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城镇建设【2020年第07期】

  • ID:271743
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  • 学科:市政工程
  • 更新时间:2020-05-28 22:44:32
  • 期刊: 城镇建设
内容简介
《城镇建设》是由中国出版传媒股份有限公司主管、中国大百科全书出版社有限公司主办,国际标准连续出版物号ISSN 2096-6539,国内统一连续出版物号CN10-1589/TU。本刊是面向国内外公开发行的国家级综合性工程学术期刊,以服务于广大工程建设科技人员、管理者,促进国内外工程建设学术交流与发展为宗旨。

浅谈市政管道牵引施工技术

2019/8/9 15:17:00 市政工程 肖江
资料简介

摘要:随着我国经济迅速发展,水环治理环保压力越来越大,如何快速实现市政污水管网接管纳污功能,减少内河污染,改善居民生活居住生态环境任务十分紧迫。在城市污水管网工程施工中 , 由于涉及河道、国防、交通、市政、通讯、供水、供汽、农业等多家单位协调工作,同时受到施工现场环境及地质的影响 ,为了保护地面水质,施工人员无法使用明挖的办法来进行工程,在这种情况下 ,施工方案选择非开挖技术来对地下管道敷设进行施工 。

浅谈市政管道牵引施工技术

肖江

葛洲坝水务湖南分公司 长沙市天心区 410000

摘要:随着我国经济迅速发展,水环治理环保压力越来越大,如何快速实现市政污水管网接管纳污功能,减少内河污染,改善居民生活居住生态环境任务十分紧迫。在城市污水管网工程施工中,由于涉及河道、国防、交通、市政、通讯、供水、供汽、农业等多家单位协调工作,同时受到施工现场环境及地质的影响,为了保护地面水质,施工人员无法使用明挖的办法来进行工程,在这种情况下,施工方案选择非开挖技术来对地下管道敷设进行施工。

关键词:管道 牵引 施工

引言牵引管施工技术是一项用于市政施工的非开挖掘进式管道铺设施工技术。此技术特色是不需要开挖地面,就能够实现地下穿越从而达到管道铺设,施工过程中噪音小,不扰民:不影响周围环境或者影响较小,施工场地小;能够深入地下作业,可针对不同的软基和跨道路、河道、桥梁、地下管网等复杂施工环境,选用与之适应的开挖直埋、顶管等管道敷设施工方式,尤其是在软土地基中管道长距离敷设实施中发挥不可替代作用。

1、项目背景

浙江省温岭市大溪40km管网及泵站工程中污水管道施工跨地较多,施工时在道路一侧(尽量在人行道下)布置,收集沿线并转输上游污水汇至已有污水管道系统或提升泵站,最终排入泽国镇牧屿污水处理厂。管线全长约40km,干管管径为DN450~DN1000,支管管径为DN125~DN500。管材采用PE80给水实壁管,施工方式分为二种:管道埋深小于2.5m时采用开挖施工(约1536m),埋深不小于2.5m采用牵引施工。本工程在地质构造上属浙闽地的东部边缘,新华夏系第二个一级构造复式隆起带南段东侧,温州—宁波断裂以东的沿海地带。由于受新构造运动的影响,西部及西南部的剥蚀平原被抬升形成山地,山地地层复杂。东部为第四纪沉降区,并有多次海侵,形成海河冲积平原,地层为第四纪海相沉积层及近代河流冲积层。

2、施工准备

施工前测量平面控制及放线,依据现有边线,通过勘测方提供的控制点引测本工程的定位点,进行闭合校核。通过全站仪沿地面上拉管的中心线每3米设置一桩(有障碍物的除外),并沿拉管的中心线撒好白灰线且测出桩高程,算好桩高程与设计拉管流水面的关系,并把各控制点引测至现场外加以保护,以便竖向引测放线。标高控制测量时,导向测量为主指导钻孔时的标高。

平面轨迹严格依据设计图纸,现场测量放样出设计污水管道平面位置及相应检查井位;立面轨迹钻进前根据设计图纸要求的管道内底标高和相对应的原地面标高先计算出钻杆应达到的深度来为定向钻孔轨迹提供依据。定向钻孔轨迹线段由斜线段、曲线段、水平直线段(与管道排水坡度一致)等组成。入土造斜段与管道直线段之间及管道直线段与出土造斜段之间,由曲线段连接,该曲线段必须符合以下要求:①曲率半径大于钻杆最小允许曲率半径;②曲率半径大于管材最小允许曲率半径;造斜段水平距离一般取管道埋深的8~10倍,根据现场实际情况选取适当入土点位置,入土角度不超过15o。出土点作为管道拖拉时的进口位置,出土角应小于入土角使管道更加平顺入孔,减少拖拉阻力。

