頂管法在灌區(qū)工程施工中的應(yīng)用

季光武

（雙鴨山市水務(wù)局，黑龍江 雙鴨山155100）

當(dāng)前，管道施工是非常普遍存在的一種施工方式，通過管道可以形成一些重要的輸運通道，完成其作為通道的預(yù)設(shè)作用。而管道施工會面臨很多現(xiàn)實的問題，采用傳統(tǒng)的施工方法造成了較大的施工代價，尤其是對地面設(shè)施的影響，更是使得施工的順利進(jìn)行要面臨很多現(xiàn)實的壓力。采用頂管法可以很好地解決這些問題，通過采用該方法不但能夠降低實際的施工成本，在施工的便捷性方面也有巨大的提升，因此，該方法也得到了施工企業(yè)和相關(guān)單位的高度認(rèn)可。

1 頂管法施工概述

在一些工程建設(shè)項目中，需要進(jìn)行管道系統(tǒng)的埋設(shè)作業(yè)，傳統(tǒng)的做法是將地表開挖到需要埋設(shè)的深度，放好管道后再進(jìn)行填埋，這會造成較為嚴(yán)重的施工困難，采用頂管法可以很好地解決該問題。頂管法是目前管道埋設(shè)施工比較普遍采用的方式，該施工方法可以避免對路面等地面設(shè)施進(jìn)行開挖作業(yè)，能夠最大限度降低施工的難度和成本，是目前較為普遍采用的一種施工建設(shè)方式，尤其在灌區(qū)施工中得到非常廣泛的運用。頂管法是對管道施工的一種罪常用的非開挖施工形式，其通過頂管設(shè)備和相關(guān)技術(shù)的充分運用，可以形成施工的高度有效性，并確保了整個施工的質(zhì)量。

從整個施工過程來看，頂管法主要是通過工作坑內(nèi)預(yù)設(shè)的頂進(jìn)設(shè)備所形成的巨大頂力，使得其可以抵消管道與土壤之間的摩擦阻力，并按預(yù)先設(shè)計的角度和坡度將其其完全頂?shù)酵寥纼?nèi)需要的位置，然后將產(chǎn)生的土方即時運走，完成該管道的施工過程。當(dāng)完成第一節(jié)管子的施工后，接著將第二節(jié)管道抵住第一節(jié)管道持續(xù)頂進(jìn)，為此管道中間的銜接部分有很好的設(shè)計。整個工作的原理主要是考慮利用主頂油缸以及各個管道間以及中繼間等形成的持續(xù)推力，將施工管道從一個工作坑內(nèi)通過掘進(jìn)設(shè)備穿透道接收坑內(nèi)，再經(jīng)過處理，將相關(guān)設(shè)備吊起，使得管道能夠依據(jù)工具管道或者掘進(jìn)設(shè)備挖出的通道，進(jìn)而被埋設(shè)在土壤下的兩個工作坑中。

2 頂管法在灌區(qū)工程施工中的應(yīng)用

總的來說，頂管法在灌區(qū)工程施工中被廣泛采用，灌區(qū)需要建設(shè)數(shù)量較多的水管以滿足實際生產(chǎn)灌溉的需要，這些灌溉基礎(chǔ)設(shè)施如果采用露天的方式，會造成地表資源的浪費，而埋設(shè)管道也可能因為施工難度的問題，而在頂管法的設(shè)計中可以很好地解決這些現(xiàn)實的困難問題。通過頂管法，可以使得這些管道在不進(jìn)行過大的施工現(xiàn)場破壞效果之下，也能很好地將管道埋設(shè)在所需的位置。同時，還要針對頂管施工所遇到的各種現(xiàn)實問題，進(jìn)行有效地處理，以滿足整個施工生產(chǎn)的現(xiàn)實要求。

2.1 頂管法施工應(yīng)用原理

利用頂管法進(jìn)行管道施工的方式是在盾構(gòu)方法施工基礎(chǔ)上發(fā)展而來的地下管道埋設(shè)施工方式，其最大的優(yōu)勢就是不必對地表的面層進(jìn)行開挖，仍然可以有效穿越各種障礙物，包括鐵路、公路、地面建筑物、河流、地下管線等，都可以通過頂管法的操作克服其建設(shè)中的阻礙問題。采用頂管方式對管道進(jìn)行施工，需要充分依賴主頂油缸與施工管道存在的中繼間形成的施工效力產(chǎn)生推力，推動整個施工的過程完成。其施工示意圖可如圖所示。

頂管法施工示意圖

頂管法進(jìn)行管道埋設(shè)施工需要注重三個方面的平衡問題，只有這三方面的平衡實現(xiàn)，才能最終確保整體施工的質(zhì)量和效率，這三個平衡分別為：氣壓、泥水、土壓的施工平衡。這三個平衡中的任何一個平衡不能有效實現(xiàn)，都可能造成整個施工難以達(dá)到預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)。為此，必須針對這三個平衡的具體表現(xiàn)形式，做好相應(yīng)的處理，使得整個施工過程可以有效進(jìn)行。

