湛江奥里油电厂输水管线施工技术的探讨

1 工程概况

湛江奥里油电厂输水管线全长789.64m管线绝大部分穿过滨湖段地质条件复杂, 施工难度大。顶管所经地段主要为滨海滩涂其地质构造为第四纪松散沉积层, 深度15m内分布的土层主要有人工填土层 (Q4ML) , 全新统海陆交互相沉积层 (Q4MC) 以及更新湛江组地层 (Q1) 其中:滨湖湾西岸段:地面标高-0.2 5m~-0.5 1m, 地基线部为全新统, 海陆交互相沉积层 (淤泥及淤泥质粉土) , 厚度为0.7 0 m~2.7 0 m, 下部为粉质粘土;滨湖湾段:地面标高-0.50m~-4.20m该地段分布地层主要为淤泥和可液化砂土, 淤泥层厚0.80~4.50m, 可液化砂土层厚0m~5.10m, 软弱土层最大厚度为0.8m~8.70m一般厚度4~5m, 下层为中砂。

2 施工难点

(1) 一次顶进距离长, 顶管顶进长度为789.64m, 顶进距离较长。 (2) 施工管线从湖底穿过, 顶管顶进的风险大。 (3) 所顶管节为钢筋砼管节, 采用承插式接头对顶管接头防水要求较高。

3 顶管施工工艺流程

4 顶管施工工艺及方法

4.1 顶管机的选型

本工程的顶管所处地质特点是:从地质、水文条件看, 顶管断面绝大部分分布在中粗砂土层, 地下水位高, 从顶进长度看, 管道顶进789m以上, 顶进距离长。为适应本工程的地质特点, 本工程选择泥水加压平衡工具管, 其特点为:适应砂性土层中顶进。

4.2 出发井顶进设备安装

(1) 顶管导轨安装。 (2) 后座千斤顶支架安装。

4.3 顶管顶进

工作井内主顶装置均为四只千斤顶, 分两列布置, 主顶千斤顶为单冲程千斤顶, 总行程为1.1m, 主顶千斤顶每只最大顶力为3000k N, 主顶最大总顶力可达12000k N;实际施工时应控制油压。各油缸有其独立的油路控制系统, 可根据施工需要通过调整主顶装置的合力中心来进行辅助纠偏。

4.4 顶管出泥

出泥系统采用TSWA150×9级高压水泵抽水, 并采用6寸管输送高压水。高压水送至工具管尾部后一路输送至顶管掘进机尾部水力机械设备。泥水系统包括泥水输送 (平衡) 系统和泥水处理系统两大部分。

4.5 顶管施工润滑

用泥浆润滑减阻是长距离顶管减少摩阻力的重要环节之一。在顶管施工过程中, 如果注入的润滑泥浆能在管子的外围形成一个比较完整的浆套, 则其减摩效果将是十分令人满意的, 一般情况摩阻力可由1 2 k N/m2~2 0 k N/m2减至3 k N/m2~5 k N/m2。本工程采用顶管掘进机尾部同步注浆和中继环后面管段补浆两种方式进行减阻。

4.6 顶管施工中继间

长距离顶管中, 随着顶进距离的增长, 仅依靠后座顶进系统无法满足顶力要求, 这是必须采用管道内设中继间接力顶进。

本工程中继间采用组合式密封中继间, 其主要特点是密封装置可调节、可组合、可在常压下对磨损的密封圈进行调换, 从而攻克了在高水头、复杂地质条件下由于中继间密封圈的磨损而造成中继间渗漏的技术难题, 满足了各种复杂地质条件下和高水头压力下的超长距离顶管的工艺要求。

5 施工技术保证措施

5.1 初始顶进管道防后退措施

由于在初始顶进阶段正面水土压力远大于管周围的摩擦阻力。拼接管子时主推千斤顶在缩回前必须对已顶进的部分与井壁进行固定, 否则管道发生后退会导致洞口止水装置受损, 因此在初始10~15节砼管外侧埋设预埋钢板, 在主推千斤顶退回前将砼管与工作井壁相连, 直至砼管外壁摩阻力大于掘进机正面水土压力为止。

