一种受限空间下顶管施工中的起重吊装施工工艺的制作方法

本发明涉及顶管施工吊装领域，尤其涉及一种受限空间下顶管施工中的起重吊装施工工艺。

背景技术

随着城市建设的不断完善，顶管施工在城市建设中的使用也越来越广泛，顶管施工中的起重吊装作业频繁，而受地面建筑物的限制，起重吊装作业的开展有时候极不方便。在现有工程的顶管施工吊装作业中，通常采用对地面建筑物改迁以满足汽车吊等常规起重机械操作的条件，但改迁地面建筑物不仅增加施工周期和施工成本，同时对地面原有建筑会产生较大的影响，且很多地方原有建筑一般无法进行改迁，给施工带来极大困难。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有的顶管施工吊装作业中对地面建筑物改迁造成的施工成本增加、影响地面原有建筑的缺点而提供一种避免改迁地面建筑物即可满足吊装的受限空间下顶管施工中的起重吊装施工工艺，该工艺提高工作效率，加快顶管施工总体进度。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种受限空间下顶管施工中的起重吊装施工工艺，该工艺包括如下步骤：

步骤01）选定起吊设备：选用悬臂吊代替常规设备进行管道的吊运，避免了空间高压线、地面构筑物对施工的影响；

步骤02）吊装工艺设计：顶管机内出渣采用电动车、渣斗配合人工进行，受管径限制，单次出渣量为0.6~1m³，在紧邻工作井壁处布置主悬臂吊，同时工作井内布置一台悬臂吊配合出土渣斗周转；土顶管施工起重作业时，最大吊重为单根管道重量；

步骤03）设备布置及安装：悬臂吊布置在距管道安装点最近的管线走向的垂线上，采用钢筋混凝土做悬臂吊基础，基础紧邻工作井侧边布置；浇筑混凝土基础前，采用螺纹钢做螺纹钢锚杆；浇筑完成后及时养护，待混凝土强度后，进行悬臂吊安装；按照立柱→悬臂→小车及行走电机→电动葫芦→电缆支架安装顺序进行悬臂吊安装，安装完成后，组织进行验收，合格后方可投入使用；

步骤04）吊装：管材平稳地码放在悬臂吊吊装范围内，并用木垫块垫靠牢固，悬臂吊先将管材吊起20~50cm，起吊平稳后，方可提升旋转；将管材匀速地吊放至管道安装作业面，配合人工进行管口对齐，调整管间缝宽；管道就位后，进行管道焊接，焊缝经检测合格后喷涂防腐层，检测合格后开始顶进。

顶管施工出土时，掌子面土体经刀盘破碎后，挤压至螺旋送土机内，由螺旋送土机送至管道内渣斗内，由电瓶车将渣斗运至工作井内；悬臂吊用于将满载渣土的渣斗提升吊放至场内临时堆土场地，卸土后，将空渣斗运送至工作井内备用。

步骤02中配2个渣斗，同时在顶管工作井内配置一台辅助悬臂吊，该悬臂吊主要用于将闲置的空渣斗吊运至顶管工作面。

本发明的技术方案产生的积极效果如下：本发明的起重吊装施工工艺在不对地面构筑物拆迁的前提下，使用悬臂吊和新的施工吊装工艺，使顶管施工中的起重吊装作业不受空间的限制，并且提高工作效率，加快顶管施工总体进度。具体如下：

（1）避免了因高压线、地面构筑物迁改产生的巨额费用（约150万元）和大量迁改时间（约30天）。

（2）与常规的汽车吊吊运相比，单次出渣循环时间由8分钟缩减至3分钟，极大程度地提高了施工功效，使顶管施工整体进度加快约22天。

（3）管道吊装、出渣均实现了机械化操作，减少了人工使用量，避免了将施工人员暴露在有危险的作业环境中，保证了施工人员的安全。

（4）提出了起重吊装作业的新工艺，开拓了项目专业技术人员和管理人员的新思路。

附图说明

图1为本发明施工现场悬臂吊布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明进行进一步地阐述和说明。

一种受限空间下顶管施工中的起重吊装施工工艺，该施工工艺运用在武汉市琴断口泵站及配套排水工程，工程概况如下：

武汉市琴断口泵站及配套排水工程位于武汉市汉阳琴断口地区，主要工程内容包括新建雨水泵站1座，配套建设进水箱涵、出江压力管道、出江消能设施等。其中雨水泵站用地面积约7000㎡，总容量5400kw，采用3台立式混流泵独立运行，q=20m³/s；出江压力管道为3根水平并排布置的dn2000mm压力钢管道，路由长度约3200m。

其中，k1+360～k2+291为顶管施工段，穿越龙阳大道快速通道、匝道、武汉市体育运动学校等重要建筑物。地下各系统管网密集，且市内供电高压线路经过。顶管沿线布置g13、g15、g17三座工作井及g14、g17两座顶管接收井。根据总工期计划安排，线形压力管道施工是关键线路，且顶管施工工期紧迫。

尤为关键的是g17顶管工作井，该工作井担负着约1km顶管施工任务。g17顶管工作井位于武汉市体育运动学校内，施工场地只有30m×61m，且东侧、西侧、南侧紧邻武汉市体育运动学校围栏及篮球场，同时距g17顶管工作井北侧5.8m处有110kv电力供电线路经过，电线距地面15m高。g17工作井及顶管推进、吊装、出渣收到场地狭小、空间高度的严重制约。

