頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后而發(fā)展起來的一種地下管道施工方法
,它不需要開挖面層,并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及各種地下管線等。頂管施工借助于主頂油缸及管道間中繼間等的推力,把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作井內(nèi)穿過土層一直推到接收井內(nèi)吊起。與此同時(shí),也就把緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋設(shè)在兩井之間,以期實(shí)現(xiàn)非開挖敷設(shè)地下管道的施工方法。
經(jīng)過多年的發(fā)展,頂管技術(shù)在我國已得到大量地實(shí)際工程應(yīng)用,且保持著高速的增長勢頭,無論在技術(shù)上、頂管設(shè)備還是施工工藝上取得了很大的進(jìn)步,在某些方面甚至已達(dá)到了水平。 2001年上海股份有限公司在江蘇省常州完成了長 2050m、直徑 2m的鋼筋水泥管頂管工程,是目前已完成的我國長的頂管工程。2001年 8月~12月嘉興市污水處理排海工程一次頂進(jìn) 2050m超長距離鋼筋混凝土頂管,由于選擇了合理的頂管機(jī)具型式、成功地解決了減阻泥漿運(yùn)用和軸線控制等技術(shù)難題,用約5個(gè)月完成全部頂進(jìn)施工,創(chuàng)造了新的頂管施工記錄。全長3600m、管徑為1.8米的鋼管從23至25米深的地下于2002年9月成功橫穿黃河,無論從頂進(jìn)長度、埋深、地質(zhì)條件,還是鋼管直徑在國內(nèi)尚屬。

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近年來隨著對能源政策的調(diào)整、石油天然氣項(xiàng)目的投入,加大了石油天然氣長輸管線項(xiàng)目的開工建設(shè)。為了保護(hù)環(huán)境,節(jié)約成本,減少對已建公共設(shè)施、構(gòu)筑物的破壞,水向鉆施工技術(shù)以其明顯的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和效益,被廣泛地應(yīng)用于石油天然氣長輸管線工程施工中。在大、中河流穿越施工,中小型水庫穿越施工,高速公路、鐵路的穿越施工以及城鎮(zhèn)市政工程中通信電力管道施工、天然氣管道施工、自來水管道的施工中隨處可見定向鉆施工的設(shè)備及機(jī)具,本文就是通過簡析水向鉆的施工方法,并通過勝利油田勝利石油化工建設(shè)有限責(zé)任公司分公司與在“氣化”工程中“大北溝定向鉆”、“美陽河定向鉆”、“涇河定向鉆”及“楊家河定向鉆”的工程實(shí)例,總結(jié)的施工經(jīng)驗(yàn)的進(jìn)行交流。
隨著現(xiàn)代文明意識和環(huán)境意識的逐漸增強(qiáng),交通、環(huán)境保護(hù)問題已經(jīng)越來越多的受到人們的關(guān)注,非開挖施工的水向鉆技術(shù)就越來越多地被人們所接受。近幾年來水向鉆穿越技術(shù)在世界各國、各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用,尤其在管道穿越大型河流、高速公路、鐵路等工程項(xiàng)目上更加顯示了獨(dú)特的優(yōu)勢。水向鉆施工過程是通過計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行導(dǎo)向和探測,先鉆出一個(gè)與設(shè)計(jì)曲線相同的導(dǎo)向孔,然后再將導(dǎo)向孔擴(kuò)大,把預(yù)制好的管線回拖到擴(kuò)大的導(dǎo)向孔中,從而完成管線穿越施工。采用水向鉆技術(shù)進(jìn)行管道穿越施工,是油氣長輸管線施工中穿越大、中型河流,中、小型水庫,高速公路,鐵路及管線光纜敷設(shè)的方案;是不破壞地貌狀態(tài)和保護(hù)環(huán)境的理想施工方法。
