蘭歡歡

（山西省水利建筑工程局 太原 030006）

1 工程概述

禹門口提水東擴工程位于山西省中南部，是山西省二縱十橫大水網(wǎng)中的第八橫，向臨汾、運城六縣（市）（包括：新絳、稷山、襄汾、侯馬、曲沃、翼城）工農(nóng)業(yè)以及農(nóng)村生活供水的保障性給水工程，年農(nóng)業(yè)供水量8 095萬m3，工業(yè)供水8 030萬m3.

工程干線起點位于新絳縣禹門口提水工程二級干渠光馬渡槽末端，終點位于翼城縣西梁水庫，主管線長48.8 km，安裝直徑2 m的DN2000PCCP管道。

在管線二標(biāo)樁號G18+472.9～G18+875.13段穿越汾河，長度為339.43 m.這就遭受著汾河水的侵襲、流砂層的威脅及深基坑的困擾，造成施工難度大、技術(shù)要求高、時間很緊迫等安裝困難。

2 采用挖掘機頂進PCCP管道安裝方法

2.1 起因分析

根據(jù)穿河工程的級別，編制了專項施工方案，并兩次請相關(guān)專家現(xiàn)場指導(dǎo)和召開咨詢會議。具體施工步驟是：

按照此工程上游25 km處的柴莊水文站提供的20年洪峰流量，確定以近5年洪峰流量最大值242 m3/s作為導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)，以近10年汛期洪峰流量最大值420 m3/s為圍堰標(biāo)準(zhǔn)?；优潘捎蒙罹潘?，井深為30 m，直徑為40 cm的無砂管，間距為13 m雙排，后又加水井，增大排水量?；娱_挖分三層進行，第一層4 m，第二層4 m，第三層6～7 m.

在準(zhǔn)備工作充分的前提下，于2011年4月9日開始抽水，到5月1日地下水位由3 m降到11 m時水位不再下降，但是基坑深為13.6 m，面臨工作面窄小，各處來水來沙，同時開始明排，木樁、鋼板樁支護。在這種情況下安裝PCCP管，采用導(dǎo)鏈拉入法，人工拉進太慢（每根需要30～60 min）；用龍門吊入法安裝，工作面小，安裝展不開設(shè)備；采用軌道拉進法，基坑中有水和流沙無法作業(yè)。于是，決定采用挖掘機頂進PCCP管道安裝方法。

2.2 工作原理

在總結(jié)現(xiàn)有安裝PCCP管道機械設(shè)備的基礎(chǔ)上，根據(jù)穿河段施工困難的現(xiàn)狀，利用現(xiàn)場設(shè)備，工程技術(shù)人員在吊機的對接配合下，充分利用挖掘機的“四性”功能來完成頂進，這種方法是經(jīng)過多次試驗，才能逐步完善。具體四性是：

適應(yīng)性：履帶式挖掘機，適應(yīng)狹窄工作面，可在一般沙層水中作業(yè)，而且就在待裝管的前方。

靈活性：挖掘機可繞轉(zhuǎn)360°，上下起臂在10 m左右，非常靈活方便，可操作性強。

推力性：挖掘機有各種不同馬力的規(guī)格，有很大的推力，能夠完成推進任務(wù)。

快速性：挖掘機頂管速度快，只要鏟斗一動，即可完成。

原理要求是：慢、穩(wěn)、準(zhǔn)，一推就到一定位置。

2.3 試驗過程

利用挖掘機進行安裝試驗，主要從不同角度、不同位置、不同頂力三個方面著手。通過數(shù)次實際操作，摸索出可行的數(shù)據(jù)，保證PCCP管口不受損壞、安裝打壓合格的要求。

2.3.1 不同角度

安裝角度，是一個十分重要的問題。因為變化幅度超過允許范圍，承插口必然會受到破壞，造成PCCP管道損壞，打壓不合格。經(jīng)反復(fù)試驗總結(jié)出：當(dāng)承口和插口處于平衡位置時，在此基礎(chǔ)上考慮，向下 0.4°、向上 0.4°，（0.4°為設(shè)計允許值），角度應(yīng)為控制在180.5°～179.5°為宜，最理想的角度是180°～179.5°，偏低效果較好。

2.3.2 不同位置

位置是指頂點位置和挖掘機位置，這兩點直接關(guān)系到安裝PCCP管道的效果。一般挖掘機在PCCP管道的前方，它的高低由挖土深度決定，而一次性挖土深度為1～7 m，管的高低由設(shè)計底高程決定。其次，是挖掘機與管頭的距離太近，力臂伸不開，難以發(fā)揮作用，太遠(yuǎn)力臂短難以完成任務(wù)。

經(jīng)過試驗得出：挖深以3～5 m為宜；挖掘機與待裝管頭距離可根據(jù)挖掘機力臂長短決定；并且要處理好挖土深度、力臂長短和待安管頭三者之間的關(guān)系。

頂點位置一般為三個：

下方點：挖掘機在上方，要求力臂長，形成角度大；基坑下有水和沙挖鏟放不下去，形不成平面，不能操作，所以不能采用。

中方點：管中心線兩面作為待安裝管的中點，對于平衡前進有一定好處，但是填木太重不容易放入，挖頭需向下方，穩(wěn)定性不好，所以暫不采納。

上方點：管的最上方距挖掘機最近，相應(yīng)挖掘機穩(wěn)定性最好；挖掘機與待裝管頭垂直距離最小，最容易形成兩個平面相接，頂力均勻效果好，所以采用上方點頂進。

