1.概述
1.1 工程概況
武寧路給水管排管（北石路過(guò)桃浦河）非開(kāi)挖鋪設(shè)DN1200HDPE管，該工程位于北石路南側(cè)、桃浦河、蘭溪路（見(jiàn)圖1）。據(jù)設(shè)計(jì)，擬沿北石路南側(cè)穿越桃浦河、蘭溪路進(jìn)行水平定向穿越鋪設(shè)DN1200HDPE 管一段，穿越長(zhǎng)度為384 m。
圖1 DN1200 上水管非開(kāi)挖鋪設(shè)平剖面圖
據(jù)收集到的資料，桃浦河規(guī)劃河寬為20m，規(guī)劃河床底部高程為-1.0m，設(shè)計(jì)兩岸有駁岸樁，駁岸樁樁底高程為-5.0m。該工程設(shè)計(jì)穿越深度為吳淞高程-10m，西側(cè)入土點(diǎn)距桃浦河西側(cè)橋頭130.5m，東側(cè)出土點(diǎn)距桃浦河?xùn)|側(cè)橋頭237m。在桃浦河下的穿越深度為吳淞高程-10m[1- 4]。
1.2 地質(zhì)條件
根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，該工程施工區(qū)域由上至下土層類(lèi)型為：
① 1- 1 雜填土、①2 浜填土、②1 褐黃～灰黃色粉質(zhì)黏土；②3- 1 灰色黏質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土；②3- 2 灰色砂質(zhì)粉土；③灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土；④灰色淤泥質(zhì)黏土；⑤1- 1 灰色黏土、⑤1- 2 灰色粉質(zhì)黏土；⑤3 灰色粉質(zhì)黏土；⑤4 灰綠色粉質(zhì)黏土；⑥暗綠~ 草黃色粉質(zhì)黏土；⑦1 草黃～灰黃色粉砂；⑦2灰黃～灰色粉砂；⑧1 灰色粉質(zhì)黏土；⑧1t 灰色粉砂；⑧2- 1 灰色粉質(zhì)黏土夾粉土；⑧2- 2 灰色砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土；⑧2- 3 灰色粉質(zhì)黏土夾粉土；⑨1 青灰色粉砂。上述土層②、③、④、⑤層為全新世Q4 沉積物，⑥、⑦、⑧、⑨層為上更新世Q3 沉積物。
圖2 地質(zhì)縱剖面圖
1.3 施工工藝選擇
該項(xiàng)目DN 1200 上水管原方案考慮采用橋管形式穿越桃浦河，2018 年4 月，上海市巖土地質(zhì)研究院有限公司完成了武寧路DN 1200（北石路—桃浦）給水管橋管工程的勘察工作。最終由于老城區(qū)征地拆遷難度大及武寧路下管線眾多等問(wèn)題，管橋基礎(chǔ)樁基無(wú)法施工，從而改為非開(kāi)挖拖拉管穿越。
2018 年8 月，項(xiàng)目建設(shè)單位組織施工單位完成了DN 1200 上水管非開(kāi)挖穿越河道主要施工方案編制，并組織專(zhuān)家進(jìn)行方案評(píng)審。
2.施工工藝介紹
2.1 施工工藝流程（見(jiàn)圖3）
施工工藝流程
2.2 施工前準(zhǔn)備工作
在穿越施工前，根據(jù)設(shè)計(jì)資料，應(yīng)測(cè)量放線定出穿越軌跡和兩側(cè)工作坑位置，并用油漆標(biāo)出管道軸線位置，在軸線上每間隔3 m 做好原地面標(biāo)高標(biāo)記，以便導(dǎo)向施工時(shí)精確控制高程。
在兩側(cè)工作坑附近采用人工開(kāi)挖樣溝之后，再使用挖機(jī)開(kāi)挖工作坑。鉆機(jī)就位后，附屬設(shè)備圍繞鉆機(jī)放置，設(shè)備占地面積50 m×5 m。入土坑及出土坑均采用20 槽鋼圍護(hù)，槽鋼長(zhǎng)度為6 m。
2.3 管道布置、組裝焊接
據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，擬在蘭溪路東側(cè)組裝焊管。為了防止管道表面受損，管道布置和焊接在其下面墊上專(zhuān)用的地滑輪。
PE 管的焊接采用熱熔對(duì)接技術(shù)，管材經(jīng)相應(yīng)機(jī)具切削、加熱，使PE 管斷面熔化，在一定的壓力作用下，使熔化表面接觸，且在焊接過(guò)程中形成雙環(huán)焊縫，形成加強(qiáng)圈，其焊縫強(qiáng)度可超過(guò)本體。
焊接的操作步驟如下：
（1）按塑管特性設(shè)定熔接溫度；
（2）啟動(dòng)電源，對(duì)電熱板加熱，當(dāng)溫度上升到設(shè)定點(diǎn)時(shí)，會(huì)自動(dòng)把調(diào)溫范圍控制在設(shè)定點(diǎn)±3℃以?xún)?nèi)；
（3）將對(duì)接塑管放入對(duì)接架，并固定好，此時(shí)油缸位置在最左端，兩管口間距應(yīng)以能放入銑刀盤(pán)且銑削后又能對(duì)接為準(zhǔn)；