整個施工中需要尤其注重的一個突出問題就是施工的適應(yīng)性，這種適應(yīng)性需要針對地質(zhì)情況、環(huán)境條件與設(shè)計要求的具體內(nèi)容，做好相應(yīng)的適應(yīng)調(diào)整。在技術(shù)選用方面，要挑選能夠滿足所有要求的施工方式，要按照地質(zhì)調(diào)研數(shù)據(jù)的內(nèi)容嚴(yán)格設(shè)計施工方案，并充分結(jié)合實際施工的經(jīng)驗做法。通常情況下，針對灌區(qū)的土壤特點以及施工工程項目情況，頂管方法機頭大多選用氣壓平衡網(wǎng)格式機頭施工。采用這種機頭進(jìn)行作業(yè)可以在頂進(jìn)時利用氣壓的平衡完成對土壤當(dāng)面壓力的處理，可以更有效穩(wěn)定機頭的作業(yè)過程，并降低其對地表環(huán)境的破壞性影響。

2.2 頂管法施工技術(shù)及其工藝

采用頂管法進(jìn)行管道埋設(shè)施工，其選擇的頂管技術(shù)包含了一些關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)，只有將這些環(huán)節(jié)充分處理妥善，才能最終確保其整體的作業(yè)質(zhì)量，并為最終工程建設(shè)效果奠定堅實的基礎(chǔ)。其大致可以歸納為四個方面，下面分別進(jìn)行詳細(xì)說明。

（1）主頂選擇。主頂是整個施工作業(yè)的動力來源，其整體輸出功率對施工作業(yè)的質(zhì)量以及作業(yè)效率有著非常重要的影響。通常情況下，會選擇4 臺推力為200 噸以上的千斤頂設(shè)備，這些作為主頂?shù)那Ы镯斊淇梢暂敵龅男谐碳s為1.4 米。推動千斤頂工作的動力來源是幾臺油泵，在千斤頂?shù)谋趁娌捎梅謮涵h(huán)以及道木等方式將推力均勻施加在工作井部位，其前側(cè)則主要用于推動分壓環(huán)，通過頂鐵使得管節(jié)能夠向前頂進(jìn)。制作分壓環(huán)的金屬材料必須達(dá)到一定程度的剛性標(biāo)準(zhǔn)，只有這樣，才能確保其可以與管端面的充分緊密的接觸，并能夠?qū)崿F(xiàn)其自身無變形的施工要求。

（2）中繼間的設(shè)定。在進(jìn)行長距離頂進(jìn)施工時，會發(fā)生阻力大于頂力的情況，難以一次性完成頂進(jìn)的距離，這時候需要在路途中間設(shè)置中繼間，通過分段接力的方式完成頂進(jìn)作業(yè)。通常需要在機頭后設(shè)置一個中繼間，對設(shè)備的前殼體與前接管連接，后殼體與后接管連接，前后殼體間為承插式連接，兩者間依靠橡膠止水帶密封，防止管道外水土和漿液倒流入管道內(nèi)。鋼殼體結(jié)構(gòu)進(jìn)行精加工，保證其在使用過程中不發(fā)生變形。中繼間殼體外徑與管節(jié)外徑相同，可減少土體擾動、地面沉降和頂進(jìn)阻力。當(dāng)管道頂通以后，拆除千斤頂及各種輔件，外殼與管節(jié)內(nèi)壁之間的間隙用細(xì)石混凝土填充。

（3）接口控制技術(shù)。管節(jié)接口主要由外套環(huán)橡膠止水帶和軟土襯墊組成。鋼套環(huán)在加工處至現(xiàn)場運輸?shù)跹b過程中不能變形，接口不損壞，以確保管節(jié)在對接過程中，橡膠帶不移位、不翻轉(zhuǎn)，確保管節(jié)的密封性。同時，鋼環(huán)套在進(jìn)場前還必須做好防腐處理。軟木襯墊采用多層膠合板，將其夾于前后管節(jié)鋼套環(huán)間，以均勻管節(jié)間的相互作用力，減少整個接口的損壞。管道頂通后，管道須作內(nèi)接口處理，將管節(jié)間的膠合板鑿至同樣深度，并用瀝青彈性嵌縫膏或水泥砂漿抹平。

（4）注漿工藝。在長距離管道頂進(jìn)過程中，必須采用注漿工藝，利用觸變泥漿套減少頂進(jìn)過程中管壁與土體之間的磨擦力，并填充流失的土體，減少土體變形、沉降和隔水。觸變泥漿經(jīng)攪拌后存入儲漿箱，通過注漿機經(jīng)管道輸送至混凝土管注漿孔，注入土體形成泥漿套。

綜上所述，頂管法可以最大限度避免管道施工對整個地面設(shè)施的影響，在很多領(lǐng)域都有非常廣泛的采用，尤其是灌區(qū)工程施工中，如果采用過去的開挖作業(yè)方式，那么地面土地將會因施工造成嚴(yán)重的生產(chǎn)阻礙。且這些管道施工可能會經(jīng)常進(jìn)行，只有通過頂管法的施工方式才能最終確保施工質(zhì)量，降低施工的經(jīng)濟成本和社會成本。通過不斷完善和發(fā)展頂管法的應(yīng)用技術(shù)和工藝，能夠形成對整個施工最有效的促進(jìn)效果，成為各方極為重視的施工技術(shù)，研究得到持續(xù)投入。