浅谈夯管施工的技术要点
四川丰弘工程项目管理有限公司 赵琦
【摘要】在管道安装施工的过程中,经常会遇到管道敷设的路线与地面已有的公路、铁路、建筑物、桥梁、河流等发生交叉,为了保证已有的公路、铁路、建筑物、河流的安全,需要管道施工采取跨越或穿越等非开挖的施工方法。目前,在工程应用上比较成熟的非开挖定向穿越技术主要有:顶管施工、水平定向钻施工、夯管施工等。其中,夯管施工技术因其施工效率高、适用的地质条件宽泛、穿越的直线度偏差小、施工过程安全性高、夯入土层中的钢套管强度高、后期使用过程中可免维护等优点,在非开挖定向穿越施工中逐渐深受建设单位和施工单位青睐。 本文将以工程应用和施工过程控制为主要目的阐述夯管施工技术,旨在向广大读者清晰直观地介绍夯管施工的原理、实用地质条件、施工工序、施工要点等,客观真实地反映目前夯管施工的现状,并以四川丰弘工程项目管理有限公司监理的成乐高速扩容与中石油输气管理处仁寿作业区所辖输气管道交叉穿越工程(眉山段)夯管施工为实例,浅谈对夯管施工中关键技术要点见解和建议。
本文力求真实、实用,重点阐述工程应用和施工过程,对具体的理论计算和分析不做深入讨论,希望能和广大的工程技术人员共同分享、交流、探讨,一道努力推广夯管施工技术,并将夯管技术在工程项目中用活、用好。
关键词:夯管;夯锤;钢套管;管头刃口;切削环。
一、概 论
1.1 夯管原理
先利用夯管锤产生的巨大冲击力,将钢制套管沿预先设计的路线夯入土层中,这样就将原先的土层人为地隔离成钢套管内部和外部两部分,钢套管内部的土层称为土芯,可以通过人工或机械的方式清除,由于钢套管外壁的环形支撑作用,钢套管外部的土层不会发生坍塌或局部塌陷。
当钢套管内部的土芯清理至一定的深度后,又可以启动夯锤将钢套管再向土层中夯进一定的深度,然后再清理钢套管内部土芯,土芯清理至一定深度后,再启动夯锤将钢套管向土层内夯进一定深度……如此不断地循环夯管→清土→再夯管→再清土的工序,直至钢套管按设计的路线穿越公路、铁路、河流等障碍物。最后就可在钢套管内敷设设计的管道,成功实现非开挖定向穿越。
图1.1-1 夯管施工原理图
1.2 夯管适用的土层结构
经过多种资料文献的查阅以及和夯管施工单位技术人员的交流,我们发现:凡是适用于顶管施工的土层皆适用于夯管施工。但是,由于工程造价、工程质量等多方面因素的限制,夯管施工在流沙、沙土、淤泥、卵石、黏土夹卵石等粘聚力小、地下暗挖容易坍塌的土层中,具有不可替代的优势。
1.3 夯管施工的优势
相比目前成熟的顶管施工,夯管施工具有如下的优势:
1.3.1 施工速度较快。夯管施工采用的钢制套管一般的长度为12m/根,钢套管之间采用一道环形焊缝连接,目前市面上成熟应用的夯锤可释放高达2000多吨的冲击力,最快的撞击速度可达2秒/次。如此推算,每小时可夯进钢套管(10~15)米,但加上掏土、焊接、夯锤安装等必要的工序,夯管的综合速度可达到(12m~18m)/天。
1.3.2 施工质量较好。由于夯管一般都采用高强度合金钢制套管,其支撑力、抗形变力、耐用性等都优于顶管施工中采用钢筋混泥土套管。此外,由于钢套管本身的刚度和强度较高、每根钢套管的长度较长、钢套管之间采用焊接方式连接等优势,保证了夯管定向穿越过程中钢套管的直线度,以方便后续的燃气管道等其他设计管道顺利地从钢套管中穿越敷设。
1.3.3 施工过程安全。由于夯管施工是先将钢套管夯入土层中,再利用人工或机械的方式清除钢套管内部的土芯,钢套管利用自身的强度支撑起钢套管以外的土层的重量和其他应力,使清土作业人员免受土方坍塌带来的危害。
