淺談水利工程頂管施工控制

鄭宏光 姜大強(qiáng)

(徐州市銅山區(qū)水利機(jī)械化施工處，江蘇 徐州 221000；

徐州市銅山區(qū)水利機(jī)械化施工處 徐州市銅山區(qū)水利局 江蘇 徐州221000)

淺談水利工程頂管施工控制

鄭宏光 姜大強(qiáng)

(徐州市銅山區(qū)水利機(jī)械化施工處，江蘇 徐州 221000；

徐州市銅山區(qū)水利機(jī)械化施工處 徐州市銅山區(qū)水利局 江蘇 徐州221000)

頂管施工是一種采用非開(kāi)挖手段埋設(shè)管道的施工技術(shù)。頂管施工被廣泛運(yùn)用于水利工程。本文就頂管施工技術(shù)注意事項(xiàng)以及頂管施工質(zhì)量控制進(jìn)行了分析和闡述，旨在提高施工質(zhì)量，確保工程效益。

頂管施工；水利工程；質(zhì)量

1 頂管施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

頂管作為一種非開(kāi)挖管道鋪設(shè)的技術(shù)，與對(duì)地面明開(kāi)挖敷設(shè)管道相比，有如下幾點(diǎn)優(yōu)越性。

1.1 無(wú)需進(jìn)行地面開(kāi)挖

頂管施工不需開(kāi)挖地面，噪音以及震動(dòng)都很小，對(duì)施工周邊的影響很小，減少或避免了地下管線的遷移或維護(hù)，是一種能安全有效地保護(hù)環(huán)境的施工方法。且施工作業(yè)面小，工程的施工集中在工作井內(nèi)進(jìn)行，降低了工程成本。

1.2 有利于節(jié)省工程投資

單獨(dú)就施工方法而言，頂管施工要比對(duì)地面明開(kāi)挖成本要高。但如果進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)比較，對(duì)地面明開(kāi)挖敷設(shè)管道要進(jìn)行的房屋動(dòng)遷和維護(hù)、生產(chǎn)單位的停產(chǎn)、修建臨時(shí)交通便道、各類管網(wǎng)道的遷移維護(hù)、河道打壩等等，每項(xiàng)都是一筆不菲的費(fèi)用。所以采用頂管技術(shù)施工將大大節(jié)省造價(jià)，經(jīng)濟(jì)效益是明顯的。

1.3 施工干擾少

頂管施工時(shí)管道上部土層擾動(dòng)很小，管道的管節(jié)間不易產(chǎn)生段槎變形，其管道壽命亦大于開(kāi)挖法埋管。同時(shí)最大限度地減輕或避免了施工時(shí)噪音、揚(yáng)塵和泥漿水對(duì)周邊環(huán)境的影響，也不中斷交通，環(huán)保效益非常顯著。

2 頂管施工前準(zhǔn)備工作

2.1 了解地貌狀況

為了降低工程造價(jià)，降低施工難度，應(yīng)對(duì)管道擬走向的地上建筑物、交通情況進(jìn)行充分的了解，比如建筑物的結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)情況，以便采取相應(yīng)的措施。對(duì)于部分基礎(chǔ)，頂進(jìn)前可采取保護(hù)、加固措施，確保施工過(guò)程中不出現(xiàn)安全事故。工作井位置的確定，不僅要考慮對(duì)周邊建筑物的影響，還要避開(kāi)公共交通，同時(shí)還要兼顧到施工通道的順暢。

2.2 超前探查地下管線

為保證通訊、電力、供水、排水、煤氣等其它管線安全運(yùn)營(yíng)，要通過(guò)召集各管線所屬單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，準(zhǔn)確了解各管線的走向和高程，以便在設(shè)計(jì)管道軸線和高程時(shí)，盡量避開(kāi)各公用管線，同時(shí)也可降低施工的難度，無(wú)法避開(kāi)時(shí)則須采取保護(hù)措施或改道。

2.3 探明工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

沿管線土層變化頻繁，必須了解土層的變化情況，加密勘探點(diǎn)，此外對(duì)于要經(jīng)過(guò)回填土地段的，需要提前加固處理，以免引起地表下沉。

3 科學(xué)的施工設(shè)計(jì)

依據(jù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和掌握的現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，加大工程設(shè)計(jì)的深度，主要是管道軸線和工作井的設(shè)計(jì)，以免施工過(guò)程中進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致影響施工進(jìn)度及增加工程投資。

3.1 涵管軸線的確定

涵管軸線應(yīng)當(dāng)順直，盡量減少折彎，以保證過(guò)水流量，減少水頭損失。在無(wú)法避免折彎時(shí)應(yīng)進(jìn)行流量計(jì)算，必要時(shí)用調(diào)整管徑來(lái)保證設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。要盡可能避開(kāi)煤氣管線、自來(lái)水管線、通訊管線、排污管線等地下管線。

