拉管技术在下穿既有线施工中的应用

范 强

拉管技术在下穿既有线施工中的应用

范 强

结合北京市上地变电站高压电缆管道下穿地铁13号线工程,介绍了非开挖拉管法施工工艺在下穿既有线施工中的应用,具体阐述了拉管法施工工艺,结合监测结果指出了拉管法的优点,以促进该技术在同类管线下穿工程中的应用。

既有线,电力管线,拉管技术

0 引言

当新规划的管线埋设工程与既有线路位置矛盾时,常会采用下穿通过既有线的方法解决,在不影响既有线运营的情况下,选择一种安全,经济,高效的下穿施工方法是非常关键的。本文将通过拉管法施工下穿既有线的工程实例,对拉管法施工技术进行介绍。

1 工程概况

上地变电站电力管线线路与地铁 13号线和国铁京包线在上地桥北侧 3m处平面位置相交,成 49°交角,电力管线下穿通过线路相互平行的城铁和国铁,城铁路基总宽度均为 14m,国铁路基总宽度 13m,两者相邻路肩间距 12m。施工影响范围内存有燃气,电力,网通,铁通及城铁运营信号等各种管线,其中 φ400燃气管线与该电力管线平行,两者水平净距 1.66m,对施工影响较大,其余管线与电力管线正交,高程高于电力管线 3m以上。本工程将 10根PE管分三次下穿通过既有线。图 1为该电力管线铺设线路纵断面图,图 2为下穿管线横断面图。通过各种工法之间的对比,拉管法是该电力管线施工的科学合理选择。

2 施工工艺

拉管工艺是采用水平导向钻机钻进成孔,再加设回扩头回拉扩孔将导向孔扩大为设计直径的孔洞,最后将焊接好的管材穿拉通过孔洞,从而通过非开挖技术完成下穿的施工任务。

2.1 工艺流程

工艺流程见图 3。

2.2 具体施工

2.2.1 施工准备

1)根据需要计划和筹备所需的机械设备、材料和劳动力。

2)施工前对机械设备的动力系统进行检修和保养,对各种仪器进行调试,确保机械设备、仪器正常使用。

3)熟悉图纸内容,并且深入施工现场,详细分析和领会设计意图,根据工程地质条件确定膨润土配合比、钻机速度、旋转速度等各种技术参数。

2.2.2 管线探测

采用SIR 20型探地雷达对管线中线两侧各 5m范围的带状区域进行探测,详细掌握各种市政管线的位置和高程,核对线路走向是否与管线存在冲突,否则需对线路路线进行微调,确保各种管线安全才能施工。管线探测完成后需按比例在设计图纸上标明管线的名称、方向、尺寸及埋深等。

2.2.3 测量放线

按照设计图纸的电缆走向放样至地面上,并撒上白灰线,每5m施作标志 1处,并测量高程,作为控制管线的高程点。

2.2.4 钻机就位

施工时钻机与地面的入射角度取 15°～20°,管线穿越城铁13号线和京包铁路最深距离约为6m和 5m。整条管线穿越地层长度为 104m。将钻机运至施工现场,调节钻机行走装置,使钻杆方向和电缆设计走向重合,使用钢丝绳和吊链对钻机进行固定,检修设备使钻机能够正常运转,做好开钻准备。

2.2.5 泥浆制备

泥浆的浓度直接影响到钻进施工的质量及进度,泥浆浓度过大,不利于钻进,影响进度;泥浆浓度过小,容易造成对孔壁的冲刷,发生塌孔。泥浆制备在D 33钻机专用泥浆搅拌桶里进行搅拌。施工过程中,根据钻机速度、转速及时进行调整。泥浆制备参数见表 1。

表1 泥浆制备常用参数表

2.2.6 钻孔

1)试钻：

安装钻机钻头,并对 DCI遥显仪进行精确校验和同步性校正,开机旋转、试水。正常后接通泥浆泵,开动钻机空转试钻,检查泥浆入射压力正常后对钻机的钻进方向、入射角度进行最后调整,然后将钻头对准入射点准备钻进作业。

