顶管施工在热力管道过铁路专用线中的应用__墨水学术,论文发表,发

所属栏目：交通运输论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:266

副标题#e#[摘要]通过工程实例，详细介绍顶管施工技术在热电联产集中供热工程中热力管道过铁路专用线中的应用及其安装工艺，突出其可行性和经济性。
　　[关键词]热力管道顶管铁路涵洞
　　随着城市集中供热的发展,热力管线路由常有穿越铁路专用线的情况。由于高速铁路在中国的飞速发展，城市间的联系已变得日益密切，保障铁路线的运输安全变得尤为重要。因此，热力管线在穿越铁路线时如何保证铁路线的运输安全成为方案设计的重点。本文以哈尔滨第三发电厂（下文简称哈三电厂）热电联产集中供热热网工程热力管线过滨北铁路线为例，详细介绍顶管施工技术在热电联产集中供热工程中热力管道过铁路专用线中的应用及其安装工艺。
　　1.工程概况
　　哈三电厂热电联产集中供热工程近期设计供热面积为2500万㎡，远期供热面积为4380万㎡，近远期供热面积主要集中在哈尔滨市的松北区和呼兰区。热网采用间接连接，一级网设计参数为：140/70℃，1.6MPa。热网首站出口采用两供两回四管制平行敷设，管径为4XDN1200。
　　穿越滨北铁路线处热力管线为电厂首站至呼兰老城区支干线，热力管线管径为2XDN800,管材选用聚氨脂预制直埋保温管。滨北铁路为双轨复线，两轨中线间距为4.27米。
　　滨北线铁路线断面图详见图1。
　　
　　图1
　　2.施工方案
　　目前供热领域较普遍的穿越铁路线的敷设方式有三种：架空法、顶管法和盾构法。架空法具有工程造价低，施工简单，检修方便等优点，但其具有影响美观、影响铁路运输长远发展等因素，铁路部门很少允许市政管线在铁路专用线上架空敷设。
　　顶管施工利用少开挖，即管道不开挖技术来进行地下管线的铺设或更换。其优点是：不开挖地面；不拆迁，不破坏地面建筑物；不影响交通；不破坏环境；施工不受气候和环境的影响；不影响管道的段差变形；省时、高效、安全，综合造价低。
　　盾构施工法是在地面下暗挖隧洞的一种施工方法，它使用盾构机在地下掘进，在防止软基开挖面崩塌或保持开挖面稳定的同时，在机内安全地进行隧洞的开挖和衬砌作业。由于盾构法较适用于长距离地下输送管线过障碍物或地铁的施工，施工的经济长度应大于500m。
　　本工程考虑热力管线过滨北铁路线距离短，且穿越点远离市区，地下管线较少等因素，过滨北铁路线采用顶管法施工。
　　3.顶管工艺
　　在顶管施工法中，套管断面种类较多。当管道较多时,一般采用砼涵洞式隧道,涵洞式内部体积较大，机械设备较容易出入,施工及检修较方便。当管道较少且管径较小时，一般采用砼管，此时人员和机具不能进入砼管内施工,施工及检修困难。基于本段管道为热网输送干线，在顶管时采用砼涵洞式隧道。
　　热力管道的管径为2xDN800,预制保温管外径为960mm,经计算，涵洞净尺寸为4000x1800mm。为满足施工要求，顶管采用3节涵洞，每节长度为10m,每节涵洞间预留30mm的止水带。为保证涵洞两端与外界的隔断，涵洞两侧各设置一个砼竖井，满足涵洞内管道的检修和防水要求。
　　涵洞断面及剖面详见图2和图3。
　　
　　图2
　　
　　　
　　1）工作坑平面布置
　　主工作坑施工：
　　a.工作坑形状为长方形，具体尺寸：
　　工作坑内尺寸：长6米，宽4米，深5.5米（含基础）
　　b.工作坑左、右、前三侧均横排密接打桩，后背竖横排密接打桩，采用32#工字钢桩，桩长10米。工作坑采用人机配合开挖，工作坑四周均用32#工字钢焊接成矩形框架支撑加固，四周加焊三角支撑，上下各一道，上道支撑在坑顶以下0.5米处，下道支撑在基础上，上道支撑长向加二根32#工字钢撑杠，当开挖至1米时，必须做好上道支撑，挖至基础底时，做好下道支撑。