二、主要设备及构部件介绍
2.1 夯管锤
夯管锤是用一块整体的钢坯制成的锤体,其内部由集气缸体、活塞、配气阀等关键部件组成。因工作环境的恶劣性,对夯锤材质的硬度、强度、韧性、抗热变形、抗疲劳性等指标都有非常严苛的要求,一般为42CrMo超高强度钢。目前市面上的夯管锤大都采用压缩空气做为动力,当给夯管锤接入压缩空气后,夯管锤内部的活塞便会自动在缸体内做往复运动,从而使夯管锤的顶部产生较大冲击力,推动钢套管入土。
图2.1-1 夯管锤图形
2.2 出土器接头/出土器锥体
此部件是为了连接夯管锤锤头和分瓣锥体, 一般采用45#铸钢制成,具有较高的强度和硬度 ,能有效地把夯管锤产生的冲击力传递到钢套管上,推动钢套管入土。该部件也可在一定的范围内调节冲击力的方向,从而调整钢套管的前进方向。
图2.2-1 出土器接头/出土器锥体
2.3 分瓣锥体
分瓣锥体一般也采用45#铸钢制成,具有较高的强度和硬度。分瓣锥体直接与钢套管端面接触,一是很好地保护钢套管的端面坡口、平整度、圆度,使其免受夯管锤冲击力的破坏,保证钢套管之间的焊接质量;二是连接出土器锥体和钢套管,把夯管锤产生的巨大冲击力均匀地作用在钢套管的端面上,使钢套管平稳的在土中前进。
图2.3-1 分瓣锥体
2.4 调节支架
调节支架安装在导轨上,其作用是将夯管锤支撑到一定的水平高度,使夯管锤的中心线与出土器锥体、分瓣锥体、钢套管的中心线在同一直线上,确保夯管的过程中钢套管沿着预先设定路线直线前进。调节支架一般会根据施工情况现场制作,其制作的精度、钢材的强度、焊接质量等必须能满足实际的需求,而且调节支架必须能在一定范围内调节高度。调节支架和钢套管之间用钢缆链接,保证夯管锤安装在调节支架上,并随着钢套管的前进而同步向前移动。
图2.4-1 调节支架
2.5 导轨
夯管施工中的导轨一般都采用工字钢制成,其具体型号要根据钢套管的直径、重量等确定。导轨的主要作用是:支撑钢套管和调节支架,完成两段钢套管的对口,保证钢套管沿直线夯入土层。导轨和操作坑基础面上预埋的钢筋焊接固定,并按设计的要求调整水平度和中线。
图2.5-1 工字钢制成的导轨
2.6 钢套管
钢套管一般都选用强度较高的合金直缝钢管,其材质、管径和管壁厚度应综合夯管锤的最大夯进力、钢套管的迎面阻力、钢套管切削环的厚度、钢套管的最大长度、地基土的极限承载力等多方面的因素,由专业的设计机构分析计算后得出准确的数据。在成乐高速扩容与仁寿作业区所辖管道交叉保护工程(眉山段)项目中,设计的钢套管为:D1219×26.2 L485M(X70)PSL2,而在实际施工中采用的是强度更高的D1219×26.2 L555M(X80)PSL2材质的钢套管。
2.7 空气压缩机
空气压缩机的主要作用是给夯管锤提供压缩空气,从而保证夯管锤有持续的动力。空压机的排量和额定压力会根据夯管锤的大小、钢套管管径、穿越段土层条件等因素综合考虑,一般都应准备两台空压机,可以互为备用,也可两台同时使用,以增加夯管锤的冲击力。空压机组一般采用整体撬装式柴油机驱动的空压机组,方便安装和转运。
图2.7-1 移动式空压机组
2.8 夯管施工整体效果图
见图示
图2.8-1 夯管施工示意图
图2.8-2 夯管施工的实物图
三、夯管施工的主要工序及要点
3.1 设计交底及交桩放线
