寶雞中燃城市燃?xì)獍l(fā)展有限公司 寄玉玉

燃?xì)夤芫W(wǎng)作為現(xiàn)代化城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，在城市天然氣化的過程中需進(jìn)行大量埋地敷設(shè)，不可避免地需要開挖已成型路面。但因地下已建各類管線的復(fù)雜性、地質(zhì)情況的特殊性以及施工現(xiàn)場(chǎng)情況的多變性，致使很難采用傳統(tǒng)的明開挖方式進(jìn)行施工建設(shè)。為解決這一難題，在燃?xì)夤艿澜?jīng)過交通繁忙、人口密集、地下管線復(fù)雜的道路時(shí)，常采用頂管穿越技術(shù)進(jìn)行施工。其主要特點(diǎn)是可以不拆除地面障礙物，不中斷地面交通，同時(shí)一定程度上也縮短工程周期和節(jié)約工程成本。

1 頂管穿越技術(shù)

頂管穿越（以下稱為頂管）施工就是在工作井內(nèi)借助頂進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生的頂力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，將套管按設(shè)計(jì)坡度頂入土中，以實(shí)現(xiàn)非開挖敷設(shè)地下管道的施工方法。頂進(jìn)時(shí)將套管分管節(jié)從工作井推進(jìn)到接收井，套管內(nèi)土壤隨頂隨挖，在支撐好滑塊支架后，將燃?xì)夤艿拦潭ㄓ谔坠軆?nèi)，完成管道的穿越。

為避免頂管頂進(jìn)中出現(xiàn)豎井坍塌、穿越段路面沉降或隆起等狀況的發(fā)生，頂進(jìn)方式的選擇必須科學(xué)合理。頂管施工前應(yīng)掌握詳細(xì)的地勘資料和水文資料，施工前應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)勘察和現(xiàn)場(chǎng)放線，理清燃?xì)夤艿朗┕し秶鷥?nèi)及施工處地下及地上所有障礙物，調(diào)查施工對(duì)生態(tài)環(huán)境和生活環(huán)境的影響，積極采取相應(yīng)防范措施。在制定施工組織設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮管道所處土層性質(zhì)、地下水位、附近地上與地下建構(gòu)筑物，并充分考慮各種設(shè)備的布置、操作空間、工期長短和挖掘泥土的運(yùn)輸方式等各種因素的影響，同時(shí)，燃?xì)夤艿理敼艽┰降缆返姆笤O(shè)期限、程序以及施工組織方案，應(yīng)征得相關(guān)部門同意。

頂管法適用管徑為300～4 000 mm，施工速度可達(dá)約50 m/d，施工方向控制精度可達(dá)到500 mm。頂管施工系統(tǒng)主要包含工作井、接收井、主頂設(shè)備、頂管機(jī)、基坑導(dǎo)軌、頂鐵、后背墻、起重設(shè)備、注漿潤滑設(shè)備、泥水分離設(shè)備、出土設(shè)備及通風(fēng)照明輔助設(shè)備等[1]。

2 頂管理論計(jì)算

2.1 工作井與接收井參數(shù)計(jì)算

燃?xì)夤艿理敼苁┕がF(xiàn)場(chǎng)必須要有足夠位置布置工作井和接收井。在頂管施工中，雖然不需要全線開挖地面，但需在頂進(jìn)管道的兩端分別開挖工作井和接收井。工作井是頂管機(jī)和首節(jié)管材頂進(jìn)的地方，井內(nèi)放置所有頂進(jìn)設(shè)備，同時(shí)井內(nèi)設(shè)有后背墻，承受主頂油缸的反作用力。后背墻的最低強(qiáng)度應(yīng)保證在設(shè)計(jì)頂進(jìn)力的作用下不被破壞。接收井是接收頂管機(jī)的地方，是頂管頂進(jìn)的端點(diǎn)。

工作井和接收井的形狀通常選用矩形。其長度、寬度和深度尺寸的大小主要取決于頂進(jìn)管道的口徑、單節(jié)管道長度、管道覆土厚度、頂管施工方法等因素，并受地下水位、土壤性質(zhì)等條件影響。

2.1.1 工作井主要參數(shù)

