米。

2.2 頂管施工

1）頂管機頭進洞

工作豎井施工完成后，洞口加固后，用風(fēng)鎬人工將洞門砼鑿除，確保外部土體穩(wěn)固的基礎(chǔ)上，將井壁固定鋼筋迅速切斷，人工將土層向前開挖50厘米，將頂管機頭置于洞口中，頂管機刀盤完全進洞后，安裝止水圈，安裝完成后，將所有頂進設(shè)備以及頂管機刀盤啟動，開始頂進作業(yè)，頂進作業(yè)過程中必須嚴格遵循操作規(guī)程要求。為保障頂管施工質(zhì)量，應(yīng)設(shè)置試驗段，充分考慮頂進效果、土質(zhì)條件等因素，優(yōu)化調(diào)整刀盤轉(zhuǎn)速、扭矩。由于這時頂進阻力相對較小，因此頂進速度不可超過15毫米/分鐘，以避免機頭整體旋轉(zhuǎn)問題的出現(xiàn)。機頭完全進入土層，且沒有發(fā)生旋轉(zhuǎn)，則可逐步提升頂進速度。

2）頂進作業(yè)

頂管作業(yè)過程中，初始頂進前30米為試驗段。在試驗段中設(shè)置沉降觀測點，對土倉壓力、土的流塑性、頂進偏差、頂力大小等參數(shù)進行檢測，并根據(jù)試驗段情況，優(yōu)化調(diào)整后續(xù)頂進段的相關(guān)參數(shù)。

根據(jù)試驗段相關(guān)數(shù)據(jù)，調(diào)整設(shè)計土倉壓力，從而實現(xiàn)安全系數(shù)的提升。頂進作業(yè)中，盡量降低頂進阻力是頂力控制的主要目的。頂進阻力由兩部分組成，一是頂管機的迎面阻力，二是頂進管道周圍土壤及其管壁之間的摩擦阻力。為實現(xiàn)摩擦阻力的降低，可借助管道內(nèi)壁設(shè)置的注漿孔，將泥漿注入到管道外側(cè)，從而使頂進管道、頂管機與土壤之間形成一個泥漿套，在泥漿套中頂進管道、頂管機向前頂進的阻力會明顯降低。頂進的鋼筋混凝土管，每節(jié)管道內(nèi)壁均設(shè)置了三個注漿孔，在同一圓周上均勻分布，可在注漿孔安裝止回閥，以避免漿液倒流。管道頂進中為預(yù)防注漿孔被泥漿、土壤封堵，應(yīng)在其后部注漿，并將側(cè)壁、前部遮上。頂管完成后，將水泥砂漿注入到管道外側(cè)，在內(nèi)壁將注漿孔封閉，使管道周圍土體固化，避免空洞而造成的地表沉降問題。頂管頂進全過程中，始終伴隨注漿工作，一邊頂進、一邊注漿，從而形成飽滿、連續(xù)的泥漿套，降低頂進阻力。

注漿過程中，應(yīng)遵循“先注漿、后頂進，邊頂進、邊壓漿，及時補充漿液”的原則，以確保頂進管道、周圍土壤之間可以形成環(huán)形空間，扮演潤滑泥漿套的角色，有效減小摩擦阻力。同時，也要嚴格控制注漿壓力，通常為0.2～0.3兆帕，避免注漿壓力過高而導(dǎo)致的冒漿、跑漿、摩擦阻力增大的問題。

頂管機操作員在頂進過程中，應(yīng)通過監(jiān)控設(shè)備，密切觀察光靶上激光點是否出現(xiàn)偏移。若是頂管機偏轉(zhuǎn)，則可采取改變刀盤轉(zhuǎn)向的方法予以解決，若是刀盤伴隨著頂管機偏轉(zhuǎn)方向進行轉(zhuǎn)動，則可應(yīng)用液壓千斤頂進行糾偏，但此措施僅適用于偏轉(zhuǎn)角＜15度的情況。在進行糾偏的時候，每頂進30厘米便要進行一次測量，發(fā)現(xiàn)已有糾正趨勢之后，向前頂進一段距離，再停止糾偏，以預(yù)防糾偏過量問題的出現(xiàn)。糾偏過程中，應(yīng)堅持微糾偏、勤糾偏的原則。