设计交底及交桩放线是整个夯管施工的第一道工序,也是至关重要的一个环节。设计者把建设单位的真实需求反映在设计文件和相关的设计图纸中,一个项目的设计文件少则几十页,多达上千页,施工单位、监理单位等参建方要想在短时间内吃透设计文件和图纸,准确的理解设计要求和建设意图并非易事。
因此,施工单位及参建各方在设计交底前就应该做足功课:
(1)成立项目管理机构;
(2)建立科学的职能组织结构;
(3)明确参建人员的权限和职责;
(4)参建各方建立良好的沟通协调机制;
(5)明确质量、工期、安全、资料信息等要求。
在分工协作的大原则下,把整个设计文件化整为零,让各岗位人员专攻其中某一部分或某几部分,让每个人在完全理解自己岗位职责的基础上,再了解其他部分,力争使每个参建人员都能达到“精一面而懂全面”的标准。最后再汇总各岗人员的意见和建议,对整个设计要求和建设意图达到“学懂悟透”的标准。
这样,在图纸会审和设计交底时,参建各方才能提出有针对性、有建设性的意见。一来可完善设计的不足,让设计文件更具有操作性和实用性;二来可让参建各方更加深刻的理解审计意图,确保设计文件的执行力度。
在夯管的设计交底时应重点关注:夯管施工穿越地段的地勘资料,钢套管的材质和型号,夯管的总长度,钢套管入/出土点的坐标,对夯管的偏差要求等。设计单位交桩放线后,施工单位应对每个控制桩进行复测,并记录真实的测量成果表,夯管施工过程中要保护好各个控制桩和放线标记,随时以测量成果表中的数据为参考依据,判断夯管的偏差,以便于及时纠偏。
3.2 开挖操作坑
操作坑的位置、宽度、长度、深度等参数应严格按照设计文件的要求、施工平面图的布置、具体的地形地貌等条件而确定,但是应符合安全、环保、节能的总要求。
通过和夯管施工单位的交流得知夯管施工的地形和地理位置往往比较复杂,操作坑也比较深,因此在操作坑开挖之前,施工单位务必重点考虑如下几点:
(1)制定专项施工方案,如属于深基坑(开挖深度大于5米的基坑)还需施工单位组织专家论证;
(2)充分了解地下水的情况,做好降排水的方案,准备好降排水所用的机具设备;
(3)开挖时必须采取有效的边坡支护措施,防止塌方事故;
(4)操作坑应按要求设置逃生通道,充分保证坑内作业人员的安全;
(5)开挖前向作业人员进行方案交底、技术安全交底,让作业人员悉知安全技术要求和紧急情况下的应急措施。
3.3 操作坑地面加固与找平
操作坑的地面要安装钢制导轨,在夯管过程中地面还要承受钢套管、夯管锤、支架等部件的重量,以及夯管锤运行时所产生的的振动力,因此操作坑的地面不仅要求较高的水平度,还应具有一定的硬度和强度。在实际的施工中多采用平铺一层20cm的C20混凝土,并在混凝土中预埋数个∮16~∮20的钢筋做地锚,制作简易的操作坑地面基础。
经过成乐高速扩容与仁寿作业区所辖管道交叉保护工程(眉山段)项目的成功案例,按上述方法制作简易的操作坑地面基本上能满足一般的夯管施工要求。但是,笔者认为遇到一些对定向穿越精度较高的工程时,操作坑的地面混凝土厚度和强度必须更高,建议在混凝土中增设钢筋网,以增加操作坑地面的强度。在成了高速扩容与仁寿作业区所辖管道交叉保护工程(眉山段)的夯管施工中,后期发现20cm厚的C20混凝土地面出现了裂纹,地锚也有松动现象。这些裂纹和松动必然会影响夯管的精度,所以当精度要求较高的定向穿越施工,必须注重操作坑地面的质量。
操作坑地面整理完成后,还必须对地面的整体水平度、地锚点的高程等数据进行测量记录,并与设计文件要求的钢套管入土坐标点进行对比,最后根据钢套管管径、入土点位置、工字钢导轨自身的高度计算出导轨的安装高度。
3.4 安装导轨
