彭 進(jìn) 中建海峽建設(shè)發(fā)展有限公司

1 技術(shù)背景

依據(jù)管道工程的實(shí)際情況，因地制宜選擇切實(shí)可行的傳統(tǒng)施工穿管方法可以取得預(yù)期效果。在全國各地承建的管道建設(shè)項(xiàng)目中，傳統(tǒng)的管道施工法被廣泛應(yīng)用，并取得了一定的成果。但是隨著時(shí)代發(fā)展，特殊地段的新問題不斷出現(xiàn)，對(duì)過路地埋管穿管施工法提出了更高的要求，我國傳統(tǒng)的過路地埋管穿管施工法逐漸乏力，隱藏的弊端也逐漸凸顯。傳統(tǒng)施工穿管法存在無法保證穿管時(shí)的運(yùn)送方向、易對(duì)管壁防腐層造成較大破壞、危險(xiǎn)系數(shù)高以及施工效率低下等一系列問題，已經(jīng)無法滿足當(dāng)代施工行業(yè)對(duì)文明施工、安全施工、科技施工的新需求?，F(xiàn)階段，穿管方法急需業(yè)內(nèi)人士對(duì)其進(jìn)行不斷改進(jìn)和創(chuàng)新[1]。

為了解決此階段本公司遇到的穿管施工難題，同時(shí)也為了適應(yīng)當(dāng)前穿管技術(shù)施工領(lǐng)域?qū)τ谶^路地埋管穿管技術(shù)的新需求，公司成立了質(zhì)量控制小組。經(jīng)過開會(huì)討論，決定將傳統(tǒng)過路地埋管穿管施工的改進(jìn)與創(chuàng)新作為一次質(zhì)量管理活動(dòng)的研究課題，并成功研制出符合該條件的機(jī)械裝置。

2 工程概況及難題

2.1 概況

貴州茅臺(tái)酒廠（集團(tuán)）習(xí)酒有限責(zé)任公司“十四五”技改（一期）項(xiàng)目勘察設(shè)計(jì)施工總承包二標(biāo)段工程項(xiàng)目，位于貴州省遵義市習(xí)水縣習(xí)酒鎮(zhèn)，行政區(qū)劃屬習(xí)酒鎮(zhèn)大地村。西南側(cè)緊鄰208 省道，北西側(cè)緊鄰習(xí)國大道，場(chǎng)地交通便利，建設(shè)興隆壩制酒廠房10 棟，辦公綜合樓、配電房、鍋爐房、機(jī)修車間、浴廁（3個(gè)）及附屬設(shè)施等組成，場(chǎng)區(qū)位于斜坡地段，總體呈北南向分臺(tái)階布置。

在整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目中，管道排水工程舉足輕重。為保證本項(xiàng)目對(duì)基礎(chǔ)周邊巖石間隙流水及雨季降水量排水正常，本工程采用降水井基礎(chǔ)內(nèi)匯水，結(jié)合基礎(chǔ)周邊明水集排，水泵強(qiáng)抽至已建好集水井內(nèi)，再引流至市政管涵的排水方式。在引流的過程中，管道兩次穿越212國道，總長(zhǎng)為60 m，外加套管保護(hù)。

2.2 工程難題

因地處習(xí)國大道，作為重要的交通干道，該段道路交通流量大，不能進(jìn)行道路隔斷，施工計(jì)劃調(diào)整為半幅封閉半幅通行方法施工。施工場(chǎng)地受限，大型機(jī)械進(jìn)場(chǎng)難，導(dǎo)致施工效率低下、耗時(shí)長(zhǎng)，而甲方要求在短時(shí)間內(nèi)完成過路地埋管道施工。

為如期完成任務(wù)，本工程設(shè)計(jì)采取了新型過路地埋管定向穿管裝置法進(jìn)行施工，該施工法具有管壁保護(hù)性好、危險(xiǎn)系數(shù)低以及無需大型機(jī)械外部頂進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)，整個(gè)過程生產(chǎn)成本低，耗時(shí)短，大大提高了過路地埋管穿管的施工效率，如期完成了目標(biāo)，質(zhì)量評(píng)估優(yōu)良[2]。

3 施工工藝及操作要點(diǎn)

3.1 工藝原理

在管道內(nèi)部，使用端部滾軸輪如圖1所示，將穿管與套管過程中產(chǎn)生的摩擦由傳統(tǒng)的滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)為滾動(dòng)摩擦，減小穿管過程中對(duì)管壁的損壞程度。在管道外部，則通過機(jī)械裝置進(jìn)行支撐，如圖2 所示，去除場(chǎng)地找平步驟，調(diào)整裝置高度與內(nèi)部滾軸輪一致，以其裝置耳板將其固定，將穿管方向變?yōu)槎ㄏ颍苊饬斯艿琅鲎?。機(jī)械裝置輔助人工推進(jìn)，節(jié)省了人工抬管和大型機(jī)械頂管，形成了對(duì)管的護(hù)、撐、送三者輔助式一體化的穿管體系，每一節(jié)管道穿管完成后可對(duì)裝置重新拆卸組裝進(jìn)行再次利用。