2.3.3 不同頂力

本工程PCCP管徑為2 m，每根長度為6 m，重量為19t，用100 t履帶吊車起吊對接，這時待裝管處于懸空平衡狀態(tài)。

在懸空平衡情況下，吊機向前移動，同時在本工程中采用挖掘機（VOLVO-460，332.2馬力）頂推，便可完成對接。

2.4 安裝要點

2.4.1 準(zhǔn)備

將固定管和待裝管的承口和插口處清理干凈，然后將顏色和粗細(xì)一致的橡膠圈套在兩槽內(nèi)，用φ6鋼筋邦繞兩圈，然后在承口、插口上均勻刷上潤滑油，不能有一點漏缺，以免損壞膠圈。

2.4.2 起吊

用軟吊帶套在PCCP管上，在吊車的作用下平衡起吊，使承口和插口對接到第一道膠圈為準(zhǔn)，這時吊機平衡地對接，進入尺寸為8 mm的深度。

2.4.3 安裝

安裝情況見圖1，管本身自重力的方向向下，吊車的兩個力向上，使管處于平衡狀態(tài)。然后在挖掘機挖斗頂住撐木向前的推力下，掌握一定的角度來完成對接任務(wù)。

圖1 安裝示意圖

3 效果分析

本工程的PCCP管，采用軟吊帶起吊安裝。并采用橡膠圈二道止水，承口、插口要嚴(yán)格保護，采用的標(biāo)準(zhǔn)工壓為0.1 MPa三次打壓合格。這種方法與目前常用的吊車導(dǎo)鏈拉進法，龍門吊入法，軌道拉進法和人字抱桿法等安裝方法相比較，它們各有不同的適應(yīng)性和優(yōu)劣。

3.1 吊車導(dǎo)鏈拉進法

就是用吊車使承口插口對接后，用5～10 t的導(dǎo)鏈二臺，一邊一臺，里側(cè)或外側(cè)，一邊各三人拉進，這時吊車管上下高低，管頭兩人管偏左偏右，管頂指揮者看縫寬窄。吊車導(dǎo)鏈拉進法速度慢，一般每根需要30～60 min，對膠圈損傷不大，適合于基坑工作面大、干基坑施工。本工程干基礎(chǔ)就是用內(nèi)拉法，用固定管兩根，待裝管一根。

3.2 龍門吊入法

就是先將PCCP管放入溝槽內(nèi)，用龍門架兩邊四個導(dǎo)鏈平衡地把管子吊起，然后隨著軌道將待裝管與固定管對接，打壓合格。這種工具適應(yīng)于高壓線下作業(yè)。

3.3 軌道拉進法

軌道拉進法就是將工字鋼兩根，鋪在設(shè)計好的混凝土或牢固的基礎(chǔ)上，用水準(zhǔn)儀測定高程，然后將管子用吊車放在軌道上，用千斤頂將管子送到安裝位置，并將承插合好，打壓合格即可，這種方法適應(yīng)于過鐵路和公路的管內(nèi)裝管安裝，其吊車就負(fù)責(zé)把管放在軌道上，不用配合對接。

3.4 人字抱桿法

人字抱桿法是山西省水工局在萬家寨引黃工程上解決狹窄地段安裝PCCP管的一種方法，它由預(yù)制混凝土地模、起吊卷揚機、變幅卷揚機、人字抱桿、支腿等組成。它主要是在特殊地段，不能采用大型機械的情況下使用。

3.5 挖掘機頂管法

挖掘機頂管法就是利用現(xiàn)場挖掘機進行安裝，既可用于挖土，也可安裝，它具有以下優(yōu)點：

1）省工：用抱桿法無法解決基礎(chǔ)支撐問題。采用挖掘機頂管法與導(dǎo)鏈拉進法進行比較：導(dǎo)鏈拉進法需用人工：管頭2人，拉進6人，里口2人，吊機2人，挖掘機1人，管頂1人，測量1人，共需15人；挖掘機頂管法需用人工：挖掘機1人，頂上指揮1人，測量1人，零星1人，共需4人，可節(jié)省11人。

2）省時：龍門吊入法不適合。采用挖掘機頂管法與導(dǎo)鏈拉進法進行比較：導(dǎo)鏈拉進法每根管需用30～60 min，而頂管法只需要3～5 min，可節(jié)省25～55 min.尤其在幾十眼深井抽水、混流泵明排、基坑四處流水的情況下，快速安管更顯示了它的優(yōu)越性。

3）操作簡單：挖掘機頂管法另一優(yōu)點是：二少一簡。工序少（不用導(dǎo)鏈、不用人工拉、不用鋼絲繩）、麻煩少（不用人工掌握方向，吊車管上下，導(dǎo)鏈管進尺等麻煩事情）。操作簡單，只要在吊機將管平衡吊下，挖掘機頂住撐木一頂，吊機慢慢隨之一擺，站在管上的人看好管縫（2～3 cm）和方向即可。

4 結(jié)語

綜上所述，挖掘機頂管法是一種省時省工、簡單實用的PCCP管道安裝的方法，它解決了工作面窄小、帶水作業(yè)的流沙地層管道安裝的特殊情況，是一種創(chuàng)新實用的PCCP管道安裝方式。在禹門口提水東擴工程共安裝PCCP管73根，聯(lián)合打壓72根合格，其中一處不合格，經(jīng)用聚硫密封膠處理后合格。采用挖掘機頂管法安裝PCCP管對按時完成穿河起到了很好的作用，發(fā)揮了較大的效果，值得同類工程借鑒。但在理論上還需完善，在操作方法上有待研究提高。