顶管施工管道接续配套装置优化施工技术

张华芬，杨海东，蒋艳红，张 禹

中国石油管道局工程有限公司第四分公司，河北 廊坊

1. 引言

随着顶管广泛应用，其施工三大特点凸显，一是产品固定、人员流动；二是露天高处作业多，手工操作，体力劳动繁重；三是施工变化大，规则性差，不安全因素随工程进度变化而变化[1]。有效降低施工成本，切实提高施工效率对施工单位尤为重要，通过“四新”技术的不断实践和应用，以及群众创新、创效的激励机制，面对日益竞争激烈的市场环境，精细化、规范化、标准化发展模式对于施工单位的发展和保持活力已经刻不容缓[2]。管道接续是顶管施工必要的流程，以深圳福田污水处理厂尾水P3～P4段水平曲线顶管工程为例介绍优化方法。该隧道总长度713 m，单节管节长度为2.5 m，施工中顶管管节总计284节，需接续顶管管道142次，耗时较长，占用了40%的施工时间。通过创新、创效措施，管道接续从原来耗时4 h降低至2 h，在提高施工效率的同时有效地节约了施工成本。

2. 管道接续优化改造技术

2.1. 主要优化内容

为压缩管道接续时间，降低工程施工成本，保证按工期完工，通过项目实际创新管道接续系统，该系统主要由组装式管道支架、高压电缆滑道系统、可伸缩踏板和隧道广播系统等组成。

2.2. 组装式管道支架

传统管道支架为整环扁铁焊接结构，该结构需外围加工，成本高，组装时间长，泥浆管需固定在1m高处，接续在工作井内进行，无自动化装置，每次管道接续至少需8人协同作业，工效较低。为充分利用隧道空间，对管道支架进行了改造，仅管节下部 1/3圆空间作为管道支架支撑结构，管道支架通过螺栓与木垫片连接(图1)。

Figure 1. The traditional (a) and improved (b) pipe racks图1. 传统(a)、改进(b)管道支架

2.3. 高压电缆滑道系统

为实现电缆伸缩安全、高效和自动化，该工程设计实施电缆伸缩滑道。主要设计要点为：在主顶推油缸左上方外侧焊接1根2 m长(Ø 108 mm)钢管，焊接2个电缆管沟在钢管下方，Ø 108钢管安装方向与主顶油缸伸缩方向相同，截取1根2.5 m长Ø89 mm钢管，在Ø89 mm钢管下方焊接2个电缆沟，Ø89 mm钢管前端焊接固定在顶铁上，后端插入Ø108 mm钢管，将所有电缆挂在电缆挂钩上，预留一定的伸缩量。随着主顶推油缸的伸缩，悬挂电缆的Ø89 mm钢管前后移动，带动电缆伸缩(图2)。

高压电缆滑道系统优点是：①可随主顶推油缸伸缩而自动伸缩，无需人力拖拽，节约人力物力；②有效保护电缆，防止吊装作业等对电缆造成的挤压损坏；③充分利用井下有限空间，满足顶管顶进施工。

Figure 2. The structure of slide system for high pressure cables图2. 高压电缆滑道系统装置结构图

2.4. 可伸缩踏板平台

顶管施工管路接续过程中，会排放大量泥浆到竖井中，施工人员在移动泥浆软管和搬运泥浆管路时，踩在泥浆中，易滑倒摔伤，且劳保鞋易被泥浆浸泡损坏。为方便井下施工人员接续管路和存放管路接头和工具，该项目通过制作管道接续伸缩平台，保证平台随着顶环同时伸缩，人员始终能够在这个平台上接续管路和工作，方便井下人员施工，提供稳固的施工平台，提高施工安全性。采用新改造管路接续系统后，实际投入该工艺的施工人员为5名，即可完成该项作业。

2.5. 隧道广播系统

根据现场具体情况，分别在井口、隧道中继站位置安装通讯喇叭、麦克风留设于顶管操作台，将喇叭通信线与井口通讯线用绝缘胶带固定在一起，保证顶管施工通讯指令协调统一。操作台实时获取主顶及各个中继站顶进速度及油压，掌握掘进信息，调整掘进参数，遇到突发状况第一时间通知到隧道内各岗位工作人员，降低施工风险，提高工作效率。

3. 结论

1) 新型管道支架加工成本低，易于运输；在泥浆管道、水气管道接续时，降低作业面高度，便于安装，降低接续作业难度，减少人员投入，缩短管道接续时间，提高工作效率。

2) 管道接续伸缩平台装置可以拆卸反复使用，操作简单、拆装方便，避免人员在湿滑的泥浆中工作，改善工作环境，为管道接续人员提供稳定的施工平台。

3) 高压电缆滑道系统可随主顶油缸伸缩而自动伸缩，无需人力拖拽，节约人力物力，有效保护电缆，防止吊装作业等对电缆造成的挤压损坏，充分利用井下有限空间，满足顶管顶进施工。

4) 隧道广播系统可保证顶管施工指令协调统一。

[1] 廖霞柳. 洛河电厂取水工程顶管施工质量控制分析[J]. 安徽水利水电职业技术学院学报, 2010, 10(1): 13-14.

[2] 刘乔. 浅谈顶管技术在我国的发展[J]. 价值工程, 2012, 31(18): 105-106.