論證輸水管線的頂管施工技術(shù)及應(yīng)用

摘 要：頂管施工具有成本低、施工方便、無(wú)需開(kāi)挖土體等優(yōu)點(diǎn)，本文通過(guò)對(duì)頂管施工技術(shù)原理及不同種類頂管施工技術(shù)的工程適應(yīng)性的研究，指出頂管施工的關(guān)鍵技術(shù)及管理控制方法。

關(guān)鍵詞：輸水管線；頂管施工；應(yīng)用

頂管施工技術(shù)的最早應(yīng)用是古羅馬人民將木制的管道從地下穿過(guò)直通飲水渠道以解決城市供水緊缺的問(wèn)題，現(xiàn)代頂管施工技術(shù)是由美國(guó)在修建鐵路下穿管道時(shí)創(chuàng)新的一種新型施工工藝，由于頂管施工具有成本低、施工方便的優(yōu)點(diǎn)，其后在全世界范圍內(nèi)得到大規(guī)模應(yīng)用，我國(guó)從1953年對(duì)頂管施工技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用與研究，也取得了不少成果。隨著我國(guó)城市建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，頂管施工技術(shù)在交通、水利、市政建設(shè)方面得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

一、頂管施工技術(shù)及特點(diǎn)

（一） 頂管施工技術(shù)及原理

頂管施工技術(shù)是在土中用頂進(jìn)設(shè)備對(duì)地下管道或隧道施工中進(jìn)行的一種非開(kāi)挖施工技術(shù)。頂管施工時(shí)首先要確定頂壓坑的位置，并在其中架設(shè)支座和頂進(jìn)裝置，依靠支座后座的反力推進(jìn)頂進(jìn)裝置將預(yù)制的管節(jié)頂入土層中，隨著管節(jié)的完全推進(jìn)，安放下一節(jié)管后繼續(xù)推進(jìn)，直至到達(dá)接收井，完成推進(jìn)工作后排出和運(yùn)走擠出的土體。在施工過(guò)程中，這個(gè)頂推過(guò)程可以一直持續(xù)，理論上可以推頂任意長(zhǎng)度的管節(jié)，也成為超長(zhǎng)管施工的一種方法。但實(shí)際工程施工中，頂進(jìn)裝置產(chǎn)生的頂推力是由支座提供的反力提供，通過(guò)各管節(jié)來(lái)傳遞，因此長(zhǎng)頂管施工中，支座后方的土體和管節(jié)都需具備足夠的承載能力。

（二） 頂管技術(shù)分類與特點(diǎn)

由于頂管施工技術(shù)的大量應(yīng)用，在實(shí)際工程施工中，存在很多種類的頂管施工裝置與技術(shù)。按照頂管材質(zhì)的不同，分為鋼筋混凝土管和鋼管以及其它材質(zhì)的頂管；按照頂管直徑可以分為大、中、小三種口徑的頂管，大型頂管的直徑在2m以上，中型頂管的直徑在0.9～2m之間，大型頂管的直徑在0.9m以下；按照頂進(jìn)軌跡可以分為直線、曲線兩種方式；根據(jù)頂管的總長(zhǎng)可分為普通頂管和長(zhǎng)距離頂管；根據(jù)頂管掘進(jìn)機(jī)的作業(yè)形式的不同，可以分為手掘式頂管、擠壓式頂管、機(jī)械式頂管等多種形式。常用的機(jī)械式頂管結(jié)構(gòu)形式多樣，還可以分為泥水式、泥漿式、土壓式和巖石式等四種方式，其中泥水式和土壓式是為常用的兩種方式。

頂管施工技術(shù)的種類繁多，應(yīng)用范圍也很廣泛，幾乎可以適用于所有類型的土質(zhì)，但由于土質(zhì)、施工工藝和要求的不同，實(shí)際施工中還需要結(jié)合工程的具體情況選擇合理的施工方法，從而達(dá)到事半功倍的效果。一般情況下，擠壓式頂管適用于覆土較厚的軟粘土；手掘式頂管適用于砂土、粘土等具有一定自立成型的土；機(jī)械式頂管也可以適用于從淤泥質(zhì)土到砂礫層的所有土質(zhì)，若采用其他輔助施工措施適用范圍則更為廣泛。

頂管施工技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛，具有無(wú)需要挖、推進(jìn)速度快、施工不受氣候影響、施工對(duì)周圍環(huán)境影響小、施工人員少等優(yōu)點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)、高效施工技術(shù)。

