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泥水平衡顶管技术中天然气管道工程应用

摘要:本文主要阐述了泥水平衡顶管技术的原理,并基于实际案例进行了应用分析。

关键词:天然气管道工程;泥水平衡顶管技术;应用策略

1泥水平衡顶管技术的原理

泥水平衡顶管是一种通过在挖掘机的泥水仓内注入含有一定量的粘土和相对体积质量的泥浆水,以泥水压力来平衡土压力和地下水压力,又以泥水作为输送弃土介质的机械自动化顶管施工法。泥水平衡顶管技术的基本原理就是泥水护壁,通过填注泥浆来保持挖掘面保持稳定。泥水在压力作用下向土体内部渗透,在开挖面形成一层泥皮。泥皮可以防止水渗入土体内部,同时防止开挖面坍塌。根据施工要求,泥水的密度须大于1.03。

2泥水平衡顶管技术的实例应用分析

2.1工程概况

此工程为我国西气东输的相关工程。位于水源丰沛的江苏省内,施工地段内伴有众多河流经过,且施工季节正处于浙江省内降水高发期。在施工之前对该工程的地质、水文条件进行了分析,土层自上而下分别为黄色粘土、灰色淤泥质粉质粘土、灰黄色粘土、灰色淤泥质粉质粘土,地下水位埋深为0.32~0.72m,标高为1.55~1.87m。泥水平衡顶管技术相对于人工顶管技术而言,其施工成本比较高。因而不适用于全面采用该项技术,在该工程内计划采用6条泥水平衡顶管。

2.2泥水平衡顶管技术的应用和改良

2.2.1改良单层密封为双层密封,增加止水效果

根据该工程的地质水文情况来看,要对顶管进行深层的埋置,从而其受地下水压的影响,且根据土质层来看,其具有极强的渗水性,需要增强止水效果,消除止水安全隐患。因此采取双层洞口密封止水圈的方式,两道止水结构既可以防止一道防水层损坏,不能及时更换止水,又可以加强止水效果,减少地下水与泥浆流入井内的可能性。

2.2.2进行合理有效的降水

根据该工程的地下水文和降水情况来看,地下水充盈且存在大量的随时补给,地下水位高,需要采取合理有效的降水,人工降低水位,增加施工的稳定性。人工降水的方法有很多种,具有不同的适用环境和施工成本,并且从施工难度、原理上来看,采取排水降水是最为切实有效的措施。本工程采取的是井点降水法,它适用于多种基坑的降水,并且能够克服流砂和边坡不稳定的问题,能够进一步缩短工期,提升工程质量。

2.2.3纠正施工过程中产生的偏差,优化纠偏方案

在泥水平衡顶管技术的施工过程中,由于机械设备及地下条件的不同会产生不同程度的偏差,需要采取适当的纠偏方案来进行调整,保证顶管技术的实施效果。

2.3优化改良后的泥水平衡技术的效果分析

在施工过程中,严格执行泥水平衡顶管技术的技术要点,并采取改良后的止水措施,提升了止水效果。同时采用了井点降水法降低了地下水文,没有发生渗水的问题,顶管的施工作业十分顺利,经过验收后,符合天然气管道工程的技术指标。并且比预计的施工时间提前15天。

2.4泥水平衡顶管技术应注意的问题

(1)泥水平衡顶管技术需要根据实际的工程进行调整。泥水平衡顶管技术适用于多种工程之中,需要根据工程的实际情况进行相关措施的调整,尤其对工程施工地的水文、地质条件的分析要合理恰当,以便选择最优的技术方案。(2)泥水平衡顶管技术的设备要适应地质条件。在本工程中,地下水源丰沛,且为较为均匀的土质层,无大范围的岩石分布,无需进行破碎处理。当遇到布有卵石等岩石的地质条件时,要考虑选用具有破碎能力的顶管机,且必须考虑刀盘的磨损速度,进行耐磨焊条堆积。(3)根据需求,调整泥浆比重及液体流速。泥水平衡顶管技术的使用效果与泥浆比重及管道内的液体流速直接相关。根据对压需要,调升或者调降比例,必要时添加高分子聚合物来增加泥浆的粘稠度。对于需要穿越砂石层的工程时,要适当的提升管道内的液体流速,及时排除渣土。

3结束语

泥水平衡顶管技术是一项效果优良的顶管技术,泥水平衡顶管技术在天然气管道工程的顶管施工中,运用效果良好,可以极大地提升施工工期和施工效果。在日常的运用中,需要根据工程的实际情况进行调节,选择合理的顶管技术施用方案和设备。

参考文献

[1]毛雪慧,梅家权.泥水平衡顶管技术在燃气施工中的应用[J].环球市场,2016(10):153.

作者:王大海 邓付平 单位:西安石油大学 中石化中原天然气有限责任公司

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