1、大直径钢管输水管道大直径钢管输水管道顶进施工技术顶进施工技术以上海青草沙源水工程严桥支线为例12顶管施工技术发展顶管施工优点综合成本低施工周期短对地面构筑物影响小环境影响小不影响交通 顶管施工因其具有的众多优点而在市政工程中而被越来越多的采用。顶管施工中，已从简单的手掘式顶管发展到刀盘土压平衡顶管机等机械顶管；管材发展为钢筋混凝土管、钢管和玻璃钢管。工程案例：上海青草沙水源地源水工程严桥支线、广州南州水厂输水管工程、汕头过海水管工程、广州西江引水工程、东莞市第四水厂二期给水管道安装工程等。问题：管道防腐、大口径管道刚度22022-12-25工程简介该工程为上海青草沙源水工程严桥支线输配管线QY
2、Z-C2标，供水规模440万md，采用两根DN3600钢管。管线全线采用顶管施工工艺，顶管井约有57座，管道中心间距7.2m。J8J6为工程的最长管段（920m），J12J13顶管段埋深10.5m-12.6m，地面情况复杂，顶管主要穿越土层为2层砂质粉土夹淤泥粉质土和层淤泥质黏土。J12J13井顶管穿越建筑物平面图32022-12-25工程简介 顶管机选型顶管机选型 参考同类工程经验，选用DN3600大刀盘泥水平衡顶管掘进机，该掘进机具有大扭矩，顶进效率高、沉降控制精度高、操作简便等优点。DN3600大刀盘泥水平衡顶管掘进机42022-12-25工程简介 中继间设计中继间设计 根据在黏土层施工
3、经验，拟定每段顶管设置2个中继站，第一套中继间设置在机头后30m，第二套中继间设置在机头后250m。每套中继环安装24只800kN双作用油缸，油缸行程为500mm。中继间密封结构采用双道径可调的橡胶密封，令增加两道鹰嘴型橡胶止水圈。中继间密封示意图 中继间总装照片 52022-12-25工程简介中继间处理步骤中继间处理步骤中继间注浆切割前段法兰和三角筋板，拆除油缸切除中端和后端法兰和三角筋板确定焊缝1位置准备最终补强衬板切割最终焊缝2，焊接最终衬板检查焊缝，管道防腐处理62022-12-25下穿建（构）筑物保护措施 J12J13顶管短多次下穿五洲大道高架及A20外环主干道，顶管施工影响的建（构
4、）筑物如下：J12J13井顶管沿线穿越周边构筑物情况J12J13井顶管穿越建筑物平面示意图72022-12-25下穿建（构）筑物保护措施 减小地面沉降措施：减小地面沉降措施：选择大刀盘泥水平衡顶管挖掘机选择大刀盘泥水平衡顶管挖掘机 工程实践证明：大刀盘泥水平衡顶管掘进机对地表的沉降控制精度最高，效果最好。施工中通过采用信息化手段以优化施工参数，指导施工。合理应用合理应用“触变泥浆套触变泥浆套”原理原理 施工中应特别注意要从出工作井开始压浆，机尾的同步压浆和管道沿线定时补浆也很重要。做好置换浆工作做好置换浆工作 当顶进结束后，在拆除触变泥浆压注接头之前，必须对每个孔的球阀内用泥浆置换触变泥浆。应
5、边边放浆边压注水泥浆，直至整个管道全部完成。后期沉降的观测与控制后期沉降的观测与控制 顶管施工结束后，应做好持续监测，并做好后期注浆、加固，直至沉降基本稳定为止。82022-12-25下穿建（构）筑物保护措施既有建（构）筑物土体加固既有建（构）筑物土体加固确定加固的方法 该段穿越的交通要到，不宜采用较大的加固设备，对该土体采用压密注浆（纯水泥单液浆）形式。加密注浆以梅花桩形式排列，孔距1000mm，深度为相应区域管顶一下1m。确定加固范围 J12J13井顶管土体加固平面布置图92022-12-25管道接口和外防腐 管道接口处理管道接口处理 管道材质为Q235B型钢材，现场焊接采用二氧化碳气体保
6、护焊，管组对接采用单边“V”字形鸳鸯坡口形式，在导轨上进行作业。管外焊接时制作安装拱形外圈脚手架。管道焊接脚手架示意图102022-12-25J10井短管连接图 管道接口外防腐管道接口外防腐 顶管接头的外防腐层应与顶管管道防腐层采用相同的标准，与原涂层搭接宽度不小于100mm。工作井内短管加工工作井内短管加工 井内短管和弯头应严格按照现场实测数据进行加工，井内管道拼接最后一环宜为直管，在拼接最后一环前应逐步消除坡线和轴线误差。管道接口和外防腐J10井短管连接照片112022-12-251注浆孔组件2钢管3外螺纹接头4DN25球阀5三通接头6胶管 顶管过程中，通过注浆系统和管节上的注浆孔，向管道
7、外壁注入适量的膨胀土触变泥浆，以有效控制顶力。DN3600钢管上沿管节前端均匀布置6只注浆孔。注浆孔的位置应避开焊热影响区，该工程设置在管节前端150mm处，沿圆周均匀分布。相邻管节的注浆孔呈45交错布置。管道注浆技术 管节注浆孔布置图 注浆孔详图 122022-12-25管道注浆技术 注浆孔工后处理：顶管结束后需对注浆孔进行封堵，该工程采用钢制管堵（闷头）进行密封，管堵材质为Q235B钢材，尺寸及形式如下图;注浆孔封堵形式及闷头具体尺寸1.利用预留注浆孔，向管外壁孔隙中注入水泥浆2.拆除注管，确认是否漏浆，冲洗注浆组件3.旋入管堵（闷头），封堵注浆孔4.注浆孔进行水压试验，合格后进行管道内防