本工程頂進作業(yè)中，頂進速度為30～50毫米/分鐘，試驗段、糾偏時，適當(dāng)降低頂進速度，等到正常頂進的時候，再將頂進速度提高。下新管的時候，頂管機停止頂進，并斷電，以維持壓力均衡。在連接管道的同時進行頂進，先是刀盤動作，然后將頂進裝置、切削土運送機打開。頂管作業(yè)中，對刀盤挖下來的土，使用螺旋輸送機送至水平運輸車斗，再應(yīng)用起吊設(shè)備運到豎井上的存土場。

3）機頭出洞

機頭出洞施工是在接收豎井中出洞口位置的土體加固強度達標(biāo)后開始的。頂管機機頭與上切削面快速接觸，對洞口止水裝置進行安裝，加快頂進，盡量縮短開挖面暴露時間。頂進作業(yè)中，對出洞口密封圈壓實效果進行仔細檢查，確保頂管機機頭能夠順利頂進至接收豎井之中。

頂管機刀盤頂進至接受豎井前的10～15米的時候，進行一次貫通測量作業(yè)，對頂管機的里程進行測量，準(zhǔn)確計算洞口、刀盤間的距離。頂管機機頭刀盤與出洞口之間的距離為200～500毫米的時候，停止頂進，盡可能地降低刀盤迎面的土壓力，保障開洞口時設(shè)備、人員的安全。

4）漿液置換

頂進作業(yè)完成后，為避免頂進區(qū)域地表沉降現(xiàn)象的出現(xiàn)，應(yīng)對頂進管道、周圍土壤間的空隙進行注漿。注漿液為1：3：5的水泥、粉煤灰、水的混合物。每節(jié)管道內(nèi)壁均設(shè)置有注漿孔，從管道的一端開始注漿，并逐排向另一端進行，注漿壓力為0.2～0.5兆帕，注漿結(jié)束后，保壓10分鐘，再將所有閥門關(guān)閉，注漿作業(yè)完成。

5）套管內(nèi)管道安裝

混凝土套管頂進完成后，在混凝土套管中，安裝燃氣管道，并進行焊接操作。采用φ508×7.9毫米L245MB的注漿鋼管，3PE加強級防腐鋼管。將滑輪支架安裝在管底，輔助發(fā)送，以降低穿越阻力?；喼Ъ苁怯?毫米的鋼板卷制而成，穿越主管、滑輪支架之間使用5毫米厚的橡膠護層進行隔離，以避免主管道防腐層受損。應(yīng)用滑輪支架結(jié)合止浮桿的措施，套管內(nèi)的管道，每隔5米設(shè)置一道止浮桿，止浮桿、滑輪支架之間的間距為0.5米，穿越工作管長129米。 混凝土套管中，接口焊縫施焊結(jié)束后，應(yīng)立刻開展射線檢驗，確保其質(zhì)量合格后，立即對管口焊縫實施防腐處理，并將管道向前拖移。采取上述方式，循序漸進地完成管道的安裝?；炷撂坠芊忾]前，應(yīng)設(shè)置檢水井、檢漏井，選擇DN25鍍鋅鋼管當(dāng)作檢水井、檢漏井的制作材料，并各砌筑一座保護井。檢水井設(shè)置在下游，檢漏井設(shè)置在上游。

3 結(jié)語

綜上所述，城鎮(zhèn)燃氣管道建設(shè)中實際應(yīng)用頂管施工技術(shù)的時候，應(yīng)明確頂管施工技術(shù)的作用原理，并充分考慮工程實際情況，對頂管施工中的頂管機頭進洞、頂進作業(yè)、機頭出洞、漿液置換以及套管內(nèi)管道安裝等環(huán)節(jié)進行嚴格控制，從而確保頂管施工質(zhì)量，充分發(fā)揮頂管施工技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)城鎮(zhèn)燃氣管道建設(shè)質(zhì)量的提升。