式中：L1——工作井最小凈長，m；

H1——工作井底板面最小深度，m；

B1——工作井內(nèi)徑最小寬度，m；

l1——頂管機(jī)下井時(shí)最小長度，m；

l2——下井管節(jié)長度，m；

l3——千斤頂長度，m；

l4——留在井內(nèi)的管道最小長度，m；

k——后座和頂鐵的厚度，m；

H3——管頂覆土層厚度，m；

D1——燃?xì)夤艿劳鈴?，m；

h——管底操作空間，m。

2.1.2 接收井工作參數(shù)

接收井最小凈長L2，需滿足設(shè)備拆除吊出。

接收井最小深度H2參照工作井深度。

式中：B2——接收井內(nèi)徑最小寬度，m；

D2——頂管機(jī)外徑，m。

為保證施工作業(yè)的安全性，防止坍塌發(fā)生，工作井與接收井上部需進(jìn)行放坡處理。工作井底部一般用不小于200 mm的現(xiàn)澆混凝土板加固，井內(nèi)承受頂力的后背墻處加20 mm厚鋼墊板，工作井及接收井的長度、寬度和深度都應(yīng)經(jīng)過計(jì)算確定。

燃?xì)夤艿理敼艽┰綍r(shí)宜與道路正交通過，若需要斜交，交角不宜小于 60°。穿越點(diǎn)宜選在道路的路堤段和管道的直線段，穿越需避開高填方區(qū)、路塹、路兩側(cè)為同坡向的陡坡地段，穿越處應(yīng)設(shè)置標(biāo)志樁。一般情況下，頂管處的覆土厚度不小于3 m，或者不小于1.5倍的管道外徑，否則應(yīng)采取相應(yīng)技術(shù)措施。

2.2 頂力計(jì)算

對(duì)于整個(gè)頂管施工而言，頂力計(jì)算至關(guān)重要，計(jì)算的準(zhǔn)確性直接影響最終設(shè)計(jì)方案的合理性。頂力可根據(jù)式(7)計(jì)算:

式中：Fp——總頂力，kN；

本文以寧波市主城區(qū)為研究對(duì)象，利用SPSS軟件對(duì)重分類后的POI數(shù)據(jù)的街區(qū)密度進(jìn)行主成分分析，然后根據(jù)各主成分對(duì)原始指標(biāo)的載荷情況選出能夠表示商業(yè)區(qū)、文教區(qū)、工業(yè)區(qū)的綜合指標(biāo)，即以第一主成分作為反映商業(yè)區(qū)特征的綜合指標(biāo)，以第二主成分作為反映文教區(qū)特征的綜合指標(biāo)，以第五主成分作為反映工業(yè)區(qū)特征的綜合指標(biāo)，對(duì)這三個(gè)綜合指標(biāo)進(jìn)行可視化表達(dá)（圖一至圖三），顏色越深代表該綜合指標(biāo)載荷的相應(yīng)POI點(diǎn)的數(shù)量越高，就越能夠識(shí)別相應(yīng)的功能區(qū)。依據(jù)可視化表達(dá)結(jié)果分析寧波市主城區(qū)功能區(qū)分布格局：

Dg——頂管機(jī)外徑，mm；

p——土壓力，kN/m2；

D0——管道外徑，mm；

L——頂距，m；

f——管道外壁與土的單位接觸面積的平均摩阻力，kN/m2。

根據(jù)頂力計(jì)算所得數(shù)值選用合適的推力油缸。

在整個(gè)施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照施工規(guī)范和工序流程進(jìn)行，精心組織施工，嚴(yán)禁出現(xiàn)偷工減料的情況。為防止基坑變形、道路塌陷或隆起等狀況出現(xiàn)，頂進(jìn)過程中需做好土壓力控制、泥漿置換和監(jiān)測(cè)工作，同時(shí)通過施工技術(shù)手段，做到勤測(cè)量、勤糾偏，確保頂進(jìn)質(zhì)量和對(duì)周邊地貌的保護(hù)。

3 燃?xì)夤艿酪?/h2>

3.1 質(zhì)量要求

燃?xì)夤艿啦捎庙敼芊ù┰降缆窌r(shí)常采用鋼制管道。鋼制燃?xì)夤艿涝谕庥^檢驗(yàn)合格后，還須進(jìn)行超聲波探傷檢驗(yàn)和射線照相探傷檢驗(yàn)。管道焊縫應(yīng)進(jìn)行 100%的外觀檢驗(yàn)，焊縫應(yīng)達(dá)到 GB 50683—2011《現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》要求的Ⅱ級(jí)質(zhì)量要求。超聲波探傷檢驗(yàn)不得低于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47013.3—2015《承壓設(shè)備無損檢測(cè)第3部分：超聲檢測(cè)》中的Ⅰ級(jí)質(zhì)量要求。射線照相探傷檢驗(yàn)不得低于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn) NB/T 47013.2—2015《承壓設(shè)備無損檢測(cè)第2部分：射線檢測(cè)》中的Ⅱ級(jí)質(zhì)量要求。

