□李志华 □李晨鹏 □尹现营 □李爱勤

（1平顶山市南水北调办公室；2平顶山市水利勘测设计院；3河南博源工程技术咨询有限公司；4平顶山市牧野农业技术服务有限公司）

1 工程概况

平顶山市南水北调配套工程穿越昭平台干渠工程位于宝丰县城西2km处，是石龙区供水线路的组成部分。因宝丰西部龙兴寺水库干枯，宝丰县部分居民生产及生活用水需使用昭平台干渠水源，导致穿昭平台干渠工程无法断流，原设计管沟大开挖无法进行，2012年12月设计单位调整关于管线穿越昭平台干渠设计方案，由大开挖穿越改为夯管穿越的变更；施工单位提出施工方案，考虑到昭平台干渠年限长，渠底结构不稳定；穿越昭平台干渠部分地质描述，并结合施工现场探坑情况，场区主要为第四系上更新统重粉质壤土和上第三系中新统洛阳组粘土岩砂砾岩，具有较强的透水性，顶管施工难度大，并且有安全隐患，业主组织专家前往现场查勘，情况属实；拟将顶管穿越昭平台干渠施工改为夯管穿越施工；除DN1400钢筋混凝土顶管套管改为DN1100钢管套管外，原穿越昭平台干渠设计变更方案不变。

该标段输水管线工程在桩号：1+149.14处垂直穿越昭平台干渠，变更起止点桩号0+904.79～1+708.26，总长803m，其中穿越昭平台干渠部分长度为40m，桩号：1+128.00～1+168.00；渠底高程为135.70m，地面高程为138.69m。管道材料为DN800涂塑复合钢管。总投资55万元。

2 夯管施工方案

2.1 夯管锤施工方法和特点

气动夯管锤（夯管施工）作为非开挖敷设管线的新型设备，以其工艺先进、施工程序简便、施工周期短、质量好、投资省等优点而得到越来越广泛的应用。特点具体为①施工质量好：采用夯管法敷设障碍物下埋地管道，穿越精度和埋深能够满足设计要求；②施工占地少：施工作业面由线缩成点，占地面积小，土方量小，操作简便；与同管径管线的其他施工方法相比，可节约施工占地；③施工效率高：与顶管施工方法相比，可不需要修筑大体积混凝土靠背墙，节约时间和工程投资；与机械大开挖方法相比，效率提高更多，大开挖方法需要修筑旁通路，而且挖后要恢复路面，其养护及公路部门验收等工序耗时较长；④施工周期短等：穿越铁路、公路、沟渠、建筑物等障碍物时，可避免或减少拆迁，缩短了施工周期；因为非开挖施工不影响交通，不破坏原有建筑，因而不仅节省了工程投资，还有较好的间接效益和社会效益。适用范围为①适用于公路、铁路、沟渠及其他不宜进行大开挖施工地段的钢质套管穿越；②适宜于夯管穿越的地层。除岩石、砾石、砂层以外的各种土层；穿越昭平台干渠段经查看地质报告为砾岩层可以穿越；③穿越管道直径和长度：Φ800～Φ2000之间各种口径的钢质套管穿越；④对于加厚管壁及特殊防腐涂层的钢管，也可以不用套管直接进行主管穿越。

3 工艺原理

在穿越障碍(如公路、铁路、小河沟渠等地面构筑物)的一侧挖出夯进坑，另一侧挖出接收坑。在夯进操作坑内按管线的走向和设计位置将夯管锤与套管连接好，夯管锤利用空压机提供动力将套管分段夯进，直到接收坑中露出管头为止；然后清理套管中的泥土，再完成主管穿越。装置原理如图1所示。

3.1 工艺流程及操作要点

3.1.1 施工准备

图1 装置原理图

一是做好现场调查，详细了解地质资料及地下构筑物情况；二是详细了解穿越施工的技术要求、规范及质量标准；三是配套设施完好适用。①空压机：要求排量≥50m3／min，压力≥0.80 MPa；②贮气罐：容积≥1m3，保证夯管锤工作压力稳定；③高压胶管：20m长的2”胶管2根(也可用无缝钢管代替)，20m长的1.5”胶管3根，耐压≥1.00MPa；④击帽：根据穿越段的管径配套使用；四是通往穿越施工现场的道路应保证10t级施工车辆正常通行。