（4）插入銑刀盤(pán)并固定好。先啟動(dòng)銑刀盤(pán)，然后啟動(dòng)動(dòng)力源油泵，逐漸進(jìn)入切削狀態(tài)，最終達(dá)到兩端面銑平的目的（銑削時(shí)的油壓不大于3 MPa）；
（5）取出銑刀推進(jìn)活動(dòng)架，檢查兩管面是否吻接，如有高低偏差，需高速夾具進(jìn)行校正并重復(fù)（4）、（5）動(dòng)作，直到滿(mǎn)意為止；
（6）退回油缸，取出銑刀盤(pán)，換入電熱板；
（7）再次啟動(dòng)油泵，推進(jìn)管道于電熱板兩面，稍稍加壓，當(dāng)電熱板二側(cè)管端熔出合適熔縫時(shí)，停止進(jìn)給動(dòng)作，繼續(xù)加熱，待達(dá)到加熱時(shí)間總和后，迅速退回活動(dòng)架取出電熱板；
（8）一旦電熱板取出，應(yīng)迅速合攏對(duì)接，并加大壓力，直至接口有適當(dāng)?shù)姆叄话闱闆r下，翻邊的寬度應(yīng)該相當(dāng)于管子的壁厚；
（9）停止油泵，待管子熔縫冷卻至環(huán)境溫度；
（10）除固定夾具，取出對(duì)接好的管材，對(duì)接結(jié)束。管道全部焊接完成后，通過(guò)外觀檢查合格后，等待拖管。
2.4 定向鉆進(jìn)軌跡
桃浦河兩岸有駁岸樁，駁岸樁樁底高程為- 5.0 m，設(shè)計(jì)穿越管最深處高程為- 10 m，入土角為- 17.6%（10°），出土角為17.6%（10°），中間水平鉆進(jìn)96.12 m，路徑總長(zhǎng)384 m。
2.5 工作坑的開(kāi)挖和鉆機(jī)放置
在桃浦河北石路南側(cè)非機(jī)動(dòng)車(chē)道上，距桃浦河橋西側(cè)橋頭130.5 m，距人行道邊往北2.2 m 處，開(kāi)挖一個(gè)長(zhǎng)×寬×深為15 m×3 m×2.5 m 的工作坑，作為鉆桿入土坑。另一側(cè)工作坑定于桃浦河?xùn)|側(cè)北石路南側(cè)非機(jī)動(dòng)車(chē)道上，距桃浦河橋東側(cè)橋頭237 m，距北石路南側(cè)人行道邊1.5 m 處，開(kāi)挖一個(gè)長(zhǎng)×寬×深為25 m×3 m×2.5 m 的工作坑，以便于鉆具裝卸和鋪設(shè)管道進(jìn)入。
鉆機(jī)位置：鉆機(jī)就位于西側(cè)工作坑以西，由西向東鉆進(jìn)施工。
2.6 泥漿的配制
泥漿配制是非開(kāi)挖拉管技術(shù)施工的重要環(huán)節(jié)。在進(jìn)行施工時(shí)，選用的泥漿材料主要是由優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土制成的加強(qiáng)性泥漿。在擴(kuò)孔拖拉施工中，也選用同樣配比的泥漿。這種泥漿具有良好的造壁性和潤(rùn)滑性，起到較好的抗扭矩效果，能夠防止塌陷的發(fā)生。
施工中涉及的泥漿材料主要以聚合物加強(qiáng)型泥漿為主，配置過(guò)程中要求引入少量聚合物，以及膨潤(rùn)土，一般可使兩者比重占泥漿總量2%最為適宜。這樣可使?jié)櫥阅�，以及抗扭矩能力等方面得以提高，降低塌陷�?wèn)題發(fā)生的概率。
2.7 試鉆
啟動(dòng)鉆機(jī)，鉆入一、兩根鉆桿，檢查機(jī)器設(shè)置是否運(yùn)轉(zhuǎn)良好，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。試鉆時(shí)，還應(yīng)檢查泥漿混漿系統(tǒng)是否滲漏。
2.8 鉆導(dǎo)向孔
開(kāi)鉆時(shí)采用輕壓慢轉(zhuǎn)，進(jìn)入水平段采用輕壓快轉(zhuǎn)，以保持鉆具的導(dǎo)向性和穩(wěn)定性。根據(jù)地層變化和鉆進(jìn)深度，適時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。
在導(dǎo)向過(guò)程中，密切注意鉆進(jìn)過(guò)程中有無(wú)扭矩、鉆壓突變、泥漿漏失等異常情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即停止施工。待查明原因，并采取相應(yīng)措施后，方可施工。在導(dǎo)向過(guò)程中，要做好深度和角度、方向角的記錄。
2.9 反向擴(kuò)孔及孔的改善
在導(dǎo)向孔完成后，卸下導(dǎo)向鉆頭，換上擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行逐級(jí)擴(kuò)孔。要鋪設(shè)DN1200mm的聚乙烯管，最大擴(kuò)孔孔徑為DN1450mm。要擴(kuò)DN1450mm的孔，在完成導(dǎo)向孔后，采用擴(kuò)孔孔徑分別為DN400 mm、DN600 mm、DN800 mm、DN900 mm、DN1 000 mm、DN1100 mm、DN1 200 mm、DN1 300 mm、DN1 450 mm。