　　c.工作坑基础作法
　　卵石垫层100mm厚，底板浇筑C20混凝土，厚度200mm，基础内每隔1米预埋1根16#槽钢，共4根，并与坑壁矩形框架#p#副标题#e#焊接，其上焊两条导轨。安装时，每条导轨测4点高程必须一致，检查安装质量。
　　d.工作坑排水措施
　　在主坑四周挖0.3*0.3米设排水沟，以0.02坡向集水井，井内稳泵昼夜排水。
　　副工作坑施工：
　　a．工作坑尺寸：长5米、宽4米。
　　b．工作坑四周均横排间接打桩，桩长6米。工作坑采用人机配合开挖，工作坑四周均用32＃工字钢焊成矩形框架支撑加固，四角加焊三角支撑，支撑设在距坑顶以下0.5米处。
　　2)预制方涵：
　　方涵采用现场预制，预制时将方涵模具置于主坑导轨上。
　　3)顶进
　　a．顶进：
　　选用一台500吨液压千斤顶顶进，顶镐中心高度宜放在方涵高度底1/3～1/4处，方涵后背设一块弧形顶铁确保方涵受力均匀。其后背横放一块：4.0*2.0*0.35m底后背铁，使后背工字钢受力均匀，且保证与管道顶进方向垂直。
　　第一节方涵下到导轨上应对其中心线和前后端高程进行测量，符合要求后及时将工作坑前壁钢桩割掉，开始顶进。
　　顶进第一节方涵后每顶进20～30cm，及时对管中心线及高程测量一次，正常顶进时每顶进50cm测量一次发现偏差及时纠正。
　　b．顶进挖土：
　　采用先顶后挖，人工挖土的方法。防止管前土塌落。开挖的土方要配合顶管时间及时用小推车运出。
　　c．管内照明：
　　管内采用电压小于24伏的低压照明设备，电源根据现场情况而具体确定。
　　4.管道安装
　　在顶管施工完成后,进行管道支座安装。涵洞内热力管道安装完毕后其模型可同架空敷设，为满足管道的强度和刚度要求，需在涵洞内设置滑动支座。经计算，DN800预制保温管道滑动支座间距为15m,支座采用弧形板形式。
　　由于管道到现场时带60mm厚保温层,所以每当对口焊完一根管,在砼管内向前运送钢管时,为了不破坏保温层,需要对涵洞内管道进行保护。传统弧形板滑动支座均采用顶面弧形板与管道工作管焊接，底部采用曲面槽与底座进行滑动。对于检修难度大的涵洞内管道而言，传统形式势必破坏预制保温管的结构形式，影响管道的使用寿命和运行安全。为此，本工程的滑动支座采用弧形板与保温管间滑动，弧形板与底座采用焊接固定，同时，预制保温管的外护层为聚乙烯塑料，其强度不比钢板，为此，在弧形板与保温管间粘接一层聚乙烯塑料垫。这样既实现了管道的相对滑动，又保证了保温管的原有结构不被破坏，延长了管道的整体使用寿命。
　　弧形板采用10mm厚钢板现场制作，其尺寸为600x300mm，聚乙烯垫规格为800x400x14mm。底座采用槽钢和钢板现场制作，槽钢采用22a，底部采用膨胀螺栓与方涵固定。
　　滑动支座形式具体见图4。
　　
　　图4
　　供热管道到现场的定尺为12m/根,为了尽可能降低施工难度，管道采用坑上组对，2根管道焊在一起，然后进行集中吊装，逐根下到工作坑底部进行管道的敷设工作。管道的垂直运输采用吊车，采用2台30t吊车分别系住组对管道的两端，缓缓下至工作坑底部，下降过程中采用2t倒链作为牵引。当管道引至涵洞内截面时，副工作坑采用2t倒链作牵引，直至管道全部通过方涵。具体见图5。
　　
　　图5
　　当管道安装打压验收后,两端砼竖井再进行施工浇筑。
　　5.结论
　　哈三电厂集中供热工程热力管道穿越滨北铁路线的顺利实施和成功运行，证明了顶管技术在供热领域的可行性。采用顶管施工技术，提高了工作效率，施工质量得到好评。
　　同时，涵洞内滑动支座的创新又给我们提出了新的思考，设计过程中应把握工程特点，推陈出新，才能有好的思路和设计方案。