一、水向鉆的特點(diǎn)
與傳統(tǒng)施工工藝相比,水向鉆施工有很多明顯的特點(diǎn),現(xiàn)歸納如下:
1、定向鉆施工不阻礙交通,不破壞植被,減小了傳統(tǒng)開挖對居民生活的干擾以及對交通、周邊建筑物破壞和不良影響。
2、現(xiàn)代化穿越設(shè)備的穿越精度高,敷設(shè)方向及埋深易于調(diào)整,管線弧形敷設(shè)距離長,完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)埋深,并且可以使管線繞過地下障礙物。
3、定向鉆施工穿越河流時(shí),埋深在較深,對周圍的環(huán)境沒有影響,不破壞地貌和環(huán)境,符合環(huán)保要求。
4、采用水向鉆穿越施工時(shí),沒有水上、水下作業(yè),不影響通航,不損壞堤壩及河床結(jié)構(gòu),施工不受季節(jié)限制,具有施工周期短、人員少、高,施工可靠性高等特點(diǎn)。
5、與其他施工方法比較,定向鉆進(jìn)出場地速度快,施工場地可靈活調(diào)整;尤其在城市施工時(shí)可以充分顯示其優(yōu)越性:施工占地少、工程造價(jià)低。
6、大型河流穿越時(shí),由于管線埋深較深,地層深部的氧及其他腐蝕性物質(zhì)很少,能夠起到自然防腐和保溫的作用,可以保證管線運(yùn)行時(shí)間更長。
因此它的破碎能力是所有具有破碎功能的掘進(jìn)機(jī)中,破碎的粒徑可達(dá)掘進(jìn)機(jī)直徑的40%——45%之間,破碎的卵石強(qiáng)度可達(dá)200Mpa.此機(jī)型的第一個(gè)特點(diǎn)就是它幾乎是全土質(zhì)的掘進(jìn)機(jī)。它可以在N值從0——15的黏土,N值1——50的砂土以及N值10——50的礫石層等所有土質(zhì)中使用,而且推進(jìn)速度不會有太大的變化。它的第二個(gè)特點(diǎn)是破碎粒徑大,可達(dá)掘進(jìn)機(jī)直徑的40%——45%之間。它的第三個(gè)特點(diǎn)是施工精度高,施工后的偏差極小。它的第四個(gè)特點(diǎn)是由于有偏心運(yùn)動(dòng),進(jìn)土的間隙又比較小,即使用清水作為進(jìn)水,也能保持挖掘面的穩(wěn)定。它的第五個(gè)特點(diǎn)是可以進(jìn)行長距離頂進(jìn),也可用于曲率半徑比較小的曲線頂進(jìn)。它的第六個(gè)特點(diǎn)是施工速度快。

誠信管道在地方城市燃?xì)狻⒐┧?、供電、供熱、通信管道建設(shè)中發(fā)揮了重要作用,公司建立了先進(jìn)靈活的經(jīng)營管理體制,引進(jìn)了先進(jìn)的技術(shù)和施工工藝設(shè)備,有著濃厚的底蘊(yùn),并有很強(qiáng)的技術(shù)水平和豐富的施工經(jīng)驗(yàn),技術(shù)力量雄厚,專業(yè)配套齊全,并且有嚴(yán)格的質(zhì)量保證體系和健全的施工管理體系,以專業(yè)化獨(dú)立經(jīng)營為運(yùn)行模式,以施工新技術(shù)運(yùn)用與開發(fā)為強(qiáng)勁優(yōu)勢帶動(dòng)企業(yè)向多元化開拓發(fā)展。
我們擁有精良的設(shè)備,經(jīng)驗(yàn)豐富、善打硬戰(zhàn)的施工團(tuán)隊(duì),以“科學(xué)鑄就質(zhì)量,真誠服務(wù)客戶”為經(jīng)營理念,致力于成為管道專業(yè)技術(shù)服務(wù)行業(yè),竭誠為國內(nèi)外客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