该工程的具体吊装施工工艺的步骤如下：

步骤01）起重吊装设备选型：该工程顶管管线总长约1000m，三根并排总长为3000m。其中g17掘进始发工作井承担1000m钢管顶管施工任务，其总出土量约3800m3（自然方），压力管道钢管对接焊缝约为168条，施工任务量大。对顶管施工线路环境的查看对比，g17顶管井周围的施工环境条件复杂特殊，对于施工过程中频繁起吊装卸钢管（每节6m，重6.55t），车还要从工地上将每节钢管吊起放到g17井内的钢管滑轨上进行焊接，不但场地狭小，而且起吊空间受限（主要是g17井北侧相距5.8m的110kv高压输电线路影响），常规的起重设备（如汽车轮式起重设备、履带式起重机）等无法开展工作并发挥功能，又受起吊高度影响，常规起重设备臂长并举高，易和距地15m高的110kv高压线干扰，存在较大安全隐患。故必须选用非常规的起重设备才能满足g17工作井施工需要。经过对武汉市设备市场的考察；结合g17工作井周围的作业环境条件，研究选用bzz型（8t）固定旋臂滑车式起重机[起重机的参数：总高度7.85m、臂长13m、起吊重量8t（回转半径为13m时）]布置在g17井北侧，有效的避开了110kv高压线影响。

表1bzz型悬臂吊技术参数

同时，为提高顶进出渣的工作效率，在井内布置一台1t悬臂吊，配合出渣，缩短渣斗周转时间。

步骤02）吊装工艺设计：如图1所示，顶管施工时，顶管机内出渣采用电动车、渣斗配合人工进行，受管径限制，单次出渣量较小（约0.6~1m³）；因此，土顶管施工起重作业时，考虑最大吊重为单根管道重量（6.5t）；在紧邻工作井壁处布置主悬臂吊（8t），同时工作井内布置一台1t悬臂吊配合出土渣斗周转，另外再布置一台1t辅助悬臂吊将闲置的空渣斗吊运至顶管工作面。

步骤03）设备布置及安装：悬臂吊布置在距管道安装点最近的管线走向的垂线上；采用c30钢筋混凝土做悬臂吊基础，基础紧邻工作井北侧布置，尺寸为4m×3.5m×2.5m；浇筑混凝土基础前，采用φ25螺纹钢做螺纹钢锚杆，锚杆参数φ25@500mm，l=3m，外露50cm；浇筑完成后及时养护，待混凝土强度达到70%后，开始进行悬臂吊安装；按照立柱→悬臂→小车及行走电机→电动葫芦→电缆支架安装顺序进行悬臂吊安装；安装完成后，组织进行验收，合格后，方可投入使用。

步骤04）吊装：管材平稳地码放在悬臂吊吊装范围内，并用木垫块垫靠牢固；悬臂吊先将管材吊起20~50cm，起吊平稳后，方可提升旋转；将管材匀速地吊放至管道安装作业面，配合人工进行管口对齐，调整管间缝宽；管道就位后，进行管道焊接；焊缝经检测合格后，喷涂防腐层，检测合格后，开始顶进；顶管施工出土时，掌子面土体经刀盘破碎后，挤压至螺旋送土机内，由螺旋送土机送至管道内渣斗内，由电瓶车将渣斗运至工作井内；悬臂吊用于将满载渣土的渣斗提升吊放至场内临时堆土场地，卸土后，将空渣斗运送至工作井内备用。

本实施例的起重吊装施工工艺，悬臂式吊机bzz在使用过程中，一次出渣循环时间为3分钟，而汽车吊一次出渣循环时间为8分钟，g17工作井处出渣量为3800m³，每次装运0.8m³（松方），需要吊运次数6175次，采用悬臂式吊机使得项目在工序上节约22天时间，使项目部在有效的施工时间上缩短了约52天，在十分紧迫的工期条件下，赢得了宝贵的时间，从而奠定了完成重要节点目标的有理条件。

与常规的汽车吊、履带式起重机作业相比，采用悬臂吊进行吊装的经济性是显而易见的。若使用常规起重机月租费用为3.6万元，一次性够买bzz（8t）悬臂吊的费用为8万元，加上改装费用5000元，共计85000元；g17工作井处施工时间为9个月，用常规起重机费用为32.4万元，用悬臂吊费用为8.5万元，节约资金23.9万元。另采用悬臂吊避免了110kv高压线的局部改迁，节约资金约150万元。通过对项目部建安费和间接费的计算比较，本项应用总体为项目部节省约250.43万元。

起重吊装作业在顶管施工中，乃至所有的市政施工中是必不可少的，根据不同的工程施工特点，采取适宜的起重吊装设备和起重吊装工艺进行施工。本工程所采用的悬臂吊有着占地面积小，易于操作和维修，高效、节能等特点，适用于短距离密集性吊运作业。在受限空间下的频繁吊运使用悬臂吊能够充分发挥悬臂吊的优点，选用合适的悬臂吊，能够有效地代替汽车吊，从而降低成本，提高功效。此施工吊装工艺在类似的工程条件下有一定的借鉴性。