试析顶管隧道内大管径钢管安装中的支撑与输送技术

试析顶管隧道内大管径钢管安装中的支撑与输送技术

蒋凤良 

中国石油管道局工程有限公司第一分公司065000

摘要：随着我国工程建设水平的不断提高，施工技术方式也在不断地创新应用，顶管施工技术方式在工程建设中的应用，改变了传统开挖施工具有的工程量大以及施工进度慢等不足之处，有效提高了施工效率和质量。基于此，本文结合某县供热工程建设实际情况，分析了顶管隧道内大管径钢管安装中的支撑与输送技术的实际应用，为保证提高施工效率和保障施工安全提供可靠参考。

关键词：顶管隧道；大管径钢管；安装；支撑技术；传输技术

顶管施工技术方式主要应用在地下工程建设中，在顶管贯通后，在隧道内安装输送供热管道，有效提高了施工效率和质量。传统施工方式的应用，存在多种质量缺陷问题，例如管口变形和管道焊接质量不达标以及维护费用高等。因此，充分利用BIM技术实施建模分析，对传统工艺流程进行优化处理，设计符合供热工程建设实际的输送与支撑装置，并分析施工工艺流程，以此来获得预期的应用效果。

一、工程概况

某县集中供热管网工程建设主要以电蒸汽作为供热媒介，供热管网采用架空敷设方式，将热水作为主要供热介质，热管管网利用DN800供回双向管道并采用地下埋设的方式进行施工建设，供热管网建成后能够满足县城400万平方米建筑面积的供热需求。本供热工程在施工建设期间，需要利用顶管施工技术的位置有三处，顶管利用预制混凝土材料进行管道设计，管道的直径设计为2.5m，在顶管施工中遇到最长的穿越障碍物距离为78m，顶管施工结束后还需要进行管线的布设和焊接施工以及支撑和传输工序。受到轨道空间施工范围下以及管道内湿度大的限制，为管道焊接施工以及保温处理增加了难度，因此，需要对顶管隧道内主管穿越以及确保穿越施工质量和安全的具体施工方案开展深入分析。

二、工程建设重点及难点分析

集中供热工程在建设过程中，考虑到在施工期间对施工质量产生的多种影响因素，需要合理选择施工技术方式，并攻克在多个施工工序中遇到的难题。在施工方案设计过程中，充分利用BIM技术设计了工程建设的三维模型，经过与工程实际做比对分析，提出了最优的施工方案，为了确保施工方案设计的科学性，在开展大范围施工前进行了小范围的施工试验，最终提出了采用顶管隧道内管道支撑与传送为一体的牵引装置，确保施工效率和质量。此装置在施工中的应用，能够满足顶管隧道内多种规格管径管道的支撑与输送工作。管道能够接收弧形板的限制，在传输施工中不易产生晃动和变形等不良情况，具有较强的稳定性，有效提高集中供热工程建设期间的施工效率和各个施工工序的质量，为提前完成施工提供了技术保障。

三、顶管隧道内大管径钢管安装中的支撑与输送技术应用流程

（一）支撑输送结构设计思路

首先，在施工过程中应考虑到倒链所能够承受的牵引拉力具有一定的限制，因此，结合工程建设质量要求，选择了V形滑轮和槽轨道方式，在具体施工操作过程中，充分利用滑动输送对管道内设置的钢丝绳牵引拉力进行分散，有效解决管道穿越顶管施工环节存在的技术难题。如果顶管隧道施工的总体距离相对较长，那么牵引方式选择的过程中，应采用额定功率较大的卷扬机设备。其次，因为顶管轨道内部空间狭小且湿度相对较大，此种环境对焊接施工质量以及保温效果产生不良影响，因此，在管道穿越施工前在隧道口位置预留10m长引沟，主要用于组焊和保温施工工序的质量，实际施工利用接收井外预留的施工方式。最后，基于施工期间存在的问题分析，设计了顶管隧道内管道支撑与输送一体化牵引设备，将设备的弧形板焊接在支撑底座上方位置，并在底部设计V形滑轮，将焊接滑轮的支撑底座设置在V形槽轨道的上方位置，并且应使其固定在顶管隧道的内部，倒链需要利用人工的方式进行牵引，并能够将保温管道利用拖拽的方式使其前进，满足隧道穿越施工的要求[1]。