2)导向钻进施工：

钻进的整个过程是在导向仪的引导下进行的。导向人员手持导向仪按照测量线路在地面上实施导向,导向仪从地面发射出的信号被钻机接收,钻机手通过钻机上的显示屏观察导向仪发出的信号,发现偏离方向,通过调整钻头的方位从而修正钻进路线达到导向钻进的目的。首次钻孔孔径为160mm。

3)数据记录：

在钻进施工的过程中,每 3m由导向人员对孔位深度、孔位方向等数据进行记录,检查钻进方向是否同设计走向相符。

2.2.7 扩孔

在钻头到达接收工作坑后,卸下钻头安装扩孔器进行扩孔施工。将 φ160mm孔位分两次扩大成铺设管道的设计孔位,最终孔径比预铺管孔径大 60mm。在扩孔的过程中需要大量的泥浆护壁以确保孔洞的形成。第一次扩孔采用排土法扩孔,扩孔尺寸为设计理论孔径,第二次采用挤压法成孔,扩孔至成孔孔径。挤压扩孔是将已扩至理论孔径的孔再次扩孔,将土体挤压到周围。

2.2.8 管线回拖

回扩完成后在回扩器上安装预制的管材拉头,将管材捆扎结实,以便进孔顺利。在管材带出坑后,应对各头进行封堵以确保管内无杂物。

各节管材采用热熔管材用焊机对管材进行焊接,焊接管材实际长度应超出钻进时所测量长度的 2m。

管材焊接时将两个对接的 PE管口对齐放在焊接机的卡槽上,固定牢固后热熔焊接,焊接完成后应检查接口处的焊接质量,如有裂痕、焊接不牢固或焊口错槎等现象,进行重新焊接直至焊接符合质量要求,防止回拖过程中造成断管现象。

2.2.9 管外注浆

管路铺设完成后,沿管路东侧采用人工施作 5m长注浆管,对管线之间空隙进行回填注浆,浆液选用 1∶1水泥浆,注浆压力不得大于 0.3MPa。注浆前将PE两端管口封闭,防止浆液进入管内,并用水泥砂浆封堵周围空隙,同时在一端预留进浆孔,另一端预留排气孔,经过多次注浆直至排气孔排出粘浆为止。

3 监测内容及成果分析

3.1 监测内容

1)新建电缆管道施工时引起的路基和城铁 13号线上地桥结构变形;

2)新建电缆管道施工时引起的上地桥变形对其现状结构的影响;

3)新建电缆管道施工时引起的路基和上地桥变形对其轨道及行车安全的影响。

3.2 成果分析

在工程施工过程中,第三方监测单位对既有线结构进行了全程不间断监测,地表沉降始终控制在限制值以内,具体数值见表 2。施工完成后电力公司顺利将电缆线穿过 PE管,拉管法施工技术在本工程中得到了充分验证。

表2 第三方监测成果最终值 mm

4 结语

拉管法作为一种非开挖技术,在浅层黏土、砂土地层中施工具有对环境影响小、施工条件要求低、施工效率高等优点,在类似管线下穿工程中值得推广应用。

[1]孔祥斌,倪海燕.复杂施工条件下非开挖拖拉管的施工[J].山西建筑,2009,35(9)：160-161.

On app lication of d raw ing pipe technique through existing line construction

FAN Qiang

Combining with through No.13 line of Shangdi substation high-pressure cable pipe in Beijing,the paper introduces the application of the construction craftof non-excavation drawing pipemethod in through existing line p roject,illustrates the construction craft of drawing pipe method,and points out the advantages of the drawing pipemethod by combining with the supervision results,so as to enhance theapplication of the technique in similar pile line through project.

existing line,electric pipe line,drawing pipe technique

TU81

A

1009-6825(2011)03-0098-02

2010-10-17

范 强(1984-),男,助理工程师,北京中铁隧道建筑有限公司,北京 100022