一般根据钢套管的管径和长度选用合适的工字钢做为导轨,工字钢按“H”形水平安装在操作坑地面上,导轨的中心线与设计的穿越路线在同一垂直平面内且平行。在安装过程中,一般先用直角铁一面与地锚焊接固定,另一面朝上与导轨的下部接触,所有的角铁朝上的一面都必须在同一水平面上,以保证以导轨的下部完全接触,导轨的侧面与地锚焊接固定。
导轨安装完毕后,还应对其水平度、高程、中心线等进行复测,并与设计文件的要求进行对比,确认无误后方可进行下一道工序。
3.5 加工管头刃口与切削环
为保证钢套管在土层中沿直线前进、有效地减小钢套管外管壁与周围土层的摩擦力,必须将第一节钢套管的管口沿内壁加工成一定角度的刃口,并在距离刃口50cm(此距离要根据土层的状况而定)的位置安装切削环,切削环成外倒角形,用两道环形焊缝安装在第一节钢套管的外壁上。
图3.5-1 刃口与切削环的剖面示意图
图3.5-2 管头刃口与切削环的实物图
3.5.1 管头刃口多采用现场用气焊切割加工,刃口的角度需根据土层条件决定,一般情况下:穿越的土层越硬刃口的角度越大,反之土层越软刃口的角度越小。经过多次的实践证明管头刃口具有以下作用:
(1)可减小夯管前进过程中的阻力,提高夯管的速度和效率;
(2)内倒角式的管头刃口在土层中前进时,有利于将土层“吸入”钢套管内形成更为紧实的土芯;
(3)内倒角式的管头刃口还有利于控制管头前进的方向,使管头更容易保持直线前进,不易被不均匀的土层带偏。
3.5.2 切削环的宽度一般为5cm~15cm,通常在原管材上先用气焊切割外倒角,然后再按需要的宽度用气焊环切,并将其切割成4~6段圆弧,最后再用两道环形焊缝将其焊接在离管头刃口一定距离的位置上。切削环的主要作用如下:
(1)利用自身的结构形状,将管头刃口切开的土层凿松,防止周围的土层与钢套管外壁粘连,减小钢套管前进的摩擦力;
(2)由于切削环凸出钢套管外壁,还可以在背土侧安装注浆管(膨胀泥浆),在特别干燥的土层中注入膨胀泥浆,对土层和钢套管外壁之间起“润滑”的作用,减小钢套管前进时外壁与周围土层的摩擦力。
(3)保持穿越段的钢套管整体直线度,可使钢套管在一定的范围内自动修正其直线度。
3.6 安装就位
在启动夯管锤正式夯管之前还需要做大量的准备工作,具体如下:
(1)将带管头刃口和切削环的第一根钢套管平稳地放置在导轨上;
(2)将调整支架安装在导轨上;
(3)按要求安装好分瓣锥体、出土器锥体和夯管锤;
(4)按施工平面布置图的要求将空压机组、发电机组、焊接设备、气焊设备、挖掘机、测量设备等安装摆放就位。
上述准备工作看似简单,但是在实际的施工中会耗费大量的时间和精力,因为每个施工现场都不是理想化的,会受到方方面面的制约。因此,在实际的施工中现场负责人应牢牢把握安全高效的总原则,因地制宜,灵活地安排部署。
启动夯管锤之前务必要复核并确认钢套管、分瓣锥体、出土器锥体、夯管锤的中心线在一条直线上,并与设计的穿越路线相重合。因为刚开始的细微偏差,会随着夯管的长度增加而引起越来越大的偏差,正所谓:失之毫厘,谬以千里。
3.7 初夯入土
将一切准备工作就绪后,一般应启动空压机缓慢给气,让夯管锤“轻敲缓进”。一来检查设备的状况;二来通过“轻敲缓进”的方式来检验钢套管、分瓣锥体、出土器锥体、调节支架、夯管锤安装间隙和误差,让各部件在“轻敲缓进”的过程中自动适应调整。
当管头刃口入土前应停止夯管锤,测量钢套管的左右偏差和上下偏差。上下偏差可通过水平尺测量水平度、水平仪测量管头和管尾的高差等方式测量得出数据,左右偏差则可通过“拉线投影”的方式测量钢套管的中心线与设计路线的重合度来获得。管头刃口入土前必须精确地调整偏差,然后再启动夯管锤,继续采用“轻敲缓进”的方式将管头刃口夯入土层中。
