頂管技術(shù)在滁河干渠宋小郢渠下涵重建中的應(yīng)用

潘正豐

（安徽省水利水電勘測設(shè)計院，230088，合肥）

一、工程概況

滁河干渠是安徽省淠河灌區(qū)上的一條主干渠，宋小郢渠下涵是其中的一座鋼筋混凝土涵管，建于1966年，原結(jié)構(gòu)為1孔，直徑為1.7 m。工程經(jīng)過40多年運行，上下游翼墻、護砌及涵洞部分已嚴(yán)重風(fēng)化破損，且涵洞拱頂斷裂漏水，不能正常使用，需拆除重建。由于滁河干渠承擔(dān)著向合肥市董鋪水庫經(jīng)常性供水任務(wù)，不能長時間斷流（一般最長可斷流1個月），而按照宋小郢渠下涵的規(guī)模，若采用大開挖方式施工約需3個月左右時間，不能滿足工期要求。在工程造價方面，采用頂管法施工比大開挖方式節(jié)省投資約27%，故結(jié)合工程地質(zhì)條件及涵洞布置情況，經(jīng)綜合分析比較，確定將老涵管實施封堵，新建渠下涵采用頂管方式施工。

二、管線的選定

頂管的選線關(guān)系到頂管工程能否順利進行及質(zhì)量的好壞，針對本工程特點及條件，主要考慮：①管線應(yīng)盡可能選在土質(zhì)比較堅硬且有一定黏性的地基上，以防止頂管過程中發(fā)生塌方或基礎(chǔ)的不均勻沉陷；②涵洞進出口與原老涵進、出水渠道應(yīng)能很好銜接，并盡可能利用擬建的出口消能建筑物做頂管后座，以減少工程量。按上述原則，重建涵址選在原涵址下游距原涵約15 m處，洞軸線垂直于渠堤布置。

根據(jù)選定的管線，在管頂范圍內(nèi)地層分布從上到下依次為：素填土層，重粉質(zhì)壤土為主；1～2層為重粉質(zhì)壤土層；3層為重粉質(zhì)壤土層；4層為泥質(zhì)粉砂巖。其中第3層重粉質(zhì)壤土堅硬并可塑，強度較高。宋小郢渠下涵底板位于第3層。管頂覆土厚度3.0～11.5m，渠下部分覆土最小厚度7.9m，能滿足頂管施工的地形、地質(zhì)要求。

三、管道布置及管身結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.結(jié)構(gòu)布置

宋小郢渠下涵設(shè)計流量為19.8m3/s，經(jīng)計算，1孔2 m管徑可滿足泄洪要求。涵洞進口底板高程34 m，出口底板高程32 m，涵底坡1.709%，涵洞順?biāo)鞣较蚩傞L117.0m，其洞身結(jié)構(gòu)布置分成3段：中間標(biāo)準(zhǔn)段為106 m長預(yù)制鋼筋混凝土管，采用定型產(chǎn)品，單節(jié)長2 m，共53節(jié)；前后段均設(shè)漸變段，為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其中進口段長9 m，出口段長8.5 m。為方便后期續(xù)建改造，在進口段設(shè)主門槽。

2.防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計

預(yù)制管頂進后，涵管外壁與土體不可能完全緊密結(jié)合，如果沒有防滲措施，則可能引起沿管的縱向集中滲漏，威脅渠道安全。工程進口漸變段與頂管連接采用外包方式，并埋設(shè)止水鋼環(huán)，接頭方式見圖1；出口段伸入出口建筑物擋墻內(nèi)，擋墻伸入管底以下1 m，高于管頂1.5 m。

3.管段接頭結(jié)構(gòu)

鋼筋混凝土管道按接口形式可分為平口式、企口式、雙插口式、鋼承口式四種，根據(jù)《給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS 246:2008）規(guī)定，對于頂管工程應(yīng)優(yōu)先選用鋼承口接頭。本工程管段接頭結(jié)構(gòu)采用鋼承口式。

4.預(yù)留灌漿孔

為使頂管外壁與渠堤土體之間接合密實，防止出現(xiàn)沿頂管外壁縱向集中滲流，在頂管工程施工完畢后，通過預(yù)留灌漿孔充填灌漿。灌漿孔斷面距離4.0m，一孔位于管頂，另兩孔與頂孔呈120度，梅花形布置。充填灌漿所用漿料為水泥漿，灌漿分二序進行，每序先灌左右兩側(cè)孔，再灌頂孔。水灰比先稀后濃，壓力先小后大，并逐漸進行。

四、工作坑布置及后座設(shè)計

1.工作坑布置

工作坑是頂管施工的一個主要樞紐，是管內(nèi)外交通的結(jié)合點，工作坑位置選擇是否得當(dāng)，直接影響到頂管進度和費用。工作坑應(yīng)有足夠的空間和工作面，保證下管、安裝頂進設(shè)備和操作間距。經(jīng)計算工作坑的長度取8.5 m，寬度取5.0m。

2.后座設(shè)計

后座的作用是支承千斤頂?shù)姆戳Γ惺芊戳r，必須保證不變形、不移位。因此后座的設(shè)計要考慮地質(zhì)和地形條件。根據(jù)經(jīng)驗，后座重量一般為設(shè)計總頂力的1.2～1.5倍，本處取1.5倍，為 7035kN。

后座擬采用M7.5漿砌塊石結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計重量確定其尺寸為：橫斷面頂寬 5 m，邊坡 1∶0.5，高度 4 m，沿涵洞方向墩長10m。

后座支承千斤頂處墻體采用鋼筋混凝土，為保證足夠的強度，其工作面一定要與頂管軸線垂直，以保證頂管按設(shè)計方向頂進。

五、實施效果

本工程采用泥水平衡頂管機施工，于2011年12月底實施完畢，其中工作坑制作時間20天，頂管頂進時間9天，最快一天頂進長度近20m，實施較為順利。工程投入運用后，未發(fā)現(xiàn)滲漏等異?，F(xiàn)象，得到了省、市專家的肯定。

六、結(jié) 論

滁河干渠宋小郢渠下涵重建應(yīng)用頂管技術(shù)的成功經(jīng)驗表明，對于具備頂管條件的渠下涵，采用頂管法處理，與明挖埋管法比較，具有工程量小、造價低、工期短、省勞力、工藝先進、施工安全和設(shè)備簡單等特點，同時工程質(zhì)量可以得到保證，并且不影響渠道輸水。各地渠下涵眾多，推廣應(yīng)用此方法，可取得良好的工程效果和經(jīng)濟效益。

[1]中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會.給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程（CECS246：2008）[S].北京：中國計劃出版社，2008.

[2]余彬泉，陳傳燦.頂管施工技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，1998.

[3]廣東省水電局.利用頂管法重建土壩放水洞涵管[M].北京：水利電力出版社，1980.