為防止地面沉降，擴(kuò)孔采用均勻旋轉(zhuǎn)回拉和泥漿射流相結(jié)合的方法。這樣，既能保證擴(kuò)孔孔壁的厚度，又能排出過(guò)多的泥土；既能達(dá)到順利回拉鋪管的目的，又能保證鋪管之后被擠壓的泥土在應(yīng)力的作用下自然回填，使孔內(nèi)不留下空隙，地面不發(fā)生沉降。擴(kuò)孔時(shí)，應(yīng)使用根據(jù)地層實(shí)際情況配置的泥漿，確�？妆诜�(wěn)定，泥漿流動(dòng)順暢。當(dāng)?shù)谝患?jí)擴(kuò)孔時(shí)，減慢擴(kuò)孔速度，同時(shí)減小泵壓，增大轉(zhuǎn)速。擴(kuò)孔完成后，再用DN1450 清孔器對(duì)孔進(jìn)行一次清孔處理，以排出孔內(nèi)多余渣土，對(duì)成孔內(nèi)壁做進(jìn)一步穩(wěn)固。
在回?cái)U(kuò)過(guò)程中，要做好施工原始記錄。記錄內(nèi)容包括：鉆進(jìn)時(shí)間，扭矩、拉力，泥漿泵壓力、土質(zhì)情況等。在回?cái)U(kuò)過(guò)程中，還要密切注意鉆進(jìn)過(guò)程中無(wú)扭矩、鉆壓突變等異常情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題即停止施工，待查明原因，并采取相應(yīng)措施后，方可施工。
2.10 回拉鋪管
管道焊接好后，將連接好的管材沿出土工作坑坡道安放好，依次連接接頭、分動(dòng)器、鉆桿。回拖前再檢查管道是否已經(jīng)在地滑輪上安放好�？刂苹赝纤俣龋瓿苫乩伖�。
拉管頭和管子的連接必須密封，防止泥漿和其他物質(zhì)進(jìn)入管道內(nèi)。連接方式見(jiàn)圖4 所示。
圖4 拉管頭與管子連接示意圖
在回拖過(guò)程中，密切注意孔內(nèi)情況，鉆機(jī)操作手應(yīng)密切注意鉆機(jī)回拖力、扭矩的變化�；赝蠎�(yīng)平穩(wěn)、順利，禁止蠻拖。管材要一次性拖入已成形的孔洞中，中途盡量避免停頓，減少回拖的阻力。并做好回拖拉力、扭矩等原始數(shù)據(jù)的記錄工作�；赝辖Y(jié)束后及時(shí)把資料上交給監(jiān)理。
2.11 泥漿排放及工作坑的清理
為了保證泥漿在施工過(guò)程中不外溢，在施工過(guò)程中，應(yīng)將出入土點(diǎn)的泥漿用泥漿泵抽到泥漿罐內(nèi)，及時(shí)用泥漿車(chē)排放至環(huán)保部門(mén)指定的排放地點(diǎn)，并將廢漿清理干凈。
2.12 水壓試驗(yàn)
（1）穿越完成后，進(jìn)行一次水壓試驗(yàn)。該項(xiàng)目共計(jì)穿越1 條，泵驗(yàn)1 次，泵驗(yàn)長(zhǎng)度為384 m。水源:自來(lái)水。
（2）強(qiáng)度試驗(yàn)：管道的試驗(yàn)壓力為1 MPa，10 min內(nèi)降壓≤0.02 MPa，可免去嚴(yán)密性試驗(yàn)，即認(rèn)為合格。
（3）嚴(yán)密性試驗(yàn)：管道的實(shí)驗(yàn)壓力為0.8 MPa，30 min 內(nèi)降壓≤0.03 MPa，可免去校驗(yàn)滲水量，即認(rèn)為合格。
（4） 水壓試驗(yàn)時(shí)，必須使用經(jīng)計(jì)量部門(mén)校驗(yàn)合格，且在有限期限內(nèi)的1.5 級(jí)壓力表、秒表測(cè)量。該項(xiàng)目采用雙表。即自己準(zhǔn)備一只，分所準(zhǔn)備一只，以保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
（5）在管道水壓試驗(yàn)時(shí)，必須按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)方案規(guī)定操作，并加強(qiáng)安全監(jiān)護(hù)。管道后背、管件臨時(shí)加固需要達(dá)到技術(shù)措施要求，管件的支墩、錨固設(shè)施管梁的混凝土強(qiáng)度要符合設(shè)計(jì)文件規(guī)定。管道中的安全閥、伸縮補(bǔ)償裝置、水錘消除裝置、消火栓等管道設(shè)備位置已按規(guī)定用臨時(shí)設(shè)施替換處理，閥門(mén)處于全開(kāi)狀態(tài)，并嚴(yán)禁用閥門(mén)做堵板。
（6）管道升壓時(shí)，管道的氣體應(yīng)排除。在升壓過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)表針擺動(dòng)不穩(wěn)，且升壓較慢時(shí)，應(yīng)重新排氣后再升壓。