当管头刃口入土30cm时应按上述的方法测量并记录偏差,发现偏差超出可接受范围(其精度视情况而定)应立即按夯管施工方案中的纠偏措施纠偏。后续测量频次为:切削环入土时,钢套管入土3m时,钢套管入土6m时,钢套管入土9m时。总之,第一根钢套管入土是整个夯管施工中最为关键的一环,关系到整个夯管穿越的精度。因此,作业人员在夯第一根钢套管的过程中要保持“轻敲缓进”,实时观察夯管的入土情况,并采取动态调整的方式纠偏。
3.8 掏土
当第一根钢套管夯入土层中约9m左右时,应对钢套管内的土芯进行清理,此工序简称为掏土。掏土主要有两个作用:一是及时清除钢套管内的土芯,可以减轻整个管段的重量,提高夯管的速度;二是及时减轻管头的重量,防止管头下沉,能较好避免夯管过程中出现的“埋头”现象。
由于钢套管内部空间的局限,只能一人进入管内掏土,一人在管外监护配合。管内狭小的空间也不允许大型机械进入作业,只能采用人工方式进行掏土,再加上受限空间作业危险性较高等因素的制约,使得掏土成为了整个夯管施工中最为耗时耗力的一道工序。通常情况下,2个小时能轻轻松松地夯进10m的管,但掏土就需要6h~8h。
目前,掏土的确是制约夯管速度的瓶颈因素。虽然广大施工人员在理论上和实践上都进行了大量的探索,但是效果均不理想。
在此,笔者建议施工单位采取组织措施和经济措施为主的管理手段来提升掏土的效率。
(1)组织措施:采取两班(每班2名作业人员)轮换作业的车轮战术,每班挑选1名身材“短小结实”的人员入管内掏土,另一人在管外监护协助。每班作业90min左右轮班一次,让另一班的2名人员掏土作业。这样可以让入管掏土的作业人员保持头脑清醒、体力充沛的良好状态,既可掏土提高效率,又可以保证作业人员的安全。
(2)经济措施:作业人员的薪酬按掏土的工作量(根据钢套管的管径和总长度计算的土方量)来计算,而不采用按天计算,并在此基础上规定提前完工的奖励措施,和延误工期的惩罚措施等,以此来激发掏土作业人员的内在动力,以达到提升掏土效率的目的。
3.9 钢套管组对焊接
当前一根钢套管还剩3m~4m在土层外时,即可进入下一根钢套管的入沟、安装、组对、焊接工序。
在此道工序中需要注意以下几点:
(1)钢套管入沟及上导轨安装,尽量采用吊车、吊带等专用吊装设备,按正确的吊装方案进行。尽量不采用挖掘机翻滚钢套管的方式入沟,因为此举一来不安全,二来对钢套管管口的端面、坡口、圆度等都会产生较大的损坏,不利于钢套管之间的组对焊接,而且重达几吨的钢套管滚落时容易将导轨或操作坑地面砸变形,最终会影响夯管穿越的精度。
(2)钢套管之间的组对应尽量保证两根管子的中心线在一条直线上,两管之间的间隙和错边量应均匀,且能满足焊接的要求。因为这些细微的偏差也会影响整段穿越套管的精度。
(3)两根钢套管之间的焊接应按程序做焊接工艺评定、编制焊接工艺操作规程等指导性作业文件,以确保焊接的质量。但在实际的施工中,施工单位往往省去了这些必要的程序,他们认为没必要,因为钢套管没有燃气管道那么重要。
笔者认为这种做法是不够严谨的。因为钢套管在夯管的过程中会承受巨大的冲击力,套管之间的焊接质量不过关容易断裂,造成不可估量的后果。一条燃气管道的设计寿命往往长达几十年,那么钢套管的焊接质量不过关,在土壤中必定会产生应力腐蚀、电化学腐蚀等,它还能达到设计的寿命吗?这些问题不得不让人心生疑虑。
