浅谈过河钢管顶管施工的技术要点

曾迅尧

摘要：本文以广州市石榴岗河截污工程W30-W31过河顶管施工为例，介绍过河钢管顶管施工中管材焊接、顶管过程中的纠偏和质量控制等技术要点，供同行参考。

关键词：过河顶管管材焊接纠偏质量控制

Abstract: this article with the guangzhou pomegranate hillock and river section engineering W30-W31 across the river pipe jacking construction as the example, this paper introduces steel pipe jacking construction of crossing the river pipe welding, pipe jacking in the process of the rectification and quality control of key points, refers for the colleague.

Keywords: across the river pipe jacking pipe welding action quality control

中图分类号： TU511.3+7 文献标识码：A文章编号：

一、工程概况

工程名称为：沥滘系统污水收集工程-石榴岗河流域。工程地点位于广州市土华村，石榴岗河两岸。顶管长度124米，管材为D1000，厚度为14mm钢管。W30井为工作井, W31井为接收井，顶管方向为W30-W31。顶管段穿过河床底部，根据图纸和现场测量得知顶管面距河床底最小距离为2.6米，土质为淤泥质粉质粘土，局部有砂。钢管管材根据顶管设备和工作井尺寸选定为每条2.5米。

二、管材的质量控制

W30-W31过河顶管段所采用的管材为钢管。过河顶管施工质量的好坏，取决于管材本身质量及管段之间的焊接质量的好坏。因此在施工过程中要严格控制上述两方面的质量。

1、管材的质量控制。

首先板材表面应无显著锈蚀，无裂缝重皮和压延等不良现象；不得有扭曲，和机械损伤等。其次管材加工制造厂必须具备相应资质和技术条件。再次管材焊缝饱满，不得有焊缝根部未焊透的现象。管材到场之后应通知监理现场抽样送检，检查管节外观、焊缝质量及防腐厚度，合格后方可使用。

2、管材的表面预处理和防腐

管材的表面预处理、除锈、防腐处理等措施均在工厂统一制作完成。钢管内外表面涂装前，必须进行表面预处理。在预处理前，钢材表面的焊渣、毛刺、油脂等污物须清除干净。表面预处理应符合《涂装前钢材表面预处理规范》（SY/T0407-1997）的规定。采用机械喷砂除锈质量等级应达到Sa2.5级。

本工程计划采用机械喷砂除锈。机械喷砂是利用压缩空气射流将石英砂喷到钢管表面上，用以去除钢板表面几乎所有氧化层及其它污物。石英砂要求清洁，粒径一般要求0.5-1.0mm。喷砂除锈的优点是工作效率高，除锈彻底，工作表面较粗糙，有利于防腐层的附着。喷砂用的压缩空气机，要经过油水分离器，压力在0.4-0.6Mpa。操作时喷枪与管道呈50-70度夹角，并保持100-200mm的距离。

防腐处理工艺如下：在钢管内外壁先涂底漆三遍，采用KY－2021厚浆型环氧重防腐涂料（铁红色），厚约80μm ×3。钢管外壁加设玻璃纤维布（无碱、无腊）。在钢管内壁再涂面漆两遍，采用KY－2026高抗水性环氧重防腐涂料（棕黑色），厚约80μm ×2，涂层干膜厚约400μm。在钢管外壁再涂上述面漆三遍，厚约80μm ×3，涂层干膜厚约500μm。

三、钢管安装

1、准备工作。

管子安装前，逐根量测，根据设计图纸要求编号配管，选用其壁厚及管径相差最小的管节组合对接。检查防腐层，经检验合格方可下管，入沟槽后如有碰撞损伤，要标出记号，按要求修补。

2、管道吊装

本工程管道安装采用吊机下管。下管前先对钢管表面进行清洁处理，使钢管表面清洁且没有油漆、污物、铁锈、铁屑、熔渣等对焊接有害的物质，并对管口用机械进行成型处理。然后校正接口端，使直径、椭园度、接头间隙等符合规范要求的偏差值。吊装时采用橡胶管套住钢丝绳，并用木板垫护等方法保护钢管外防腐层，采用经纬仪、水准仪等控制管道的高程和轴线走向，管道埋深按施工图要求。