圖1 管道內(nèi)部安裝示意

圖2 管道外部安裝示意

3.2 施工工藝流程

施工工藝流程為搭建施工作業(yè)平臺(tái)→管道就位→安裝端部滾輪→裝置搭接→固定解繩→人工推進(jìn)→拆除穿管端部滾輪→管道焊接→管道防護(hù)清理→機(jī)械拆卸→驗(yàn)收回填。

3.3 操作要點(diǎn)

3.3.1 搭建施工作業(yè)平臺(tái)

在原有的挖坑基礎(chǔ)上，根據(jù)基坑大小的實(shí)際情況決定是否繼續(xù)往下挖掘。在挖掘過程中無需注意找平事項(xiàng)，只需保證裝置在空間上能夠有效搭接即可，且穿管放置后在移動(dòng)過程中不會(huì)與坑底或坑壁發(fā)生觸碰。

3.3.2 管道就位

在無大型起重設(shè)備的情況下，可通過現(xiàn)場(chǎng)挖機(jī)將管道吊至作業(yè)平臺(tái)上。吊裝前需對(duì)管道進(jìn)行檢查，保證管道內(nèi)壁無損壞、尺寸規(guī)格不出錯(cuò)等。檢查吊裝繩索是否滿足其承載力要求，有無部分?jǐn)嗔押圹E，再對(duì)管道綁扎牢固，試吊前再次檢查確認(rèn)。吊裝技術(shù)相關(guān)人員進(jìn)行吊裝操作交底，保證施工操作的安全合理性，確認(rèn)無誤后開始起吊?？拥资┕と藛T暫時(shí)離場(chǎng)，起吊物起吊緩慢下降于已安裝好的外套管處，通過人工調(diào)整管道末端使其與安裝管管口相接[3]。

3.3.3 安裝端部滾輪

對(duì)內(nèi)穿管首端安裝上滾軸輪，底部起重力支撐作用的需3 個(gè)，上部和兩側(cè)管內(nèi)支撐各1 個(gè)，將管道調(diào)正，使內(nèi)穿管初步送入。對(duì)已安裝管端口按第二步同樣的方式加上滾軸輪，避免內(nèi)穿管在推送過程中管道中間部分與管口碰撞，使其管壁防腐保護(hù)層被損壞。

3.3.4 裝置搭接

內(nèi)穿管初步送入后，根據(jù)場(chǎng)地和管向進(jìn)行支撐機(jī)械裝置搭接，支架立桿與橫桿就地取材，使用工地48 mm 常見支模鋼管，以腳手架的搭接方式搭接機(jī)械裝置支撐體系，架體示意如圖3 所示。調(diào)整固定臺(tái)高度，將滾軸主板放入固定臺(tái)調(diào)整機(jī)械位置，使管道放在支撐機(jī)械上后能與安裝管道方向水平一致，并盡量使支撐機(jī)械分布在管道1/3 處，防止在推送過程中末端太長(zhǎng)，受重力影響與支撐機(jī)械形成杠桿，導(dǎo)致內(nèi)穿管首端滾軸輪與安裝管壁的摩擦力增加。

圖3 架體搭接示意

3.3.5 固定解繩

輕放管道于滾軸主板（如圖4），解開與大型機(jī)械的連接，省去人工抬管步驟，調(diào)整機(jī)械滾軸耳板，對(duì)管道進(jìn)行固定，保證推送過程中管道在水平方向不發(fā)生較大變化。

圖4 滾軸主板

3.3.6 人工推進(jìn)

檢測(cè)裝置是否穩(wěn)定，有無架體沉降變形，確認(rèn)無誤后由兩名現(xiàn)場(chǎng)工作人員分站于兩旁推送管道，人工推進(jìn)施工示意如圖5 所示，推送管道時(shí)應(yīng)緩慢用力。在推送過程中若發(fā)現(xiàn)架體安裝不穩(wěn)，有輕微晃動(dòng)，則可采取一人穩(wěn)固架體的方式，直到送管完成。

圖5 人工推進(jìn)施工示意

3.3.7 拆除穿管端部滾輪

穿管完成，確認(rèn)可以進(jìn)行下一道工序時(shí)拆除內(nèi)穿管端部滾軸輪。拆除時(shí)應(yīng)由兩名工作人員穩(wěn)住管道，一人緩慢搖動(dòng)滾軸輪使其松動(dòng)，再將其取出。待滾軸輪全部拆下，檢查其有無損壞，為防止輪上沾有沙子導(dǎo)致下次使用時(shí)對(duì)管壁造成破壞，要清理上面沾染的泥沙后干燥，然后放置于工具箱內(nèi)，以便再次使用[4]。