图3.9-1 钢套管入沟、安装、组对、焊接
3.10 正常夯管
当第二根钢套和第一根钢套管完成组对焊接后,即可启动夯管锤进入正常的夯管作业。正常夯管过程中每夯进6m就应该进行一次偏差测量。
正常夯管按:夯管→测量→夯管→掏土→组对焊接→再夯管→再测量……这样的工序循环,直至钢套管按设计的路线穿越障碍物。
以每根钢套管12m为例,正常夯管过程中各工序的耗时大致为:夯管(0.5h~1h)→测量(10min~20min)→夯管(0.5h~1h)→掏土(6h~8h)→组对焊接→(3h~5h)。如此可知,夯管施工中最耗时的工序就是掏土和组对焊接,而且这两道工序无法同时作业。因此欲提高夯管的效率关键在于提高掏土和焊接组对的速度。
四、夯管施工中涉及的主要工艺
4.1 吊装工艺
在夯管施工过程中有钢套管、工字钢、空压机、发电机、夯管锤等材料和设备需要装卸,同时钢套管的入沟、上导轨、安装组对,夯管锤的安装拆卸等工作都需要使用吊机。因此,施工单位应根据实际施工的要求编制详细的吊装方案,并选用符合实际需求的吊机,汽车吊或履带吊为最佳。但是,在现实的施工过程中施工单位为了节约成本、赶工期等,常用挖掘机代替吊机完成吊装作业。
笔者认为这种做法虽然可以在一定程度上节约成本、加快施工进度,但也会增加施工过程的风险,对管口、导轨、支架等造成破坏,降低施工的质量,甚至可能造成安全质量事故,往往是得不偿失。故建议夯管施工单位应以安全和质量为先,规范完善夯管施工过程中的吊装工艺。
4.2 焊接工艺
夯管施工中的导轨安装、钢套管对接、调节支架制作等工序都需要焊接工艺。由于上述工序基本上都是临时性的,对焊接质量的要求没有燃气管道那么严格,因此在实际的夯管施工中,施工单位的焊接工艺往往是很“随意”的。既不做焊接工艺评定,也不按规范编制焊接工艺操作规程,焊条也不会按要求烘焙保温,有时候施焊人员甚至连焊工证都没有。
这样施工,在一定程度上会节约施工成本、加快施工进度,其质量结果也似乎能满足建设单位的要求,短时间内也不会暴露出明显的质量缺陷。因此,在现实的施工中大为盛行。
但是,我们更应该清醒地意识到,一切的非开挖定向穿越都需要达到终身免维护的标准。夯管施工往往面对的又是极为复杂的地层结构,钢套管通常也会选用高强度合金钢,这就对钢套管的组对焊接提出了更高的要求。夯管施工中焊接质量欠佳会带来如下的后果:
(1)夯管过程中的冲击力会引起钢套管之间环形焊缝断裂、导轨松脱、支架损坏等,轻则影响夯管穿越的精度,重则导致夯管失败。
(2)钢套管之间的环形焊缝内若存在冷裂纹、气孔、未焊透等缺陷,在夯管施工中虽然不会暴露,但是在日后漫长的岁月中由这些缺陷引起的应力腐蚀、电化学腐蚀等,必定会加速钢套管的腐蚀速度,及大地缩短其使用寿命。在一般人看来这问题无足轻重,但是笔者亲眼见证过:输送海水的镀锌钢管因焊接处存在缺陷且没有按要求进行电镀锌工艺,十几毫米的钢管壁两年多就腐蚀透了,管道就出现了穿孔漏水现象。
4.3 气焊工艺
夯管施工中还会有大量现场切割、预制工序需要用到氧气乙炔,这也是危险性较大工艺。在此建议施工单位应规范气焊的操作规程,对作业人员进行专业的培训,作业前进行安全技术交底,作业中对其进行动态的监控,作业后严格执行“工完料机场地清”的管理制度,以此来保证安全和质量。
4.4 测量工艺
夯管施工中的主要测量工作如下:
(1)对设计单位提供的控制桩进行复测;
(2)操作坑地面的高程、水平度测量;
(3)导轨水平度和高程的测量;
