本發(fā)明屬于天然氣長輸管道施工領(lǐng)域，涉及一種堅(jiān)石段頂管非爆破水磨鉆雙向鉆進(jìn)施工方法。

背景技術(shù)：

隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展，在橋梁結(jié)構(gòu)中，水磨鉆孔灌注樁將被運(yùn)用到公路橋梁及其他領(lǐng)域。水磨鉆成孔方式為在孔內(nèi)沿著護(hù)壁方向鉆周邊巖心，貫通后將中間巖層松動(dòng)，堅(jiān)石巖層地段的頂管穿越是長輸管道施工中需面對(duì)的常見穿跨越地質(zhì)形式，隨著國內(nèi)外對(duì)天然氣等能源的依賴，天然氣業(yè)務(wù)不斷擴(kuò)展，隨之配套的輸送能源的長輸管道施工任務(wù)不斷增多，對(duì)于長輸管道穿越江河、湖泊、公路、鐵路機(jī)會(huì)較多，水磨鉆施工較頻繁，水磨鉆孔快速發(fā)展。在傳統(tǒng)的非開挖技術(shù)中，靜態(tài)爆破方式往往不被產(chǎn)權(quán)單位接受，且安全隱患大；泥水平衡法與土壓平衡法限于自身工法特點(diǎn)與原理的局限，無法在山石地區(qū)施展，且設(shè)備投入大，地下不確定因素多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種堅(jiān)石段頂管非爆破水磨鉆雙向鉆進(jìn)施工方法，可有效解決堅(jiān)石層地段安全高效完成洞體貫通，施工程序更簡(jiǎn)便、施工速度快、對(duì)地上道路無安全隱患、設(shè)備人員投入少。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

堅(jiān)石段頂管非爆破水磨鉆雙向鉆進(jìn)施工方法，包括以下步驟：

(1)測(cè)量放線，放出中心線和邊界線；

(2)在穿越段兩端開挖、加固施工滿足套管頂進(jìn)所需強(qiáng)度的操作坑；

(3)利用水磨鉆鉆進(jìn)形成環(huán)形穿越面與巖體分割；

(4)將石方劈裂后運(yùn)出洞體。

進(jìn)一步，步驟(2)中，操作坑的施工流程為，基坑開挖→墊層澆筑→內(nèi)壁清理→鋼筋綁扎→模板安裝→坑體混凝土澆筑→底板鋼筋綁扎→底板混凝土澆筑→砼養(yǎng)護(hù)。

進(jìn)一步，模板安裝過程中，模板使用木?；蜾撃?，板間拼縫用雙面膠帶粘貼。

進(jìn)一步，拼接的兩塊板高差不得超過1mm，板間拼縫不得大于2mm。

進(jìn)一步，同一截面內(nèi)的受拉鋼筋，其焊接接頭的截面積之和不得超過鋼筋總截面的50％。

進(jìn)一步，步驟(3)中，鉆進(jìn)采用雙向鉆進(jìn)，分別從作業(yè)坑與目標(biāo)坑向巖體中心鉆進(jìn)。

進(jìn)一步，在每盤鉆進(jìn)完畢并取芯完成后重新確定鑿巖面中心點(diǎn)。

進(jìn)一步，步驟(4)后，進(jìn)行套管頂進(jìn)施工，對(duì)洞體內(nèi)部進(jìn)行局部修正。

進(jìn)一步，套管頂進(jìn)施工的流程為，下管→穩(wěn)管及接口處理→頂進(jìn)→測(cè)量、校正→頂進(jìn)收尾。

進(jìn)一步，頂進(jìn)過程為安裝頂鐵→開油泵使千斤頂伸出活塞→注漿→千斤頂伸出活塞額定長度后開閥門回油→下管。

本發(fā)明的有益效果在于：

施工效率高：與傳統(tǒng)頂管方法比較，無需修筑大體積混凝土后背墻，節(jié)省了時(shí)間和投資，與泥水平衡、土壓平衡法比較，無需大設(shè)備吊裝、拆卸，無需注漿減磨等措施。