同時(shí)盡可能避開(kāi)高層建筑物、景觀建筑和人防工程，以防止與樁基礎(chǔ)、管線沖突。嚴(yán)格按規(guī)范確定管道上層的覆土厚度，以減少施工時(shí)對(duì)上部建筑物的影響，同時(shí)保證施工人員的安全。

在與城市河道的整治規(guī)劃相匹配、與河道標(biāo)準(zhǔn)相匹配的同時(shí)，涵管管頂高程要在其他管線以下，但不宜過(guò)低，過(guò)低容易引起淤積。設(shè)計(jì)中需嚴(yán)格按規(guī)范確定涵管上層的覆土厚度減少施工期間對(duì)上部建筑物的影響，保證施工的順利進(jìn)行。如果管道上層的覆土厚度達(dá)不到規(guī)范要求，則須明確施工要求。

3.2 工作井的確定

工作井的位置應(yīng)選擇在整個(gè)管道軸線的合理位置上，一般離接收井的距離應(yīng)控制在 200m以內(nèi)，以便在施工時(shí)控制摩阻力和軸線偏差，避免布置多個(gè)中繼間，以提高施工效率和經(jīng)濟(jì)效益，并改善工作面上的工作環(huán)境，避免缺氧事故發(fā)生。單向頂進(jìn)時(shí)，宜將工作井的位置布置在下游一側(cè)，同時(shí)作為永久工程的組成部分。

選擇工作井的位置時(shí)應(yīng)考慮足夠的施工場(chǎng)地，良好的交通條件，并要與周圍建筑物保持一定的距離，以防止工作井施工時(shí)引起地面沉降影響周圍建筑物的安全和使用。預(yù)留距離的大小應(yīng)根據(jù)工作井深度、施工方法、地質(zhì)情況、周圍建筑物的結(jié)構(gòu)，按照有關(guān)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算確定。工作井的位置還應(yīng)避免布置在居民小區(qū)內(nèi)，以免施工噪音影響居民休息，導(dǎo)致施工矛盾，影響正常施工。

一般情況下工作井的結(jié)構(gòu)宜選擇矩形結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)尺寸要考慮管道的高程、管節(jié)的長(zhǎng)度、頂進(jìn)設(shè)備的安裝，如有折彎，則工作井設(shè)置在折彎處，且選擇圓形結(jié)構(gòu)以減小工作井的尺寸。工作井的大小除應(yīng)滿足頂進(jìn)要求外，還應(yīng)便于排水、出土和運(yùn)輸。

4 頂管的施工環(huán)節(jié)

在頂管施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制好以下環(huán)節(jié)：

4.1 洞口止水的處理

頂管工程中，為使管子能順利從工作井內(nèi)出洞，一般采取工作井預(yù)留洞口比管節(jié)外徑略大些（一般為 100mm）的方式，頂進(jìn)時(shí)此間隙需采取有效措施進(jìn)行封閉，否則地下水和泥砂就會(huì)從該間隙流到工作井內(nèi)，從而造成洞口上部地表的塌陷，甚至?xí)斐墒鹿?，殃及周圍的建筑物和地下管線的安全。

4.2 頂管軸線控制

頂管頂進(jìn)要按設(shè)計(jì)的軸線進(jìn)行。頂管軸線的控制是通過(guò)布設(shè)測(cè)量控制網(wǎng)，控制點(diǎn)應(yīng)設(shè)在不易擾動(dòng)，視線清楚，方便校核，易于保護(hù)處。頂管施工中管道內(nèi)的軸線測(cè)量，水平方向采用支導(dǎo)線法，標(biāo)高采用水準(zhǔn)路線。長(zhǎng)距離頂進(jìn)時(shí)，支導(dǎo)線精度會(huì)降低，須往返測(cè)量取平均值校正。

標(biāo)高可不往返測(cè)量，但應(yīng)定期復(fù)核，及時(shí)進(jìn)行糾偏。嚴(yán)格控制糾偏量，以減少糾偏對(duì)土體的擾動(dòng)而產(chǎn)生沉降。在土層變化區(qū)，要增加測(cè)量的頻率，尤其是在管頂土覆蓋層較小的情況下，既要增加測(cè)量次數(shù)，還要降低頂進(jìn)速度，控制出土量，以提高管道前進(jìn)的穩(wěn)定性，保證軸線不偏離。

