摘要：结合昆山市长江引水工程常熟段水源厂及水源工程,介绍了水源工程的取水管道顶管和水下沉管施工的技术要点, 该工程取水管道安装具有口径大、距离长、需穿越长江大堤、子堤和在长江内水下沉管施工等特点。本文着重介绍了顶管及水下沉管施工特点、施工方法及相应的技术措施等，从而为相关工程的施工提供借鉴。 关键词：大口径 长距离 顶管 水下沉管
水塔水位控制系统 昆山市长江引水工程总规模90万立方米/日，总投资19.8亿元，分两期建设。主要工程由水源工程、水源厂工程和输水管线工程。其中一期工程45万立方米/日，投资18.45亿元。
昆山市长江引水工程常熟段共分八个标段，其中管线七个标段，水源工程和水源厂为一个标段。水源工程包括取水口、取水管道和取水泵房，其中取水口设在常熟市滨江水厂取水口下游约50m，伸入长江约1120m；取水管到为2根DN2200钢质管道，自取水口穿越长江大堤至取水泵房，长度分别为1370m和1340m。本文针对水源工程的取水管道的施工加以阐述。
水位显示器
pc104主板1.工程概况
水源工程取水口（取水头部）布置在常熟市滨江水厂取水口下游（东侧）50m处，位于原常水1#浮标和常水2#浮标之间的水源，设置在-18m等深线附近。取水管道共2根，采用D2220×24mm钢质取水管道，其中穿越长江大堤及子堤段采用顶管施工方式，两管中心间距为37.93m。单管长度分别为上游侧为920m，下游侧为900m；长江内采用水下沉管施工方式。
1.1取水管道顶管
穿越长江大堤顶管段采用SMW工法井作为顶管工作井，工作井位于取水泵房和长江大堤之间，工作井中心距取水泵房距离分别为100m和120m。顶管自工作井分别向取水泵房和长江顶进，先向取水泵房顶进，然后再取出工具头后向长江方向顶进，即自工作井穿越长江大堤和子堤的顶管长度为800m。顶管自取水泵房管中心标高为-5.0m（黄海标高），至长江中顶管末端管中心标高为-8.09m，下坡顶进，坡降为3.09m。
根据地质资料，取水管道顶管施工所穿越的土层主要为③-1淤泥质粉质粘土夹粉质粘土层和④-1粉土与粉砂互层。
1.2取水管道水下沉管
位于长江中的取水管道沉管段采用水下开挖、沉管敷管的方式埋设管道，沉管段取水管道长度分别为450m（上游侧）和440m（下游侧）。两管中心间距37.93m~9.0m；管中心标高自顶管末端为-8.09m，至取水口平直段管中心标高为-22.10m。
2.施工重点及难点
2.1顶管施工
（1）管道顶进口径大，顶进距离长。顶管掘进断面直径达2220mm，属大口径顶管工程，且单根顶进长度达800m，属长距离顶进，对于顶管动力配备、顶进过程的减阻要求高。
（2）大堤沉降和防渗控制要求高。本顶管将先后两次穿越长江大堤、子堤，穿越过程中，需保证大堤本身隆起或沉降不得超过其允许范围，消除长江水沿管壁渗流的隐患。
（3）出洞段土体的稳定性控制难。顶管出洞初期，由于土性参数与顶管机工作参数的对应关系尚未精确确立，需借鉴同类工程的施工经验和一段试推进，方能获得其内在规律。因而，顶管周围土体的稳定性控制难。
2.2沉管施工
（1）均需借助船舶进行施工作业，作业面小、专业性强、风险大。
水上沉管安装包括河床基槽开挖、基础铺设、管道沉放安装及土石方回填等，均须在长江江面上、船泊上和水下进行作业，并需专业潜水员下水配合安装作业，作业专业性强，风险大。其作业面小，施工时间、施工位置均受到限制。
（2）水下工况条件复杂，不可预见因素多。施工区域的河床地质、地貌情况虽进行过勘测，但变化较大。
（3）安装过程受气候影响大。水流低速、风浪较小的气候条件，有利于水上水下安装工程施工。但长江上游流量大，汛期有可能提前出现，延续时间长，并有可能反复。