(4)钢套管入/出土点的定位测量;
(5)夯管过程中的动态偏差测量。
基于夯管施工的特点,利用水平仪、塔尺、水平尺、线绳、吊锤、RTK等测量工具便能满足夯管施工的测量需求。测量的重点是钢套管的上下偏差和左右偏差,保证钢套管沿设计的路线入土前进,并可以精准地预测钢套管管头的出土位置,提前开挖接收坑,为后续的管道施工争取时间。
由于每个夯管施工的现场各不相同,因此在测量方法上不可能千篇一律,必须因地制宜,牢牢把握原理简单、方便实用、精准高效的测量原则。但是测量工具必须经过检验或校核,以保证其精度,测量人员必须持科学严谨的态度,对每一个数据尽量多测几遍,并对测量结果进行记录对比,分析是真实的偏差还是测量上的误差,以决定是否采取纠偏措施。
五、产生偏差的原因
5.1 安装误差
如操作坑地平面、导轨的水平度和高程误差,调节支架、夯管锤、出土器锥体分瓣锥体等关键部件在安装时中心线不在同一条直线上,钢套管安装、组对时产生的细微偏差,管头刃口和切削环加工的误差等等,都会导致最终的偏差。
5.2 操作失误
如初夯入土时冲击力过大、速度过快引起的跑偏,没有及时掏土导致管头过重引起其的“埋头”型跑偏等。
5.3 土层不均匀
穿越段土层不均匀是夯管过程中产生偏差的主要因素。当钢套管管头部分某一方向(上下左右)的土层较硬,或有石块等硬物时,管头的前进方向必然会偏向土层较软的一侧。如不及时测量纠偏,这种偏差会随着夯管的持续进行而愈发明显。
在夯管施工过程中产生偏差是在所难免的,目前大多数的夯管施工都能将偏差控制在1m范围内。但是做为追求卓越品质的施工单位,应尽量把控好每一道工序,把夯管的偏差控制在尽量小范围内。
六、结束语
随着社会经济的飞速发展,夯管施工这种非开挖定向穿越技术将会有更加广阔的应用前景。但由于夯管施工规范制定的滞后,导致了目前大多数的夯管施工还是以经验为主,整个施工过程缺乏科学的管理手段,缺乏可以参照和执行的客观标准,施工过程也缺乏数据记录,工程的可追溯性不高,给工程的后期管理和运维带来了极大的不便。
总之,高质量、高精度的夯管施工是多道工序共同作用的结果,是一项相对复杂繁琐的工程,要求施工管理人员不仅要经验丰富,还要既精通技术又精通管理,各工序的作业人员更要有一丝不苟工匠精神,严苛地把好每一关,这样才能打造出经得起历史检验、经得起良心叩问的精品工程。
参考文献
[1]李建 耐酸性土壤接地网用低合金钢及其腐蚀行为研究 北京科技大学 2015-06-01
[2]黄涛 实验室模拟酸性土壤中钢材的加速腐蚀 期刊 2014-10-15
[3]付晶 高电阻率土壤地区接地网的腐蚀与防护研究 长沙理工大学 2013-04-01
[4]旷启德 大直径夯管超前支护施工技术 工程技术研究院期刊 2020-06-10
[5]张健 浅谈提高气动夯管锤铺管精度的措施 辽河油田建设工程公司 2016-05-15
致 谢
首先,感谢四川丰弘工程项目管理有限公司的关心与培养,给我机会做夯管施工现场专业监理工程师。纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行,通过近一个月的现场学习、相互讨论、虚心请教,我从理论到实践,全方位地悟透了夯管施工的工序流程和关键点。正因为如此,本文才能顺利完成。
其次,感谢公司熊同云高级工程师、王汝炼总监理工程师不厌其烦地讲解,多次亲临现场指导和帮助。建设单位项目负责人冯浩洋、同事宋亚敏和施工单位技术负责人司宪宇、许天磊、郑鑫桥等都给予我极大帮助。在此一道致谢。