3、钢管对口

钢管对口前必须首先修口，使钢管端面的坡口角度、钝边、圆度等，均符合对口接头尺寸的要求。对口时使内壁齐平，可采用长400mm的直尺在接口内壁周围顺序找平，错口的允许偏差为0.2倍壁厚且不大于2mm。对口时纵向焊缝错开，错开的间距，不小于300mm。环向焊缝距支架净距不小于100mm，直管管段环向焊缝距相邻的环向焊缝不得出现十字焊缝。不同壁厚的钢管对口时，管壁厚度相差不得大于3mm。当大于3mm时，将厚壁钢管的接口边缘削成坡口，使其与对接的钢管壁厚一致，坡口的切削长度等于或大于4倍壁厚之差值。

4、钢管焊接

焊接采用双面内外焊接。焊坑处的宽度与基坑宽度相同，基底标高降低1.0米，以便施工人员的焊接操作。

管道焊接完成并把焊渣清理干净后，待管材冷却，需及时进行焊接部位内外管壁的防腐处理。焊工必须经过培训考核，并取得所施焊范围的合格资质后，方可进行焊接操作。焊条采用E43系列，用于焊接Q235钢管。焊条使用前按出厂说明书的规定进行烘干，烘干溫度为200度，时间为2小时，并在使用过程中保持干燥，焊条药皮无脱落和显著裂纹。钢管的对接焊缝应焊透，低温环境下焊接，采取预热措施。雨天施焊，必须采取有效防雨措施。焊缝的检测应通知市质监站检测中心现场检测。检查前将妨碍检查的渣皮、飞溅物清理干净。在油渗、无损探伤、水压试验前进行外观检查；缝的外观质量要求按焊缝外观质量指标检测；要求进行无损探伤检验的焊缝，取样数量与要求等级按设计规定执行。凡不合格的焊缝必须返修，返修后仍按原规定方法进行探伤检验。钢管焊接完成之后，将焊缝处焊渣清理干净、打磨平整，然后按上述措施对焊缝处进行防腐处理：

四、顶管顶进过程中的纠偏和质量控制

顶管施工中采用全自动激光导向控制系统，能够随时了解机头的形态及运动趋势，并且按照趋势控制方法进行顶进过程纠偏。

1、若机头前端遇到不均匀的迎面阻力，则机头周围的土压力也不平衡，如施工不慎容易造成轴线偏差，应注意纠偏。管道顶进允许偏差为：轴线位置为50mm，管道内高程为-40～+30mm。

2、在纠偏时根据激光光靶的绝对误差结合机头的“倾斜角”（可以判断机头上仰或下斜）进行有预见性的纠偏。坚持“勤测、微纠、少纠”。三个纠偏油缸伸出的长度差值不应超过25mm，一般情况每次纠偏角度不大于0.5°。如果偏差值在允许范围内，且机头的走向是在减小这个偏差，倾斜角的值在允许范围内，则控制尽量少纠偏。精心进行推进，确保机头以适当的曲率半径逐步的返回到轴线上来。

3、当顶进路线上同时有高程偏差和中心偏差时，先纠正偏差较大的一面。在纠正高程（或中心）偏差时，如果中心（或高程）偏差超出了“偏差控制范围”，立即将前者停止，先将后者纠正。

4、在顶进过程中纠偏油缸应保持伸出，以防机头突然遇硬物被卡死，在不纠偏时三个纠偏油缸也应同时伸出20mm。

5、建立严格的测控纠偏制度，每班上班和班中应校正2次激光，每天校正激光4次，当在换管时激光标靶信号会中断，操作手应时刻注意信号中断前后标靶的位置是否一致，出现不一致时应及时校正激光。

6、由于钢管焊接之后为一个刚性整体，若出现较大偏差则很难纠偏，根据以往施工经验，顶管前20米最为关键，一定要严格保证该段方向和坡度准确，加大测量的密度，把偏差限制在可控的范围内。

7、当顶进一段距离后，一般是开始进入河床底时，顶管机头会明显受到浮力的影响而产生向上偏离的趋势。这时必须及时在工具头进行压重，抵消浮力的影响，保证顶进轴线控制在允许偏差范围内。

8、钢管顶进的难点还在于每顶进一节就必须停下来装管和焊接。这个中间过程时间比较长，尤其是顶进一段距离后，管段的摩阻力会比较大，这会给后续的顶进带来不利影响。这就要求施工作业必须合理安排人手和保证各项设备的完好，尽量缩短焊接的时间。保证施工的连续对于质量控制十分重要。

五、结语

项目部通过对上述各项技术要点的实施，较好地以控制了钢管的制作、焊接及顶进过程中的纠偏。顺利完成了该段过河钢管顶管的施工任务，赢得了业主和监理的好评，为同类工程的施工积累了宝贵的经验。粗浅总结，供同行在类似工程中参考。