（4）顶管施工完成后，需水下将顶管工具头切割并吊运至地面，再将沉管结构体与顶管结构体对接，整个施工过程以水下作业为主，施工非常困难。
3.顶管施工主要技术措施
3.1 顶管机选型
两根顶管所穿越的土层为③-1淤泥质粉质粘土夹粉质粘土层和④-1粉土与粉砂互层 ，经方案论证必选决定采用泥水加压机械平衡式顶管机进行顶管施工。
泥水加压机械平衡顶管机与其他顶管机相比，其主要优点是：①技术先进，平衡效果好，可有效保持顶进面的稳定；②总推力比较小，适用于长距离顶管，作业面安全；合金钢球③由于出土方式是用水力机械化连续出土，所以作业连续进行、施工进度快；④对土质的适应性强，无论是粘性土还是砂性土，均能收到良好的效果。
3.2 中继间设置
中继间又称中继站或中继环,实质上是一个成环形布置的由许多短行程千斤顶组成的移动式顶推站,起接力顶进的作用，以防止长距离顶管因顶力过大导致管道本身或顶管工作井后靠破坏。
中继间工作时按先后次序逐个启动,首先借助最前面的中继间,将其前方的管道向前顶出一个中继间顶程,后面的中继间和工作井内的主千斤顶保持不动,形成后座,这时最前面的中
继间必须排放油压,将液压系统转换为自由回程状态。后面的中继间向前顶进将第一中继间的油缸缩回,前面的管段不动,重复同样的动作,直到最后再由工作井内主顶油缸把最后一段管道推顶上去,同样的过程继续重复直到整段管节全部推顶完。
本工程向长江中顶进的长度为800m钢顶管，因顶进阻力在各土层中不同，考虑到长距离顶管的特殊性，经过计算结合以往类似工程的施工经验，每根顶管施工时设置3只中继间。分布位置如下：
中继间编号 顶管（800m）
离机头距离m 间隔距离m
1# 100
2# 250 150
3# 250 250
余下距离 200
叉车称重
经计算，200m和250m管道顶进所需的顶力均小于工作井允许顶力要求。
3.3减阻泥浆的应用
预测地震的方法
对于长距离顶管施工，减阻泥浆的应用是减小阻力的重要措施。泥浆润滑减摩剂又称触变泥浆，是由膨润土、CMC(粉末化学浆糊)、纯碱和水按一定比例混合而成。顶进时通过顶管机铰接处及管节上预留的注浆孔，向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道四周外围形成一个泥浆套，减小管节外壁和土层间的摩阻力，从而减小顶进时的顶力。泥浆套形成的好坏，直接关系到减阻的效果。
减阻泥浆的性能要稳定，施工期间要求泥浆不失水、不沉淀、不固结，既要有良好的流动性，又要有一定的稠度。顶进施工前要做泥浆配合比试验，出适合于施工的最佳泥浆配合比。
减阻泥浆的拌制要严格按操作规程进行。催化剂、化学添加剂等要搅拌均匀，使之均匀地化开，膨润土加入后要充分搅拌，使其充分水化。泥浆拌好后，应放置一定的时间才能使用。
3.4保证堤防构筑物安全技术措施
顶管施工时为保证穿越堤防构筑如长江大堤和子堤的安全，主要采取以下技术措施：
（1）根据施工进度计划，尽量安排顶管避开汛期施工，避免高水位时水头压力过大而产生的各种施工安全隐患。
（2）设置足够数量中继间，配备大直径千斤顶，保证推进动力满足大断面顶进施工要求。
（3）采用泥水加压机械平衡顶管工具头，应用泥水加压平衡技术措施保证机头前方水土压力平衡；应用减阻泥浆来减小顶进施工过程中的顶力，配制澎润土泥浆，减小顶管管节与周围地层间的顶进阻力。
（4）严格控制顶管机正面土体压力，控制顶进速度和出土速度相适宜，避免因顶进速度过快、顶力过大或出土速度过快从而导致地表及江堤产生隆起或沉陷现象的发生。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议