进场的PE管材的外观颜色应一致,内壁光滑平整无毛刺、无划伤等缺陷。外壁应有统一的标识(生产企业、产品名称、公称直径、环刚度及生产日期等),公称压力、强度及环刚度必须满足设计要求。

本工程配置钻进液,钻液由水、膨润土和聚合物组成。水是钻液的主要成份,膨润土和聚合物通常称为钻液添加剂,为改善泥浆性能,有时要加入适量化学处理剂。烧碱(或纯碱)可增粘、增静切力、调节PH值,投入烧碱量一般为膨润土量的2%,钻液配合比经试验后确认。

3.工艺流程

3.1导向坑开挖

开坑前要认真调查了解地上地下障碍物,以便开坑时采取妥善加固保护措施。工作坑或接收坑开挖的深度,依据管道高程、所用扩孔钻机尺寸,以及砼垫层的厚度计算确定,施工时用水准仪测量控制。泄压坑设置在检查井位置,深度由所选的检查井深度决定。

工作坑开挖尺寸为2m宽×5m长、接收坑尺寸为1.5m宽×7.5m长,泄压坑开挖尺寸为1.5m宽×3m长,工作坑、接收坑深度定为2.0m,泄压坑深度根据拉管流水面高程确定。为保证工作坑内干燥和扩孔施工,在工作坑、接收坑、泄压坑一侧设积泥坑,泥浆泵随时将多余泥浆抽出坑外,渣土车直接拉走。

3.2设备就位

钻孔机安装在工作坑旁边,管道轴线可根据设计图纸及现场条件进行桩位放线确定,钻杆中心与管道轴线应一致。确定拉管机方位后,应固定好钻孔机。此时根据现场测得的井位深度以及钻孔机位置,确定钻杆造斜度,入土角应不超过150。

钻机安装好后,应试钻运转并检测运转后的机座轴线及坡度是否有变化,借以检查钻机安装的稳固性和固定可靠程度。钻机的安装质量和稳固性的好坏是成孔质量好坏的关键,因此必须认真细致的反复进行,直至符合要求后方可进入下道工序。将泥浆系统与钻机相连,水电系统接入,施工前对管线穿越范围及周边的建筑物进行详细的调查,防止地下障碍对工程实施造成影响;下锚前应在浅层地下管线前面开探槽,以免对地下管线造成破坏。

3.3导向钻进

导向孔钻进时钻具头部只安装略大于钻杆外径尺寸4cm的矛式钻头,对正既定孔位,检测对中误差达到规范要求,即可开动钻机钻进导向孔。钻进时要持力均匀,匀速前进。并应根据给进阻力的大小,判定地层内是否有硬物或土层的变化,以确定注水机给水压力和给水量。钻进时,当地层含水较大地层为砂层或粉质砂粘土,应不注水钻进,当地层较硬或无地下水时,则应提高注水压力。注水主要是起润滑和冷却钻具,减少钻进阻力作用。

当遇有硬质障碍物时应缓慢持力给进,当不能钻穿通过时,应记录钻具长度,确定障碍物的具体位置,采用挖掘机从地面向下开挖探坑进行处理。地面条件不允许时,则只有整体偏移钻孔轴线。一般单个的硬物通过持续的压力注水钻进和搅磨即可通过,此时给进力应均匀不可强推进,防止钻孔偏移。障碍物的位置在钻进过程中应详细记录。

每个钻进班组均应做台班记录,要详细记录钻进长度、轴线偏差、机座校核、土质软硬、障碍物、作业人员等情况。钻进宜按上坡方向进行,以利排水和最后出土,并有利于保证钻孔质量。钻进先导孔工艺见图示,导向钻进是非开挖定向钻进铺管的关键环节。导向钻按设计的深度、标高,随时监控,适时调整。钻进中采用轻压、慢转,注意控制钻头温度,切不可使探头过热。施工中,施工员、质量员应全过程控制,桩位、管道走向、管道位置等及时复测,确保污水管道施工符合设计要求。