安全穩(wěn)定性高：堅(jiān)石層硬度高，充分利用圍巖自承能力高特點(diǎn)，無需巖體支護(hù)，不存在塌方危險(xiǎn)，且水磨鉆鉆進(jìn)后，對(duì)巖體無擾動(dòng)，對(duì)上方道路無安全隱患。

設(shè)備投入少：水磨鉆所需設(shè)備均為小體積工器具及小型耗材，無需大設(shè)備進(jìn)場(chǎng)。

節(jié)能環(huán)保、占地少：施工機(jī)具均為小功率，對(duì)電力及油料需求少，同時(shí)無需建立泥漿池等輔助設(shè)施，對(duì)周邊環(huán)境無不利影響，同時(shí)節(jié)約的占地，地貌恢復(fù)容易。

施工周期短：采用雙向鉆進(jìn)工藝，施工周期較單側(cè)鉆進(jìn)節(jié)約一倍，施工機(jī)具穩(wěn)定性高，零配件充足，人員組織合理，顯著縮短工期。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明：

圖1為本發(fā)明的施工流程圖；

圖2為墻體模板安裝圖；

圖3為頂管示意圖；

圖4為本實(shí)施例g50高速公路下穿道頂管施工貫通測(cè)量的平面圖；

圖5為本實(shí)施例g50高速公路下穿道頂管施工貫通測(cè)量的立面圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

1、穿越前準(zhǔn)備

核實(shí)頂管段的穿越角度、操作坑間距、土質(zhì)及水文地質(zhì)情況及頂管段地上、地下構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)做法和高程，對(duì)頂管需要的頂力進(jìn)行核算。根據(jù)穿越點(diǎn)的地形、地貌情況，確定地下水的排放點(diǎn)及排水方式。

2、測(cè)量放線

使用全站儀、經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀等定出穿越起止點(diǎn)、中心樁和施工作業(yè)帶邊線樁，并用白灰撒出中心線和邊界線。在穿越兩側(cè)放出管溝中心線，保證管溝中心線與套管中心線在一條直線上。

測(cè)量出套管管底標(biāo)高及公路兩側(cè)的自然地平標(biāo)高，以便確定管溝深度。測(cè)量作業(yè)坑、目標(biāo)坑中心及開挖標(biāo)高。

3、作業(yè)坑、目標(biāo)坑施工

a測(cè)量放線并修筑進(jìn)場(chǎng)施工通道，平整施工作業(yè)帶后，開挖頂管穿越用作業(yè)坑和目標(biāo)坑，制作頂管用后背墻。堅(jiān)實(shí)層地質(zhì)操作坑通常只需保證坑內(nèi)空間并對(duì)坑體內(nèi)壁做簡(jiǎn)單平順處理，無需鋼筋混凝土加固，但若作業(yè)坑和目標(biāo)坑處地質(zhì)為非堅(jiān)實(shí)層，需按以下方式施工坑體以保證坑內(nèi)足夠強(qiáng)度滿足套管頂進(jìn)。操作坑的施工流程為，基坑開挖→墊層澆筑→內(nèi)壁清理→鋼筋綁扎→模板安裝→坑體混凝土澆筑→底板鋼筋綁扎→底板混凝土澆筑→砼養(yǎng)護(hù)。

若基坑開挖處于含水層，需同時(shí)實(shí)施抽排水或井點(diǎn)降水，直至管道頂進(jìn)驗(yàn)收完成后，對(duì)路面或原地坪修復(fù)回填后拆除井點(diǎn)?；釉O(shè)置需便于排水、出土和運(yùn)輸。

b模板施工

如圖2為墻體模板安裝示意圖。模板使用木?；蜾撃?，模板拼縫要緊密,并用雙面膠帶粘貼,以防漏漿。自制木模表面平整光滑，其長度和寬度誤差不得超過3mm，不平整度不得超過5mm，拼接的兩塊板高差不得超過1mm，板間拼縫不得大于2mm。模板制作檢查后應(yīng)涂抹脫模油整齊堆放備用。

