长距离管道内垂直顶升施工难点及应对措施探析_王建.pdf
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1、江西建材工程技术与管理1962023年1 月作者简介:王建(1986-),男,上海人,本科,工程师,主要研究方向为工程技术与管理。1 工程概况某新建长距离管线工程主要由调压井、放流管、扩散管及上升管组成,其中调压井1 座;DN2000 放流管及扩散管全长约1765m;上升管管径为DN600,位于1.8km水平顶管的末端,共6根,单根长度约18m。上升管采用闷顶式垂直顶升法施工,单根管节长度0.5m,重量约0.3t,管道材质为钢筋混凝土、钢管复合管。上升管垂直顶升自下向上依次穿越土层为:2-5 粉土夹粉砂、2-4 粉细砂、2-3 砂质粉土,各土层厚度分别为1.2m、9.4m、4.9m。2 施工特
2、点与难点分析2.1 预留洞口止水密封性要求高本工程垂直顶升施工起点位于地下17.5m,顶升施工方向由下到上、由深到浅,起点位置的水土压力最大,起点土质为淤泥质土,流动性大。因此,施工过程中对止水密封性要求极高。止水密封性不到位可能引发预留洞口渗漏,增加施工难度。2.2 垂直顶升穿越砂性土,顶力增长快、控制要求高垂直顶升穿越砂性土质时,闷板前方土体受挤压失水,土体强度快速增长,所需总顶力相应快速增大,此时,应严格控制顶力增长,防止总顶力超过管材最大允许顶力或后靠背的最大允许顶力,造成管节或后靠背结构破坏1。2.3 管节运输距离长、难度大管节运输是垂直顶升的关键环节之一,垂直顶升作业点远离工作井出
3、入口,所需管节需通过1.8km长的水平管道运输至作业点,运输距离长、难度大。管节需采用运输车运输,常规运输车分为人力拖曳和电动驱动两种,人力拖曳的运输车相对安全,但运输效率低、施工成本高;普通电动平板车适合在平地或轨道上行驶,对圆形管道适用性较差。2.4 作业点空间狭小,管节安装难度大垂直顶升在 DN2000 的水平母管内作业,用于安装顶升设备及管节,管节的空间高度仅有1.4m,极为狭小,人员作业受限,管节安装难度大。管节安装时,因大中型设备无法进入水平管道内部,往往采用人力进行安装,或者根据施工现场需求,订制小型安装设备进行安装,但以上方法均存在一定缺点。其中,采用人力安装的方法对作业人员要
4、求高,且安装效率低、安全风险大;而采用订制小型安装设备进行安装的方法,安装设备需由专业厂家设计制作,周期长、成本高,且小型安装设备在管道内占用作业空间,对施工存在干扰。2.5 管道及顶升设备稳定性要求高2.5.1 管道存在失稳倾覆风险垂直顶升施工过程中,对管道稳定性要求高,如施工措施不到位,则会存在管节下坠的风险,导致设备或管道受损、人员受到伤害。(1)垂直顶升初期,因管节与土体的摩阻力小于管节重力与管节受到的水土压力之和,管节会发生回退,如未采取止退措施或措施不到位,将存在风险隐患。(2)当顶力反力大于水平母管承载力时,将导致水平母管环向失稳变形。(3)当顶力反力大于后靠背承载力时,将导致后
5、靠背变形或发生破坏。(4)当顶力反力大于地基承载力时,顶力反力由垂直顶升架依次传递到水平母管、地基上,会导致水平母管和地基发生长距离管道内垂直顶升施工难点及应对措施探析王 建中交上海航道局有限公司,上海 200001摘 要:文中以某新建长距离管线工程为例,探讨了在长距离管道内垂直顶升的施工特点和难点,并结合工程实践,探索更加实用、高效、可靠的施工技术措施和安全措施,进一步提高垂直顶升的施工技术水平。关键词:管道;垂直顶升;难点;措施中图分类号:TU74 文献标志码:B文章编号:1006-2890(2023)01-0196-03Difficulties and Countermeasures o
6、f Vertical Jacking Construction in Long Distance PipelineWang JianCCCC Shanghai Waterway Bureau Co.Ltd.,Shanghai 200001Abstract:Taking a new long-distance pipeline project as an example,this paper discusses the construction characteristics and difficulties of vertical jacking in long-distance pipeli
7、ne,and explores more applicable,efficient and reliable construction technical measures and safety measures combined with engineering practice,so as to further improve the technical level of vertical jacking construction.Key words:Pipeline;Vertical jacking;Difficulties;Measures江西建材工程技术与管理1972023年1 月沉
8、降。2.5.2 顶升设备存在失稳倾覆风险垂直顶升施工过程中,顶升设备处于负载状态,出现偏心力矩或受力不均时,存在倾覆的风险,下述为可能发生管节失稳下坠的情形。(1)顶升设备未进行可靠固定,自身稳定性较差。(2)顶升设备安装质量不合格,施加顶力后受力不均或存在偏心力矩。(3)后靠背或地基发生过大沉降,造成顶升设备失稳。3 施工技术措施3.1 改进预留洞口止水构造的结构形式针对垂直顶升预留洞口埋深大、地下水压力大等特点,优化止水构造的结构形式。在常规2道止水橡胶的基础上,增加2道止水橡胶,以提高止水密封性;同时,设置可向缝隙内注入防水密封材料的连通管,在止水橡胶因磨损出现渗水漏水的情况下,可注入憎
9、水性密封材料进行修复或补救,提高垂直顶升施工的应急处置能力。3.2 采取控制顶力增长的施工技术措施3.2.1 高压射水松散顶部土体在闷板顶部预埋单向阀和控制球阀,并与水平顶管的注浆总管连通作为高压水进水管,当垂直顶升顶力大、顶进困难时,打开控制球阀向外高压射水,松散前端土体,以减小垂直顶升时的正面阻力2。3.2.2 管节外壁涂刷减阻剂在管道外壁涂刷润滑脂,减小管道外壁与土体的摩擦阻力,也可减小管壁对止水橡胶圈的磨损3。3.2.3 适当延长间歇时间随着垂直顶升顶力增大,闷板顶部土体被压缩接近极限,土体中的水被挤出,土体强度增加。适当间歇后,地下水将逐渐渗入土体,土体由密实逐渐松散,顶力会有所减小
10、。3.2.4 闷板顶部排泥泄压参考泥水平衡顶管施工工艺,在闷板上同时设置进水口与排泥口,进水口高压射水用于冲散前方土体,排泥口将闷板前方土体部分排出,减小土体压缩产生的阻力。3.3 改进管道运输方式对运输车进行改造,采取电机驱动替代人力拖拽、增大主车轮与管道的接触面积、增加辅助轮等措施,增强运输车的耐久性与稳定性,降低运输安全风险,提高施工效率。3.4 改进管道安装方式(1)充分利用已有的设备设施,减少新增设施投入。(2)优先选择非用电、非液压驱动的新增设备,降低用电安全风险。(3)利用可随安随拆的轨道滑轮进行管道的水平运输,减小施工干扰。3.5 优化管节的连接方式管节连接采用法兰螺栓连接替代
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