3.4扩孔

导向孔钻进至接收坑,经测量检验,偏差在允许范围内时,卸下矛式钻头换装鱼尾式或三叉式扩孔钻头,开动回拉钻机扩孔。扩孔时人工给进要均匀,匀速回拉。同时注水机要连续注适量水,通过钻具搅拌孔内泥土造泥浆,用以保护成孔孔壁,保保持围岩稳定,同时起到润滑作用。根据现场地质情况,采用刮刀式扩孔器。扩孔器尺寸为铺设管径的1.2~1.5倍,这样既能够保持泥浆流动畅通又能保证管线的安全、顺利的拖入孔中。

扩孔时地层土质较软时宜快速给进回扩,地层土质较硬时要匀速缓慢进行。

3.5清孔

在回扩钻孔时,在钻头尾部配装拉链(杆),钻孔回扩到达工作坑时,卸下扩孔钻头,在拉链(杆)一端换装拉泥盘,进行拉泥成孔工作。此项工序主要是拉运出扩孔搅碎的孔内土,形成光滑圆顺的安管通道。拉泥时,首次拉泥采用环形盘,反复来回拖拉后,如阻力减轻则在拉泥盘上加装横挡,再次入孔拉泥,逐次加封横挡,直至拉泥盘全封闭,并能轻松顺利拉出为止。

当地层土质较硬,以粘质土为主时,应先采用环形盘较窄的拉泥盘拖拉,使拽拉阻力变小拉泥盘拉出顺利后,再换上环形盘较宽的拉泥盘拖拉钻孔。拉泥盘环形盘的大小及加装横挡封闭的选择,应根据地层土质确定。最终成形的孔道内壁光滑圆顺。

3.6管道焊接

本工程中的PE管采用热熔焊接,管道接口质量的好坏直接影响到拉管施工的成功进行,因此要严格按以下操作步骤执行。

3.6.1对口

①将塑料管或管件放入夹具内夹牢,用刷子和棉布块将管口的氧化层、油污、尘埃清除干净。

②将两管端的接口对正,对口间隙不得超过0.5mm,用卡尺检查两对口的端面是否平行,必须保证两连接管接口时的两个端面完全重合,不得有缝隙。同时要调整好对口的两连接管间的同心度,其误差应小于管壁厚的10%。对口达到要求后,将夹具夹紧。

3.6.2加热接口:用热平板模加热两个管口,将加热温度及加热压力调至需要位置。聚乙烯管材对接焊的最佳焊接温度为200~240℃,一般确定为210±10℃。经加热后的两个管口熔化,当加热至熔融状态即完成了吸热过程。

3.6.3冷却接口:接口完成后,在卡具上应稳住对口,让其自然冷却,其时间确定为1.15~1.33×壁厚(mm)分钟,再放至地上还须再冷却,方可进行另一端对口的组对和熔热接口。打开夹具后卸除卡具,对熔融接合口的外观进行检查,对口热熔环向高度、宽度成形应均匀、美观、其高度、宽度应适宜。合格的焊缝应有两翻边,焊道翻卷的管外圆周上,两翻边的形状、大小均匀一致,无气孔、鼓泡和裂纹,两翻边之间的缝隙的根部不低于所焊管子的表面。聚乙烯管材热熔对接焊参数值:按设计要求施工。

3.7导向坑回填

工作坑及接收坑还土选用黄砂进行回填,不得含砾石、垃圾。施工期间清除工作泥浆过滤后,用泥浆车外运。

4.结束语

市政管网建设施工中,技术人员首先在思想上予以高度重视,要提前收集、分析地下市政管线资料,再结合钎探等手段勘查施工现场确认管道敷设线路上否存在与地下其他市政管道的穿越障碍,若有则应及时申请合理的设计变更路线,为管道顺利敷设提供准确信息保障。涉及占据道路对居民交通出行影响要尽量错开出行高峰期进行施工,同时,提前向相关主管部门申请报备和公告,并做好相关围挡和警示标志标牌,强化安全第一责任意识。对于长跨度的压力管网除了做好地面永久标识外,建议在PE牵拉前设计2根铜丝固定在管道两侧上一同敷设,以便于后期城市建设中可以随时准确探测其具体位置。

参考文献

主要技术标准及规范:

1)《室外排水设计规范》(GB50014-2006);

2)《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-2008);

3)《给水排水构筑物工程施工及验收规范》(GB50141-2008);