8、腐处理132022-12-25内防腐施工及养护 防腐层质量要求防腐层质量要求 水泥：强度等级不低于42.5级;砂子:颗粒坚硬、洁净、级配良好水：水质清洁，不含有害物质外加剂：不得采用有害水质及腐蚀 钢材的外加剂 钢管及配件内防腐要求钢管及配件内防腐要求 内防腐采用水泥砂浆衬里，质量要求应符合埋地给水钢管道水泥砂浆衬里技术规范的规定，除弯头、三通外均采用机喷法施工。用涂敷机涂敷施工内外防腐分两层涂抹，DN3600管材喷涂衬里厚度18mm，允许公差为+4mm-3mm。水泥砂浆喷涂机142022-12-25防腐施工工艺流程 涂敷作业流程图 内防腐总体施工顺序流程图152022-12-25内防腐施工及
9、养护 内防腐施工基面处理及施工处理内防腐施工基面处理及施工处理 管道内部的浮锈、氧化铁皮、焊渣、油污等，应彻底清除干净；焊缝突起高度不大于防腐设计厚度的13。先下管后做防腐层的管道，应在水压试验、土方回填验收合格且管道变形基本稳定后进行。管道竖向变形不应大于设计规定，且不得大于管道内径的2%。内防腐施工的技术要求内防腐施工的技术要求 施工时水泥砂浆必须用机械充分搅拌，搅拌时间不大于10min。砂浆稠度应符合衬里的匀质密实度要求，砂浆应在初凝时使用。水泥砂浆重量配比可在1:11:2范围内选用，坍落厚度宜取60-80mm。DN3600管材喷涂衬里厚度18mm，喷涂允许公差为+4-3mm。泥沙浆抗压
10、强度不得低于30MPa。162022-12-25内防腐施工及养护水泥砂浆衬里平整度水泥砂浆衬里的表面的粗糙度水泥砂浆因收缩引起的裂缝水泥砂浆表面缺陷水泥砂浆衬里表面空鼓情况DN3600管道内防腐检测频率表 内防腐施工的质量检查内防腐施工的质量检查水泥砂浆衬里厚度：可用钻孔方法或测厚仪检测。测厚仪检测时，每100m长管段抽查2个的断面，每个断面应测上下两点，一个不合格时再抽查4个断面，若其中有两个点不合格，则检测不合格。172022-12-25管道功能性实验 试验参数的确定试验参数的确定根据国标规定，DN3600钢管道设计工作压力为0.8MPa，试验压力为0.8+0.5=1.3MPa。根据工程具
11、体情况，全线分为两个水压试验段，每段又分为南线北线，共做4次水压实验，设计总长度为4525m。管道水压实验分段长度不宜大于1.0km，考虑实际情况经专家论证，实际分段情况如下：182022-12-25J9J13井DN3600泵验设备安装示意图 实验装置（实验装置（J9J13J9J13井为例）井为例）11.5kW多级离心泵一台（七级）辅助2in进水管道，2in阀门，1in排气管道，1in阀门，控制设备 1.5级弹簧压力表4块 J9J13井管中心高程不等，根据高程水压实验排气管主要设置在最高的J12井，设备安装情况如下：管道功能性实验192022-12-25管道功能性实验 实验装置（实验装置（J9
12、J13J9J13井为例）井为例）实验段两端封堵采用椭圆形封堵和内闷板两种形式。经协调，四段水压实验共设置4只椭圆形封堵，与相邻两标段公用4只内闷版封堵。封堵形式如下：封堵形式（a）椭圆形封堵 （b）内闷板202022-12-25管道功能性实验 试验流程试验流程 设计要求和规范规定，水压试验分为预实验和主实验阶段。预实验阶段：将管道水压缓慢升至并稳压30min，期间若压力下降可注水补压，但不得高于试验压力。检查有无漏水现象，有漏水损坏现象应及时停止试压，采取相应措施后重新试压。主试验阶段：停止注水补压，稳定15min，当15min后无压力下降时，将试压孔压力降至工作压力（0.8MPa）并保持恒压
13、30min，进行外检若无漏水现象，则水压试验合格。水压试验流程212022-12-25管道功能性实验 水压试验结果水压试验结果 J9J13井南线，试验长度892m试验段的主水压试验结果如下，结果表明水压试验达到规范要求。主水压试验结果主水压试验结果222022-12-25工程结果 严桥支线工程作为青草沙水源地原水工程的陆域系统，于2010年12月1日顺利投入使用。从青草沙原水工程基本建成到全面运行，受益总人口将超过1100万。长距离、大管径钢管顶进施工，技术难度更高、质量成本风险更大。工程技术人员相继攻克了超长距离顶进、轴线精度测量等技术难题。数项施工关键技术研究成果代表了我国大直径钢管顶管施工技术水平，也奠定了我国在国内外行业技术领先的地位。232022-12-25