3.1.2 夯管施工工艺

一是场地平整：选择运输方便、平坦无障碍的一侧，修建施工便道。平整出宽12m、长度为单根套管长加5m的夯管施工场地，以对侧作接收场地；二是测量放线：根据设计图纸和现场交桩放出穿越管段的中心线和夯进坑、接收坑的位置；三是开挖夯进坑和接收坑：夯进坑应保证坑底长度为单根套管加长3m，坑底宽度为3m，上口长度及宽度根据深度及地质情况而定，深度根据设计管底埋深确定。在靠近套管入土的一侧挖出焊接作业坑，长度为2m，宽度为0.80m，深度为0.50m。接收坑应保证坑底长度为4m，坑底宽度为4m，上口长度及宽度根据深度及其地质情况而定，深度与夯进坑相同。根据地质情况和地下水位的不同，确定坑底是否打水泥基础和应采取的降水措施。对于易塌方的地质，应采取打钢板桩或临时支撑的方法以保证操作坑内的施工安全；四是施工设备及套管运输进场：夯管施工的主要设备为夯管锤和空压机、发电机、电焊机等；运输进场的套管长度应比设计穿越障碍的长度加长2～3m；五是设备和套管安装就位。①夯进操作坑挖好后，根据单根套管长度在坑底埋好枕木(枕木顶端比坑底高出约3～5mm，间距2～3m)并找平，将导轨放到枕木上，用经纬仪按设计中心线找正、找平，然后将导轨固定在枕木上。导轨按设计要求的精度找正，因为导轨的位置决定了套管及夯管锤的摆放位置，从而影响穿越的精度误差。②将套管吊入夯进操作坑中放到导轨上。为防止套管的防腐层被破坏，应在套管与导轨之间每间隔2～3m的距离放上弧形铁板，并在铁板上垫上胶皮，另外在第一根套管入土端的管口内外侧安装削土器。③安装击帽。根据管径大小选择配套的击帽安装到套管上。④安装夯管锤。将夯管锤吊入操作坑中与击帽连接后校正，使夯管锤、套管的中心线与设计中心线吻合。然后将夯管锤与空压机之间的管路连接好，启动空压机，打开操作阀，将夯管锤头部与击帽和套管固定紧后，关闭操作阀，检验夯管锤的方位与水平角度，若偏差超过0.50°需重新调整就位。⑤打开操作阀，进行试夯，无异常后进行正常夯管施工；六是夯进第一根套管。启动空压机，打开操作阀，夯管锤在气压的作用下开始夯进套管。由于第一根套管夯进方向的准确性是关键，所以在第一根套管夯进500mm后，认真测量一下套管的方位与水平角度，角度偏差不超过0.50°、轴线偏差不超过夯进长度的1%时可继续夯进。若轴线偏差超过允许范围，应进行纠偏，将轴线偏差调整到允许范围后继续夯进工作，直到管头到达指定位置；七是套管前进阻力较大时进行清土。在套管夯进的过程中，如发现套管前进的速度非常缓慢或停滞不前，应立即退出夯管锤，卸掉击帽，将套管内的积土清除干净后再安装击帽和夯管锤继续夯进；八是第二根套管焊接和补口补伤。第一根套管夯到预定位置后，退出夯管锤，卸掉击帽，吊入第二根套管与第一根套管进行组对焊接和补口补伤，均按设计要求和施工规范进行操作。要保证对口的质量，以防止将套管夯偏；九是夯进第二根套管。补口补伤完成后，按照工序5和6的方法夯进第二根套管，然后重复操作到夯进设计要求的长度。夯管作业开始以后，要求连续进行，尽量减少作业间歇时间，且不宜中途停止；十是清除套管内的积土。套管全部敷设到位后，根据管径的大小采取不同的方式清除套管内的积土。十一是恢复地貌。

4 施工效果

该工程自2013年10月实施，历时15d，经过2014年12月管道静水压试验，夯管施工效果良好，满足管道安装要求。