模板支架采用建筑常用扣件和φ48×3.5鋼管搭設(shè)。

c鋼筋工程

鋼筋接頭直徑在16mm以上熱軋鋼筋接頭宜采用閃光接觸對(duì)焊或用電弧焊，16mm以下可用電焊，也可用鐵絲綁扎接頭。采用電弧焊的搭接焊或綁條焊時(shí)，兩搭接鋼筋的軸線必須在同一直線上，搭接長度、焊接高度必須符合規(guī)范要求。

同一截面內(nèi)的受拉鋼筋，其焊接接頭的截面積之和不得超過鋼筋總截面的50％。鋼筋最小錨固長度：鋼筋最小錨固長度考慮砼的標(biāo)號(hào)，鋼筋種類、結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)等因素，必須達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙的要求。鋼筋最小錨固長度必須大于或等于250mm。

d混凝土澆筑

坑體混凝土采用商品砼泵送澆筑或現(xiàn)場(chǎng)拌制，必須按照規(guī)定配合比施工。當(dāng)采用插入式振搗器時(shí)振搗砼的移動(dòng)間距不得大于振搗器作用半徑的1.5倍，并應(yīng)避免碰撞鋼筋、模板、預(yù)埋管、吊環(huán)等，振搗器插入下層不少于50mm。在砼澆筑過程中，應(yīng)經(jīng)常觀察模板、支架、鋼筋預(yù)埋件和預(yù)留孔洞情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有變形、移位時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。

4、鑿巖施工

堅(jiān)石層硬度高，圍巖具有較強(qiáng)自承能力，鑿巖施工采用水磨鉆雙向鉆進(jìn)方式連續(xù)施工形成鑿進(jìn)作業(yè)面，若圍巖自承能力不足，需加強(qiáng)支護(hù)并及時(shí)頂進(jìn)混凝土套管，避免洞體塌陷及路面沉降。

a水鉆鑿巖施工

水磨鉆是電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶合金鋼鉆齒的鉆筒鉆進(jìn)巖層形成環(huán)形面，逐層取芯直至洞體貫通。根據(jù)設(shè)計(jì)套管直徑大小確定鑿進(jìn)作業(yè)面直徑，通常較套管直徑大150mm。

鉆筒直徑通常dn150，長度500mm，可根據(jù)工程需要調(diào)整鉆筒長度，但鉆筒過長會(huì)影響電機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆筒鉆進(jìn)穩(wěn)定性及造成鉆齒的損耗加劇，因此，在鉆進(jìn)初期可通過實(shí)驗(yàn)確定適宜的鉆筒規(guī)格，通常鉆筒長度改良至650mm可達(dá)到鉆筒穩(wěn)定性與鉆進(jìn)速度最佳結(jié)合。

由于每盤鑿進(jìn)長度為約650mm，在每盤鉆進(jìn)完畢并取芯完成后均需重新確定鑿巖面中心點(diǎn)。鉆架一端固定于中心點(diǎn)，以此為圓心進(jìn)行下一盤鉆進(jìn)。每次重新定位中心點(diǎn)的過程即是每盤糾偏的過程。