3.2 燃?xì)夤艿婪栏?/h3>

穿越管段應(yīng)采用與相鄰埋地管段相同的防腐涂層進(jìn)行有效防腐，并應(yīng)比相鄰管段提高一個(gè)涂層防腐等級(jí)，故通常管道外防腐等級(jí)為3PE特加強(qiáng)級(jí)。鋼制燃?xì)夤艿理敼軙r(shí)在工作井內(nèi)應(yīng)設(shè)置陰極保護(hù)，一般根據(jù)管道管徑、陽極棒規(guī)格及土壤電阻率確定犧牲陽極的數(shù)量和間距，并且穿越前必須對(duì)管道防腐層進(jìn)行100%的外觀檢驗(yàn)和100%的電火花檢漏，另外還需對(duì)防腐層完整性進(jìn)行全線檢查，不合格必須返工處理，直至檢驗(yàn)合格。

3.3 功能性試驗(yàn)

中壓埋地燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)壓力≤0.4 MPa，吹掃壓力不得大于管道的設(shè)計(jì)壓力，且不應(yīng)大于0.3 MPa，吹掃介質(zhì)宜采用壓縮空氣，吹掃氣體流速不宜小于20 m/s。強(qiáng)度試驗(yàn)介質(zhì)宜采用壓縮空氣，頂管穿越管段的強(qiáng)度試驗(yàn)壓力應(yīng)為該處設(shè)計(jì)壓力的1.5倍，試壓穩(wěn)壓時(shí)間不應(yīng)少于 4 h，嚴(yán)密性試驗(yàn)壓力應(yīng)為該處設(shè)計(jì)壓力的1.15倍，且不得小于0.1 MPa，穩(wěn)壓持續(xù)時(shí)間不應(yīng)少于24 h。試壓時(shí)的環(huán)向應(yīng)力不宜大于鋼管屈服強(qiáng)度的90%，有特殊要求的管段，可適當(dāng)提高強(qiáng)度試驗(yàn)壓力。

3.4 套管設(shè)置要求

頂管施工時(shí)套管一般選用鋼筋混凝土管，并需滿足GB/T 11836－2009《混凝土和鋼筋混凝土排水管》要求，套管公稱內(nèi)徑一般為800～1 000 mm，常采用承插連接。套管兩端應(yīng)比所穿道路路基坡腳邊緣長出2 m，一般采用管卡和管托或滑塊支架將燃?xì)夤艿拦潭ㄓ谔坠軆?nèi)，滑塊支架按照每3 m一個(gè)均勻分布于混凝土套管內(nèi)[2]，套管兩端采用木質(zhì)擋板和瀝青油麻封堵，外用防滲水泥砂漿封口，封口前需將套管內(nèi)積水排凈。

3.5 檢漏管設(shè)置要求

頂管段應(yīng)設(shè)置檢漏管。檢漏管一般設(shè)置在頂進(jìn)端，從套管一端向下風(fēng)向引出。檢漏口常采用焊接鋼管，設(shè)置于地面標(biāo)高相對(duì)較高處?？梢酝ㄟ^檢漏孔，利用檢漏儀測(cè)試燃?xì)庑孤┣闆r，以此判斷管道是否有腐蝕泄漏；也可采用管道內(nèi)窺鏡進(jìn)行外觀檢查，通過檢漏管插入內(nèi)窺鏡對(duì)其內(nèi)部情況進(jìn)行檢測(cè)，觀察套管內(nèi)是否有水等引發(fā)腐蝕的介質(zhì)存在，檢查混凝土是否產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫，是否存在局部露筋現(xiàn)象，觀察混凝土絕緣支墩是否移位，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，以提前消除安全隱患。

4 結(jié)語

在城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿婪笤O(shè)過程中，采用頂管施工技術(shù)可以提高施工質(zhì)量，節(jié)省工程投資，減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。通過精心設(shè)計(jì)、優(yōu)化施工工序、合理安排工期、科學(xué)高效管理，采用頂管施工技術(shù)可以為燃?xì)夤芫€的順利貫通提供可靠保障。