4.3 注漿控制

管道的頂進(jìn)就是要最大限度地降低頂進(jìn)阻力，而降低頂進(jìn)阻力最有效的辦法是進(jìn)行注漿，注漿使管道外壁形成泥漿潤(rùn)滑套，從而降低了頂進(jìn)時(shí)的摩阻力。工具管的外徑比管子外徑的尺寸稍大一點(diǎn)，以降低管外壁摩阻力，這樣能使上層不直接壓在管體上，土層之間形成的空隙內(nèi)由壓入的泥漿作為中間介質(zhì)填充而起到支承介質(zhì)，這種方法更可以大大提高效率，并能維持一定的時(shí)間，從而足以頂進(jìn)一段相當(dāng)長(zhǎng)的管路，因此，中間介質(zhì)在頂管頂進(jìn)過(guò)程中具有潤(rùn)滑和支承兩大功能。

在已施工的工程中均以膨潤(rùn)土配制成觸變泥漿。在頂進(jìn)過(guò)程中要控制好注漿量、注漿壓力，過(guò)小起不到降低摩阻力的作用，還有可能引起地面凹陷；過(guò)大則會(huì)引起地面凸起，漿液冒出地面。頂進(jìn)結(jié)束后，應(yīng)立即進(jìn)行水泥漿置換，以填充管外觸變泥漿固結(jié)后體積縮小而產(chǎn)生的管外空隙。

4.4 抓好施工過(guò)程中的糾偏工作

當(dāng)機(jī)頭偏離設(shè)計(jì)軸線后，要及時(shí)進(jìn)行糾偏，糾偏的原則是勤測(cè)、勤調(diào)、微動(dòng)。糾偏工作的操作要點(diǎn)：要根據(jù)工具管本身已存在的斜率和軌跡，綜合分析，確定校正方案及糾偏量；糾偏操作必須在頂進(jìn)中進(jìn)行，嚴(yán)禁在停止頂進(jìn)時(shí)糾偏。

5 頂管安全控制盡管頂管施工作業(yè)面較小，但其是在地下施工，故必須強(qiáng)化施工人員的安全意識(shí)，做好安全預(yù)防措施，確保管道內(nèi)作業(yè)人員的安全、頂管安全，地上、地下建筑物和各類管線的安全。除常規(guī)安全要求外，必須做好以下工作。

5.1 做好管道通風(fēng)

頂管施工的地層一般會(huì)通過(guò)淤泥層，腐爛動(dòng)、植物體會(huì)在地下形成有毒氣體聚集體，危害施工人員的健康和生命，所以有人員在頂管內(nèi)操作的情況下，需要定時(shí)監(jiān)測(cè)管內(nèi)有毒氣體含量，采用通風(fēng)裝置予以解決。

5.2 確保連續(xù)施工

頂管在頂進(jìn)途中的停頓將會(huì)引起一系列不良后果（ 如頂力增大、設(shè)備損壞等），嚴(yán)重影響頂進(jìn)速度和質(zhì)量，因此必須確保連續(xù)施工。

5.3 加強(qiáng)對(duì)周邊建筑物和地下管線的安全保護(hù)

對(duì)周邊建筑物和地下管線主要是沉降控制。開(kāi)工前應(yīng)對(duì)在地表沉降影響范圍內(nèi)的地面建筑物，構(gòu)筑物和地下管線進(jìn)行調(diào)查，掌握其對(duì)沉降的適應(yīng)能力，制定合理的監(jiān)測(cè)和保護(hù)措施。對(duì)在沉降影響范圍內(nèi)的建筑物、構(gòu)筑物，必須進(jìn)行沉降和裂縫監(jiān)測(cè)。沉降觀測(cè)點(diǎn)要選擇能反映不均勻沉降的特征位置處，監(jiān)測(cè)的密度每日一到三次。對(duì)已有裂縫的建筑物或構(gòu)筑物，要量出裂縫的寬度和長(zhǎng)度，作好記錄，定時(shí)觀測(cè)有無(wú)變化情況。頂管施工時(shí)，沿頂管軸線要布置若干垂直于軸線的觀測(cè)斷面，掌握沉降情況。

6 總結(jié)

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，頂管技術(shù)在水利工程中得到了廣泛的應(yīng)用，使用頂管技術(shù)埋設(shè)管道可以防止道路交通堵塞以及對(duì)城市建筑物的破壞。在施工過(guò)程中，根據(jù)不同的地質(zhì)條件及設(shè)計(jì)要求，選用不同的頂管施工方法，正確選擇頂管機(jī)和配套輔助設(shè)備，控制好管線定位、掘進(jìn)速度，對(duì)于工程質(zhì)量來(lái)說(shuō)是非常關(guān)鍵的。

[1] 劉英華.頂管技術(shù)在湛河截流工程中的應(yīng)用 [J]. 中國(guó)科技信息,2008.

[2] 王名山，郇香層. 頂管技術(shù)在治污工程中的應(yīng)用[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2004.

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1007–6344（2015）01–0268–02