鉆進(jìn)采用雙向鉆進(jìn)，分別從作業(yè)坑與目標(biāo)坑向巖體中心鉆進(jìn)。通過勤量測(cè)、勤糾偏等手段完全可以實(shí)現(xiàn)巖體中心在匯合點(diǎn)處的偏差在規(guī)范以內(nèi)。雙向鉆進(jìn)大大縮短了工期，完成人員設(shè)備的早日撤場(chǎng)及下道工序的盡早開展。為解決水鉆自身的中心定位誤差大的實(shí)際情況，采取激光指向儀對(duì)中代替常規(guī)的對(duì)中方式，減少掘進(jìn)偏差的產(chǎn)生。加大糾偏測(cè)量頻次，保證偏差可控。在實(shí)際掘進(jìn)中，隨著掘進(jìn)深度增加，作業(yè)空間、光線受限，難免還會(huì)出現(xiàn)一定偏差。因此現(xiàn)場(chǎng)需要增加糾偏頻次，采用全站儀、水平儀等儀器隨時(shí)測(cè)量，從10米糾偏一次調(diào)整到5米、2米糾偏一次，同時(shí)利用激光指向儀進(jìn)行中心定位，避免光線干擾，提高中心定位準(zhǔn)確率。

b劈巖機(jī)取芯

劈巖機(jī)利用巖石從內(nèi)部向外的抗拉強(qiáng)度小，呈脆性的特點(diǎn)，利用楔塊原理設(shè)計(jì)，在最狹窄的孔中向外能夠釋放出極大的分裂力。

它由泵站和分裂器兩大部分組成，由泵站輸出的高壓油，驅(qū)動(dòng)油缸，產(chǎn)生巨大推力，驅(qū)動(dòng)楔塊組中的中間楔塊向前駛出，將反向楔塊向兩邊撐開。

通常根據(jù)巖層紋理合理選擇脹開點(diǎn)，采取雙槍頭同時(shí)使用、均勻受力的脹開方式，可取得很好的應(yīng)用效果，采用液壓劈巖機(jī)每盤取芯用時(shí)比人工取芯可節(jié)約了一半時(shí)間。

劈裂作業(yè)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)、沖擊、噪音、粉塵飛屑等，周圍環(huán)境不會(huì)受到影響。即使在人口稠密地區(qū)或室內(nèi)，以及緊密設(shè)備旁，都可以無干擾地進(jìn)行工作。

5、套管頂進(jìn)施工

洞體貫通后需將其內(nèi)部進(jìn)行局部修正，使其整體內(nèi)徑大于套管外徑，尤其洞體底部需用砂漿抹平滑，減少套管頂進(jìn)時(shí)的阻力。

a導(dǎo)軌安裝

安裝導(dǎo)軌時(shí)，用儀器測(cè)量并調(diào)整導(dǎo)軌，使兩導(dǎo)軌中心線與穿越中心線重合，同時(shí)還要保證兩導(dǎo)軌應(yīng)順直、平行、等高。安裝后的導(dǎo)軌應(yīng)牢固，確保在使用中不產(chǎn)生位移，并應(yīng)經(jīng)常檢查。

b頂管示意圖

如圖3為頂管示意圖，其中1為液壓頂管機(jī)，2為套管，3為滑車，4為公路，5為接收坑，6為枕木，7為鋼板。

c頂管施工

(1)頂管流程

下管→穩(wěn)管及接口處理→頂進(jìn)→測(cè)量、校正→頂進(jìn)收尾。

(2)頂管工藝

1)砼管吊裝采用吊車，人工配合穩(wěn)管。第一節(jié)管子下到導(dǎo)軌上，應(yīng)測(cè)量管子的中線及前端和后端的管底高程，確認(rèn)合格后，方可頂進(jìn)。第一節(jié)管子頂進(jìn)方向準(zhǔn)確，是保證整段頂管質(zhì)量的關(guān)鍵，對(duì)頂進(jìn)方位勤測(cè)量，勤檢查，并細(xì)致操作，軸線允許偏差為頂進(jìn)長度的1.5％。

頂進(jìn)開始后緩慢進(jìn)行，待各接觸部位密合后，再按正常頂進(jìn)速度頂進(jìn)，頂進(jìn)中若發(fā)現(xiàn)油壓突然增高，要立即停止頂進(jìn)，檢查原因并經(jīng)處理后方可繼續(xù)頂進(jìn)?；钊嘶貢r(shí)，油壓不得過大，速度不得過快。及時(shí)注意油泵上壓力表的變化，發(fā)現(xiàn)壓力驟然增大時(shí)，應(yīng)立即停止泵檢查原因。千斤頂活塞伸出長度，應(yīng)在規(guī)定的沖程范圍內(nèi)，不要超出，以防損壞設(shè)備。