近些年來,在管道建設(shè)工程領(lǐng)域出現(xiàn)了一項(xiàng)大受歡迎的技術(shù)——定向鉆施工工藝。這是非開挖頂管工程技術(shù),施工中需要使用大型定向鉆進(jìn),先進(jìn)行定位鉆孔、擴(kuò)孔、清孔和管道回拖,然后進(jìn)行管道施工。在天然氣、石油和市政管道建設(shè)工程中,我們經(jīng)??梢钥吹蕉ㄏ蜚@施工工藝的應(yīng)用。我公司主要從事非開挖頂管工程施工,其中就包括定向鉆施工工藝,有這方面需求的朋友可以直接聯(lián)系我公司,我們會為您提供周到的服務(wù)。

硬度很高的巖石。在此地層中頂進(jìn)較困難,而且一般頂進(jìn)距離超過100米時(shí)需要更換刀頭。中風(fēng)化巖較軟,其組織結(jié)構(gòu)部分破壞。礦物成分發(fā)生變化,用鎬難挖掘。以上介紹了常見的幾種土質(zhì),從N值為3-40的土質(zhì)都有。這就需要針對不同的土質(zhì)情況選用不同類型的頂管掘進(jìn)機(jī)。對于淤泥質(zhì)黏土,由于其土質(zhì)較軟,切削容易,因此我們可以選用以下所介紹的各種掘進(jìn)機(jī),對此我們先介紹多刀盤土壓平衡式頂管機(jī)。1.多刀盤土壓平衡頂管掘進(jìn)機(jī)多刀盤土壓平衡頂管掘進(jìn)機(jī)把通常的全斷面切削刀盤改成四個(gè)獨(dú)立的切削攪拌刀盤,所以它尤其適用于軟粘土層的頂管。如果在泥土倉中注入些粘土,它也能用于砂層的頂管。另外,由于此機(jī)采用了先進(jìn)的土壓平衡原理,因此,采用此機(jī)進(jìn)行頂管施工后。
頂進(jìn)效率也很高,平均24小時(shí)可頂進(jìn)15-20米。但是它的缺點(diǎn)也很明顯,由于不是全斷面切削,切削不到的部分只能通過擠壓進(jìn)入機(jī)頭,因此迎面頂力較大,只適合于軟土地質(zhì)情況下施工,如需穿越建筑物、構(gòu)造物、埋設(shè)物等對地面沉降要求很小的情況可采用刀盤可伸縮式泥水平衡掘進(jìn)機(jī),此種機(jī)頭的刀盤是一個(gè)直徑比掘進(jìn)機(jī)前殼體略小的具有一定剛度的圓盤。圓盤中還嵌有切削刀和刀架。刀盤和切削刀架之間可以同步伸縮,也可以單獨(dú)伸縮。而且,不論刀盤停在哪一個(gè)位置上,切削刀架都可以把刀盤的進(jìn)泥口關(guān)閉。刀盤加壓裝置是安裝在主軸中的油缸,刀架伸縮油缸則安裝在刀盤加壓裝置的上方。刀盤可伸縮式掘進(jìn)機(jī)的工作原理如下:刀盤前土壓力過小時(shí),它就往前伸;

定向鉆在不良地質(zhì)條件下的應(yīng)用
1水文地質(zhì)情況
穿越改線段位于慶鐵新線479#+220m處和慶鐵老線#+m處,地貌單元屬于河床,地面相對高程為1.25m,地勢中間低兩側(cè)高,地勢起伏較大。地層結(jié)構(gòu)上部為第四系沖積成因的砂、卵石層,沉積韻律變化較大,下部為中生代白堊紀(jì)泉頭組砂巖,基底起伏不大。
1.1水文情況
上源有南北兩支,南支為主流,發(fā)源于清源縣應(yīng)額門鎮(zhèn)老虎頂山,流至縣與發(fā)源于的碾盤河在耿王莊匯合,在鎮(zhèn)接納寇河,在大高力屯注入遼河。全長170.6km,流域面積4813.95km
2流域是遼河干流暴雨洪水多發(fā)地區(qū),暴雨集中,強(qiáng)度大,遼河干流以前發(fā)生的洪水來源80%來自。50年一遇洪水沖刷深度2.7m,平均水深4.96m,流速3.3m/s。穿越改線段范圍內(nèi)地下水屬孔隙滯水,主要賦存于卵石層之孔隙中,動(dòng)態(tài)要素受大氣降水控制,豐水期水位上升,枯水期水位下降,鉆探施工期間測得地下水位埋深為3.5~4.3m。
1.2地質(zhì)情況