5.2 顶管接口措施

(1) 接口是顶管工程的关键部分, 保证做好接口部分是顶管成败的关键, 因此对组成接口的每一部分都必须严格遵守有关规程的要求逐一分别严格制作。 (2) 砼管接头的槽口尺寸必须正确, 光洁平整无气泡。 (3) 橡胶圈的外观和任何断面都必须质密、均匀、无裂缝、无孔隙或凹痕等缺陷, 橡胶圈应保持清洁、无油污, 不能在阳光下直晒。 (4) 衬垫材料为多层胶合板, 其应力一应变应符合要求。 (5) 顶管结束后, 应按设计要求在内间隙以弹性密封膏, 将两管口抹平。

5.3 顶管顶进时防扭转措施

主要采用以下措施: (1) 在管内设备及管道安装时, 根据重量平衡原理, 在安装设备及管材的另一侧配以相同重量的配重, 使管道顶进时左右重量保持平衡。消除人为造成管道扭转的因素。 (2) 顶进时掘进机及每个中继环处设有管道扭转指示针。 (3) 掘进机若发生扭转, 则将左右两只抗扭转翼板向外推出。

5.4 润滑系统控制措施

顶进时应贯彻同步压浆与补浆相结合的原则, 工具管尾部的压浆孔要及时有效地进行跟踪注浆, 确保能形成完整有效的泥浆环套, 管道内的压浆孔进行一定量的补浆孔, 具体补浆孔位位置设置于中继间后面一节管节及二道中继间中间管道位置上, 补压浆的次数及压浆量根据施工情况而定。

5.5 中继间控制措施

(1) 当后座顶力达到700t时, 必须启用中继环作接力顶进, 中继环设油缸20只, 每只最大顶力为35t, 额定顶力560t, 最长行程300mm, 但使用时为额定参数的80%为准。 (2) 注意上下左右行程差变化, 当对称两侧行程差大于2cm时, 必须通过中继环合力作用点来调整行程差, 防止管道产生横向偏移。 (3) 中继环设计为单作用千斤顶, 是靠后座推进时才能回缩, 中继回油管必须通畅。 (4) 当第一只中继环顶力大于560t时, 必须启动第二只中继环。 (5) 由于中继环油箱容量有限, 而且不设油温冷却装置, 正常情况使用, 油温应控制在50℃以下。如果连续使用数小时, 油温会超过50℃。

6 结语

湛江奥里油电厂输水管线通过精心准备, 精心组织, 精心施工, 目前已全部完工。在施工中选取了合适的顶管机, 在供电、通风、通讯、润滑、出泥、顶进等系统的有效配合下以及在组合式密封中继间的作用下, 将789.64m的长距离顶管一次顶进成功。证明此次施工采用长距离顶管施工技术是可行的, 此法为长距离顶管总结了一些宝贵经验, 对长距离地下顶管工程具有很好的借鉴作用。

摘要：湛江奥里油电厂输水管线全长789.64m, 管线绝大部分穿过滨湖段, 地质条件复杂, 施工难度大。结合工程特点, 施工中采用了组合式密封中继间来满足了长距离顶管施工的需求, 从而攻克了在高水头、复杂地质条件下由于密封圈的磨损而造成中继间渗漏的技术难题, 满足了各种复杂地质条件下和高水头压力下的长距离顶管的工艺要求。

关键词：顶管施工,中继间,泥浆润滑,补浆

参考文献

[1] 李耀良, 严国仙, 姜春辉.超长距离钢顶管施工技术[J].建筑施工, 2009, 31 (1) .Li yaoliang, yan guoxian, Jiang chunhui.Construction technology for extea---long distance steel pipe jacking[J].Building Construction, 2009, 31 (1) .

[2] 刘高佺, 万桂芬.顶管施工工艺及关键技术[J].山西建筑, 2009 (15) .Liu gaoquan, Wan guifen.The top tube constructure crafe and key technique[J].Shanxi Architecture, 2009, 15.

[3] 刘源.顶管施工中若干问题的分析与计算[D].北京:中国地质大学, 2006.Liuyuan.Analysis and calculation dur-ing pipe jacking[D].Beijing:China Uni-versity of Geosciences, 2006.