3.3.8 管道焊接

吊下第2 根管，進(jìn)行組對(duì)焊接。為了加快焊接速度，可由兩名電焊工在管道兩側(cè)同時(shí)施焊，焊接完畢探傷合格后進(jìn)行防腐處理。

3.3.9 管道防護(hù)清理

管道焊接到位后，檢查清理管內(nèi)垃圾，盡快做好防護(hù)措施，防止有雜物進(jìn)入并及時(shí)連接出地管，直至地埋管安裝完畢。

3.3.10 機(jī)械拆卸

確認(rèn)管道安裝完畢后，先后對(duì)外套管端部滾軸輪和機(jī)械支撐裝置進(jìn)行拆除。端部軸輪拆除時(shí)應(yīng)注意盡量避免損傷管壁，支撐機(jī)械拆除時(shí)需先解除固定耳板，然后下調(diào)固定臺(tái)高度進(jìn)行拆除，拆除后的固定臺(tái)、滾軸主板與耳板需清理沾染的雜物，直接放入工具箱以便下次使用，支架鋼管則捆綁放回原地。

3.3.11 驗(yàn)收回填

相應(yīng)的班組負(fù)責(zé)人或者質(zhì)量檢測(cè)人員對(duì)其焊接口進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)收，合格后進(jìn)行管道灌水實(shí)驗(yàn)。灌水實(shí)驗(yàn)時(shí)灌水高度應(yīng)大于回填土地面高度，灌水后保持時(shí)間約15 min，期間水位無下降為合格，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將其管內(nèi)存水排出，封堵好管口。經(jīng)監(jiān)理方參與驗(yàn)收后開始回填土，回填土?xí)r需分層回填，以滿足其密實(shí)度要求，每層厚度不宜過厚，約為0.15 m，最后驗(yàn)收填表記錄。

4 技術(shù)施工特點(diǎn)

本過路地埋管施工穿管法具有以下特點(diǎn)。一是相對(duì)于傳統(tǒng)穿管施工法首次做到了定向穿管，在穿管過程中不會(huì)因?yàn)楣艿罃[動(dòng)發(fā)生管壁碰撞。二是通過使用端部滾軸輪，將以前穿管過程中直接的滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)為滾動(dòng)摩擦，改變了摩擦方式，保護(hù)管內(nèi)壁防腐層。三是滾軸輪的安裝起到了輔助推進(jìn)的作用，人工即可輕易推動(dòng)，省去了大型機(jī)械頂管推進(jìn)步驟，降低了施工成本。四是鋼管腳手架搭接方式可根據(jù)場(chǎng)地隨意調(diào)整支撐高度，無需場(chǎng)地計(jì)算及開挖找平，整個(gè)裝置搭接簡(jiǎn)單、攜帶方便，可適應(yīng)多種復(fù)雜的施工環(huán)境。五是新型管道定向穿管施工法相對(duì)于傳統(tǒng)穿管法具有更高的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及快捷性，施工效率得到了更大提升。

5 直接經(jīng)濟(jì)效益

采用機(jī)械裝置施工較以往傳統(tǒng)定制小車送管和人工送管施工，節(jié)省了工人挖深坑、鋪混凝土以及找平等工序。一節(jié)5 m 管道節(jié)省挖坑找平費(fèi)用約1 500 元，節(jié)省小車定制購買費(fèi)用約2 000 元。在整個(gè)穿管施工過程中節(jié)省穿管時(shí)長(zhǎng)約5 h，而且過程無需人工抬管，節(jié)省人工費(fèi)用約1 000 元。此外，該支撐機(jī)械裝置生產(chǎn)成本約300元，裝置可循環(huán)多管道利用，無需針對(duì)不同管道單獨(dú)定制，5 米管道可節(jié)約總成本4 500 元[5]。

6 結(jié)語

采用本技術(shù)施工法優(yōu)化了穿管施工工藝，提高了過路地埋管穿管的施工效率，解決了部分因施工環(huán)境復(fù)雜，需工人抬管施工的難題，降低了施工的危險(xiǎn)系數(shù)，并節(jié)約了人工成本，做到了文明施工、安全施工、科技施工。其中，定向穿管技術(shù)降低了對(duì)管壁防腐層的破壞，由傳統(tǒng)的滑動(dòng)摩擦穿管轉(zhuǎn)化成了滾動(dòng)摩擦穿管，避免了管道的直接碰撞，降低了管道后期的運(yùn)行和維修成本，增加了管道使用年限，使其成為了傳統(tǒng)穿管施工過程中無碰撞穿管的先例，為相似類的穿管領(lǐng)域技術(shù)施工提供了具有前瞻性的參考價(jià)值。