2)頂入管道采用頂管用鋼承口式，接口密封材料選用瀝青麻絲和1：2防滲水泥沙漿。

3)頂進(jìn)前先檢查頂鐵安裝是否平直，以防頂進(jìn)時(shí)產(chǎn)生偏心荷載，邊頂邊注漿。

4)頂進(jìn)過程為安裝頂鐵→開油泵使千斤頂伸出活塞→注漿→千斤頂伸出活塞額定長度后開閥門回油→下管。

如圖4所示為本實(shí)施例g50高速公路下穿道頂管施工貫通測(cè)量的平面圖；圖5為本實(shí)施例g50高速公路下穿道頂管施工貫通測(cè)量的立面圖。其中a，b，d為各測(cè)點(diǎn)的位置，g50高速頂管工程經(jīng)貫通測(cè)量，在預(yù)計(jì)貫通距離11.43m，貫通點(diǎn)k點(diǎn)水平方向偏差0.08m，在誤差范圍內(nèi)，可以不糾偏。在預(yù)計(jì)貫通點(diǎn)k點(diǎn)垂直方向高度偏差0.127m，其中a向b方向偏差0.062m，剩余5.43m，糾偏率為1：0.01；其中b向a方向偏差0.065m，剩余6m，糾偏率為1：-0.011。

6、穿越段管道預(yù)制、試壓、絕緣支撐安裝

穿越段管道預(yù)制、試壓和絕緣支撐安裝穿越管道的預(yù)制地點(diǎn)選在穿越端的一側(cè)，長度大于套管長度4m以上。穿越主管段的組對(duì)、焊接、焊縫探傷、試壓及補(bǔ)口補(bǔ)傷按主線路施工工藝要求進(jìn)行，并按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行穿越段管道試壓，安裝絕緣支架。

7、主管穿越

主管穿入套管前人工將套管內(nèi)的泥土、石子等雜物清理干凈。主管穿越前做一個(gè)拖管頭，焊接在管段前部，拖管頭處安裝滾輪，滾輪和滾輪架的總高度高于滑動(dòng)支撐高度20mm以上，保證支撐在管段牽引過程中不會(huì)損壞。

穿越時(shí)用卷揚(yáng)機(jī)或挖掘機(jī)牽引鋼絲繩帶動(dòng)主管穿入套管，后端用吊管機(jī)調(diào)整管段中心，輔助發(fā)送。穿越管道拖入預(yù)定位置后，切下拖管頭。牽引過程不宜過快，應(yīng)緩慢進(jìn)行，尤其在牽引頭露出套管后將牽引速度降到最低限度，保證主管準(zhǔn)確就位。

8、套管端部封堵

管道穿越完畢后，進(jìn)行套管兩端的封堵。套管封堵采用mu10機(jī)磚，m5水泥砂漿砌筑，磚擋墻與套管接觸的內(nèi)表面清除干凈并涂刷水泥砂漿，砌完后用水泥砂漿抹平。管口端部清理干凈后，先涂刷瀝青一道；再用瀝青麻絲密封防水。

9、回填及地貌恢復(fù)

頂管穿越完畢，人工拆除發(fā)送坑和接收坑，將穿越管道下部的回填土仔細(xì)填實(shí)，減少穿越管道下沉量。管頂以上300mm采用人工回填細(xì)土，其余部分用挖掘機(jī)進(jìn)行原土回填，回填過程中隨時(shí)注意保護(hù)管道絕緣防腐層不受損壞。作業(yè)坑回填完后，對(duì)施工時(shí)占用的地表進(jìn)行恢復(fù)。

最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。