二、輸水管線的頂管施工技術(shù)及控制

（一）輸水管線頂管施工的關(guān)鍵技術(shù)

輸水管線頂管施工是從工程施工開(kāi)始到結(jié)束的全過(guò)程，一般分為四個(gè)階段，第一階段是確定并開(kāi)挖工作井和接收井，第二階段是頂進(jìn)裝置和工具管的安裝，第三階段是管節(jié)加長(zhǎng)與頂管推進(jìn)；第四階段是在接收井接收管節(jié)，貫通管道全線。這四個(gè)階段中第一、第二階段在整個(gè)施工中最為重要，關(guān)系到輸水管線頂管施工工程的效率。

工作井和接收井的選擇是輸水管線頂管施工的基礎(chǔ)，也是頂管順利推進(jìn)和接受的關(guān)鍵。工作井和接收井的選擇要盡量避開(kāi)不利于頂管施工作業(yè)場(chǎng)所，以減少施工中不可預(yù)知的事故，還需結(jié)合實(shí)際工程特點(diǎn)，合理選擇工作井的形狀、結(jié)構(gòu)類型和選址等，以方便工程施工和縮短工期。

在頂管階段，對(duì)頂管施工工藝的選擇尤為重要，對(duì)其合理選擇關(guān)系到工程的進(jìn)展速度。頂管頂進(jìn)方式的選擇應(yīng)結(jié)合工程具體情況，從技術(shù)、安全、經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行分析比較，充分發(fā)揮各種頂管施工技術(shù)的優(yōu)越性。首先，頂管施工前要詳細(xì)了解工程施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)、水位、建筑物等情況；然后，根據(jù)工程的具體情況從施工技術(shù)的角度出發(fā)，選擇合適的管徑和頂管方式。

（二） 輸水管線頂管施工的管理與控制

輸水管線頂管施工前要對(duì)施工圖的管線控制點(diǎn)的高程依據(jù)《給水排水管道工程施工技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行復(fù)測(cè)，以保證施工管節(jié)安放位置的準(zhǔn)確。為了保證工作井的穩(wěn)定與施工安全，一般需要對(duì)工作井周圍采用混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)。在工作平臺(tái)的構(gòu)建前需要對(duì)工作井的場(chǎng)地進(jìn)行整平處理，然后工字鋼主粱搭建平臺(tái)，各主粱采用焊接工藝進(jìn)行滿焊，工作支架底部設(shè)置支點(diǎn)并焊接防滑擋托，為保證施工安全，還需在工作井四周圍設(shè)置安全護(hù)欄。頂管支座的設(shè)置要垂直于頂管的中心線，并以足夠厚的鋼板來(lái)提供頂管推進(jìn)的作用力，以便均勻地推進(jìn)管節(jié)。

為防止工作井口部邊緣土體的坍塌，需要沿洞口周邊土體注入水泥漿。采用鋼制帶調(diào)向的工具管，可以有效地防止土體或巖體松散，而且可以進(jìn)行推經(jīng)方向的微調(diào)，保證輸水管線頂管推進(jìn)過(guò)程中的質(zhì)量。為提高頂管施工的效率常常在管壁與土體的縫隙間注入觸變泥漿，以土體對(duì)管壁的阻力。

在完成對(duì)管節(jié)的頂管施工后，需要對(duì)工作井、接收井及管溝進(jìn)行回填?；靥顣r(shí)需先清理井內(nèi)雜物，然后采用具有最佳含水量和最大干密度的土體進(jìn)行分層回填并壓實(shí)并保證回填土的壓實(shí)度滿足要求。

因此，在輸水管線頂管施工的過(guò)程中需針對(duì)實(shí)際工程特點(diǎn)，按照預(yù)防為主的原則，做好管線控制點(diǎn)測(cè)量工作，并對(duì)采購(gòu)的鋼筋、水泥等原材料進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，并做好工作井、接收井的回填工作，確保施工中的每道工序都能符合施工要求。

三、結(jié)語(yǔ)

頂管施工技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)、高效施工技術(shù)，具有無(wú)需要挖、推進(jìn)速度快、施工不受氣候影響、施工對(duì)周圍環(huán)境影響小、施工人員少等優(yōu)點(diǎn)，在交通、水利、市政建設(shè)方面得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。結(jié)合響水潭水庫(kù)輸水輸水管線工程的具體實(shí)踐，研究了頂管施工技術(shù)特點(diǎn)及施工過(guò)程的控制方法，解決了輸水輸水管線施工中存在的問(wèn)題。

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