顶管技术在甘肃中部生态移民扶贫开发供水工程中的应用

文立政

摘 要：随着我国经济的快速发展，水利工程项目与日俱增，科学合理的施工技术方案，对施工效率和工程建设质量有直接的影响。因此，加大顶管技术的应用实践，对施工过程的各个环节进行严格的把控，提高施工技术应用效果，以此推动水利工程项目的进一步发展。

关键词：顶管技术 供水工程 应用

一、基本概况

甘肃中部生态移民扶贫开发供水工程第10标段东干一分干渠和东干二分干渠，管道施工方案由明挖施工调整为顶管施工，共8段（桩号3+548.56～3+614.25、4+261.51～4+398.99、4+501.49～4+782.49、6+216.69～6+397.29、6+487.29～6+723.03、6+757.08～6+983.90、9+373.32～9+625.65、9+663.68～9+748.42）1464.4m，顶管采用钢管直接顶进，公称直径900mm，壁厚12mm，材质为Q355C，单节顶管长度不小于6m。

地层岩性：上部为马兰黄土（Q32eol），梁顶厚10～14m，斜坡段厚4～8m，结构松散，土质均一，垂直节理发育。下部为老黄土，厚度大于20m，结构密实，为低压缩性，表层3～5m具轻微湿陷性。

二、施工部署

1、进行必要的宣传和指引，以保证使用者及时获得信息，做出合适的判断。

2、对施工人员的管理：对所有员工进行安全教育，熟悉《安全生产条例》，做到岗位明确，责任到人。施工人员按规范操作，穿戴统一的反光标志服，严禁随意出入施工作业区，坚决杜绝人为事故。

三、施工方案

1、拉管施工工艺：利用比钻杆外径略大的箭咀式小钻头打导向孔，钻杆从地面钻入，地面仪器接受由地下钻头内传送器发出的消息，控制钻头的方向和深度，钻成准确的定位导向孔。再利用导向孔，反向回扩，回扩时只将设计孔径内的原状土搅碎。最后利用清孔设备清出孔道内泥土，形成安管的通道。

2、施工准备

2.1管材准备 进场的DN900压力管道管材的强度及防腐要求必须满足设计要求，管材进场后将管材供应厂家的资质和管材的出厂合格证及厂家检测报告向项目监理部报审，经项目监理部审批同意后才能用于本工程。

2.2轨迹设计 钻进前依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确定定向钻孔轨迹。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，有一根钻杆长度达到管道直线段坡度要求。入土角不超过15°，出土角按导向钻杆及拖拉管材允许曲率半径较大值确定，一般不宜超过20°。

3、施工测量

3.1平面控制放线。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，为保证施工各阶段控制点网，坐标及高程的准确，首先对施工现场内各控制桩加以保护。并把各控制点引测至现场外加以保护，以便竖向引测放线。同时要做闭合校核。

3.2高程控制。高程控制根据勘测方提供的水准点引测施工现场的高程控制点。根据本工程的实际情况，在现场选择固定的地方做临时水准点，并做好保护。高程控制采用两次仪器高程前后视等距测法，保持精度。

4、基坑开挖

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。

5、钻液的配置

本工程按以往施工经验和对类似地区地质情况的了解，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。钻液的品质越好与钻屑混合越适当，所制造的泥浆的流动性和悬浮性越好，回扩成孔的效果越理想，成功的概率越大。

为改善泥浆性能，有时要加入适量化学处理剂。

6、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。

7、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。钻进时人力扳拉推进要持力均匀，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。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。

8、扩孔

导向孔钻进至接收坑，經测量检验，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。扩孔时地层土质将软时宜快速给进回扩，地层土质较硬是匀速缓慢进行。在每级扩孔过程中，为防止扩孔跑偏轨迹，采用回拖扩孔。扩孔时为保证管道可以顺利回拖，要使钻孔直径达到管径的1.3倍以上，并用泥浆护壁，防止钻孔坍塌，保证土体对管壁无损坏。

9、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。

10、回拖拉管

DN900压力管道焊缝和管道强度检验合格后，即可进入拉管施工。首先用现场制作的堵头将管头密封，然后在管头后端接上回扩头，管后接上分动器进行接管，将管子回接到工作井后，卸下回扩头、分动器、取出剩余钻杆，堵上封堵头。施工时，拉管机操作人员要根据设备数据均匀平稳的牵引管道，切不可生拉硬拽。

11、管道焊接

工程所用焊材必须选用E4303系列低轻型焊条，埋弧自动焊焊丝及焊剂型号采用HJ401-H9;焊接完毕后要进行探伤，重要焊缝要达到Ⅰ类焊缝，其余焊缝则要达到Ⅱ类焊缝。室内的温度应大于5℃，相对湿度应小于60%。

四、质量保证措施

项目部成立全面质量管理领导小组，由技术负责挂帅，质量部主管，各施工作业队质检员组成的内部质量自检体系，对工程质量进行全面检查监督。

质量检查程序：由施工班组对各工序施工质量进行检查，并严格履行交接班检查及工序间的交工检查制度。对分部、分项、检验批及隐蔽工程的质量检查是先施工单位自检，后提交监理工程师验收。