（7）應(yīng)分級(jí)升壓，每升一級(jí)應(yīng)檢查后背、支墩、管道及接口，當(dāng)無(wú)異�，F(xiàn)象時(shí)，再繼續(xù)升壓。
（8）水壓試驗(yàn)過(guò)程中，后背頂撐、管道兩端嚴(yán)禁站人。水壓試驗(yàn)時(shí)，嚴(yán)禁對(duì)管身、接口進(jìn)行敲打或修補(bǔ)缺陷，遇到缺陷時(shí)，應(yīng)作出標(biāo)記，卸壓后修補(bǔ)。
（9）水壓試驗(yàn)不合格應(yīng)查明原因，問(wèn)題消除后應(yīng)重新進(jìn)行水壓試驗(yàn)直至合格。管道水壓試驗(yàn)合格后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行溝槽回填。
3.監(jiān)測(cè)措施
管線的非開(kāi)挖敷設(shè)對(duì)河道護(hù)岸的安全影響能否盡量減小和及時(shí)消除隱患的另一個(gè)重要方面是監(jiān)測(cè)工作是否及時(shí)到位、有效。
根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果，管道施工時(shí)對(duì)管線中心線兩側(cè)15 m 范圍內(nèi)影響較大。因此，在管線推進(jìn)中心線兩側(cè)各15 m 范圍內(nèi)布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距2.5 m 左右。
監(jiān)測(cè)內(nèi)容：水平和沉降位移。
監(jiān)測(cè)時(shí)間：在管線施工開(kāi)始穿越之前（距河道護(hù)岸30 m 左右）至地面沉降達(dá)到穩(wěn)定為止（最近兩月監(jiān)測(cè)的累計(jì)沉降量差值不大于1 mm）。
監(jiān)測(cè)頻率：在管道穿越過(guò)程中，至少保證每天5 次，以后可逐漸降低頻次：從每天1 次、三天1次、一周1 次……最后直到每月1 次。
報(bào)警點(diǎn)：除了每次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)反饋施工控制中心，當(dāng)出現(xiàn)下列情況時(shí)應(yīng)向有關(guān)部門(mén)報(bào)警：累計(jì)沉降量≥10 mm、一天沉降量≥2 mm。
4.非開(kāi)挖拖拉管施工的沉降影響
監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿拖拉管主線，每5 m 設(shè)置一處地面沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每30 m 沿垂直拖拉管主線方向設(shè)置間隔5 m 的地面沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，桃浦河沿防汛墻設(shè)置建筑沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)（見(jiàn)圖5、表1）。
圖5 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)圖
表1 地表點(diǎn)建構(gòu)筑物垂直位移監(jiān)測(cè)結(jié)果一覽表
根據(jù)拖拉管施工期間及后續(xù)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，拖拉管主線沿線最大累積沉降為- 4.01 mm，桃浦河防汛墻最大累計(jì)沉降為- 3.60 mm，非開(kāi)挖拖拉管施工工藝周邊的沉降量很小，周邊的沉降影響得到有效控制。
5.結(jié)語(yǔ)
綜上所述，非開(kāi)挖拉管技術(shù)給水工程中的應(yīng)用是保證工程質(zhì)量得以提高的關(guān)鍵所在。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)正視該技術(shù)的內(nèi)涵與應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，做好前期準(zhǔn)備工作與相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)分析，保證各施工工序包括導(dǎo)向孔施工、擴(kuò)孔及管材回拖不存在問(wèn)題，并對(duì)管線軌跡、成孔質(zhì)量及路面沉降預(yù)防等方面采取相應(yīng)的控制措施，這樣才可使拉管工藝優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮。
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