根據(jù)地質(zhì)礦產(chǎn)局工程勘察院《慶鐵新老線改線工程巖土工程勘察報(bào)告》,在鉆探所達(dá)深度范圍內(nèi),自地表而下依次為耕土、粉砂、礫砂、圓礫、卵石、泥巖。
(1)耕土:灰,以粘性土為主,含植物根系,土質(zhì)松散,ZK2孔缺失,層厚0.3~0.4m。
(2)粉砂:,稍濕,松散,砂成份為石英、長石,顆粒較均,層厚1.6m。
(3)中砂:黃褐色,濕-飽和,松散-稍密,局部為中密,礫石成份為花崗巖,分選差,磨圓好,砂以中粗砂為主,成分為石英、長石,層厚度為1.8~4.2m。
(4)圓礫:黃褐色,濕-飽和,中密-密實(shí),礫石成分為花崗巖,分選差,磨圓好,層厚2.0m。
(5)卵石:黃褐色,含水飽和,中密-密實(shí),卵石成分為花崗巖,分選差,磨圓好,局部夾中粗砂薄層,層厚5.7~8.6m。
(6)粉砂質(zhì)泥巖全風(fēng)化:紅褐色,原巖結(jié)構(gòu)不清,礦物已風(fēng)化成土狀,層厚3.8~5.0m。
(7)粉砂質(zhì)泥巖強(qiáng)風(fēng)化:紅褐色,原巖結(jié)構(gòu)不清,巖石風(fēng)化呈碎塊狀,易風(fēng)化礦物已風(fēng)化成土狀,巖石手捏即碎,層厚5.7~6.7m。
(8)粉砂質(zhì)泥巖中風(fēng)化:紅褐色,微細(xì)粒結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,礦物成份為石英、長石,巖石呈塊狀,鉆孔控制厚度為8.5m。場地標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為1.30m。
2穿越改線方法分析及解決方案
2.1穿越方案的比較及確定
從上述水文地質(zhì)情況可以看出自然條件比較復(fù)雜,洪水量大,地層間雜情況多,結(jié)合具體地質(zhì)情況對常用的管道通過河流的方法分析和比較如下:
(1)水上跨越法:東北地區(qū)水系的特點(diǎn)是季節(jié)性強(qiáng),河流夏秋季節(jié)洪水期間,漲幅大,河水寬度增加大;冬春少雨季節(jié)河道中水量小,水深小,寬度小??缭绞┕げ贿m用于東北部河流穿越,宜引起洪水期間的管橋橋墩阻水、積柴,加大洪水對管道的沖擊,使管道被沖斷的危險(xiǎn)增加。
(2)地下盾構(gòu)法:盾構(gòu)法對地質(zhì)條件要求小,可以在卵石中鉆孔成型,常用于重點(diǎn)河流穿越工程及復(fù)雜地段的施工。兩側(cè)需要進(jìn)行豎井施工,占地面積大,豎井不易施工,造價(jià)高(每米為30000~40000元),施工時(shí)間長(一般約1a左右)。
對地面及地下的建筑物、構(gòu)造物、埋設(shè)物的影響較小。用它可以地穿越公路、鐵路、河川、房屋以及各種地下公用管線。其復(fù)土深度可以相當(dāng)于一倍管外徑左右。從無數(shù)的施工實(shí)例證明,用此機(jī)進(jìn)行頂管施工作業(yè),不僅、可靠,而且施工進(jìn)度快、效率高。與單刀盤土壓平衡掘進(jìn)機(jī)相比,此機(jī)具有價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)緊湊、操作容易、維修方便和質(zhì)量輕等特點(diǎn)。另外,它排出的土可以是含水量很少的干土或含水量較多的泥漿。它與泥水式頂管施工相比,特點(diǎn)是排出的土或泥漿一般都不需要再進(jìn)行泥水分離等二次處理。施工占地小,對周圍環(huán)境污染也很少。它與手掘式及其他形式的頂管施工相比較,又具有適應(yīng)土質(zhì)范圍廣和不需要采用任何其他輔助施工手段的優(yōu)點(diǎn)。如采用輸土泵的方式出土。
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