图1 隧道内牵引装置示意图

（二）工艺技术应用流程

顶管隧道内管道支撑与输送一体化牵引设备在工程施工中的应用流程如下：

（1）支撑底座和弧形板以及V形滑轮制作焊接。根据供热工程建设的整体质量要求以及施工方案中规定的技术性要求，将选择4根8号槽钢作为支撑底座焊接的材料，并对其长度以及宽度进行设计，确保宽度设计与管道直径一致。通过输送不同区域管径大小的分析，将比输送管径大20cm的钢管切割加工焊接到支撑底座的上方位置，并将弧形板的宽度设计为30cm，弧形板上方应增设多个粘贴胶垫；为了满足支撑底座的运行需求，还需要在其底部设计四个V形滑轮，滑轮的直径应根据施工实际情况进行设计。

（2）测量定位。顶管顶进施工是决定工程施工质量的关键环节，顶管顶进施工受到地质条件的影响，施工过程中会遇到多种类型的问题，可能会出现偏离中心线和高程偏差等情况。施工团队在开展施工前，应反复核对隧道内的中心位置和高程参数，并将实地测量参数标注在隧道上方位置，确保在顶进施工过程中严格按照中心线和高程参数进行施工，达到精准控制V型槽轨道行进位置的目的，同时还应根据标准线对焊接摆放V形槽轨道及支撑底座进行精准控制，并适当调整输送管道与顶管隧道之间的间隙距离

[2]。

（3）V形槽轨道安装固定。V形槽轨道采用特定规格的角钢垂直于φ 16 mm钢筋进行焊接。顶管隧道高程的分布应保证均匀性，这样才能提高顶管穿越施工效率并按照规划的方向施工，在施工过程中会由于个别支架滚轮受到位置高低的影响，失去支撑效果。这种情况下可以采用轨道下方埋设的混凝土进行找平处理，确保混凝土套管与支撑底座处于良好的接触状态，确保管道在输送环节中不会产生偏移和悬空的情况[3]。

（4）管道输送。管道组对焊接施工结束，并且经过专业测试达到支撑底座承载力的要求，则应采用滑动倒链，利用人工方式进行牵引，倒链顺挂在支撑底座预先设计的钢丝绳上，并顺着操作井的方向进行拖拽前进，达到焊接最佳位置后再进入到井外管道焊接环节。在牵引施工环节中，应对支撑底座的各项参数和规格进行记录，确保支架滚轮始终处于V形槽内部运行，保证支架滚轮按照事先设定的方向运行。

（5）施工质量控制。在各个施工环节都应严格按照施工方案进行操作，保证各个施工环节质量控制的严格性和规范性，达到管道输送安全稳定性的要求。顶管隧道支撑与输送一体化装置在工程施工应用前，应对其进行组合安装，并且要对构件加工质量和材料性能等展开全面检查验收，具体检查验收内容包括材料和配件结构尺寸以及焊接情况[4]。同时还需要检查支撑结构以及配件的功能性，只有各项检查达到施工质量要求后，才能在工程施工中应用。

结束语：

供热工程在建设过程中，由于整体施工面积较大，在施工过程中会遇到多种类型的地质环境，并且考虑到隧道空间狭小和湿度大的因素对焊接质量产生的影响，因此，本文结合工程建设实际情况，设计了顶管隧道内管道支撑与输送一体化牵引装置，达到了供热工程建设质量及安全性要求，从整体上降低了工程建设成本，为达到供热工程预期收益提供了技术支持。

参考文献：

[1]许有俊,康佳旺,张朝,等.矩形顶管隧道F型承插接头剪切破坏机制[J].现代隧道技术,2023,60(3):189-198.

[2]安关峰,王谭,司海峰,等.施工顺序及不同管材对双层顶管隧道施工引起地表沉降的影响研究[J].现代隧道技术,2019,56(4):8.

[3]赵洪岩,王浩,姜阳,等.逆套管法在大偏位机械顶管纠偏施工中的应用[J].建筑技术,2019,50(11):3.

4]伍豪.顶管法在长距离管道施工中的应用与分析[J].中国新技术新产品, 2022(010):000.