頂管施工技術(shù)在長距離水利管道工程中的應(yīng)用研究

季國慶

摘 要： 近年來，我國在水利水電工程建設(shè)領(lǐng)域進(jìn)行隧道建設(shè)方面取得了長足的進(jìn)步，收獲了豐富的工程建設(shè)經(jīng)驗與成果。水利隧道開挖過程中，沿線一般要穿越不同地層巖性、斷裂構(gòu)造等地質(zhì)單元，因此施工難度較大，采用人工掘進(jìn)根本不足以滿足施工要求，因此需要采用新型技術(shù)進(jìn)行施工。頂管技術(shù)是一種非開挖地下管道施工技術(shù)，通過采用液壓千斤頂?shù)仍O(shè)備，利用頂管工作井作為承壓后壁，將管道按設(shè)定方向、位置頂入土層中，以實現(xiàn)其工程性功能。這種方法能夠方便的穿越公路、鐵路、房屋、河流、山地等鋪設(shè)地下管道，機(jī)械化程度高，污染小，且對地面建筑與交通影響也小。因此，研究頂管技術(shù)在水利管道鋪設(shè)工程中的應(yīng)用對我國實力工程建設(shè)具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞： 頂管技術(shù);長距離管道;水利工程

【中圖分類號】TV672.2 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）05-0130-01

引言：頂管施工技術(shù)在不同地形條件下工作具有高度適應(yīng)性的特殊優(yōu)勢，能夠充分解決山區(qū)工程地質(zhì)條件與水文地質(zhì)條件復(fù)雜的情況。文章以某水利工程為例，深入研究頂管施工技術(shù)山區(qū)長距離引水隧洞工程建設(shè)中的應(yīng)用，研究發(fā)現(xiàn)：注漿減摩技術(shù)能夠有效提高頂管頂進(jìn)過程中的摩阻力，從而節(jié)約工程成本;頂管施工技術(shù)在水利工程長距離管道建設(shè)中具有高度適用性，不僅能夠克服現(xiàn)有技術(shù)受地形條件制約的局限性，更能夠提高工程施工精度與質(zhì)量效果。

1 泥水平衡頂進(jìn)技術(shù)與減摩注漿

泥水平衡頂管技術(shù)是通過泥水護(hù)壁成套，并在頂進(jìn)的過程中通過不斷注入一定壓力的泥水，以保持頂進(jìn)面的穩(wěn)定。泥水在壓力作用下能夠阻止形成隔膜，既能夠隔絕泥水的僅需深入，還能夠鞏固開挖面的穩(wěn)定性。泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)具有平衡效果好，施工速度快、對土質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、主體沉降控制好等特點，施工過程中地表最大沉降量可控制在20以內(nèi)，每天頂進(jìn)距離可達(dá)20m以上。管道軸線和標(biāo)高是用激光經(jīng)緯儀連續(xù)測量的，能做到及時糾偏。泥水平衡頂管精度較高，頂進(jìn)速度較快，且施工引起的地表沉降量小。頂管注漿作用機(jī)理是在管道外圍形成一個泥漿環(huán)套，泥漿套的好壞直接關(guān)系到減阻的效果。減阻泥漿在施工期間要求泥漿不失水、不沉淀，既要有良好的流動性又要有一定的稠度。施工中，在壓漿泉工具管尾部等處裝有壓力表，便于觀察，控制和調(diào)整壓漿壓力。在壓漿支管處的漿液壓力一般應(yīng)拉制略高于土體靜止土壓力。

2 工程概況

某引水隧洞工程全長1223.5m，頂管線路可分為3個頂程。隧洞入口地段地貌特征差異性大，地層巖性主要為白堊紀(jì)角礫巖，巖體裂隙強(qiáng)烈發(fā)育，巖石較破碎，裂隙相互貫通，因此地下水活動性較強(qiáng)。洞身段主要為淺埋土層，土層以砂質(zhì)土為主，含水量較大，此部分土層分布較均勻;出口段地形起伏較大，地層主要為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，巖體破碎，強(qiáng)度較低且?guī)r石裂隙面部分變色，透水性較差。因此，如何綜合考慮并解決水、土以及地層變化、節(jié)理發(fā)育等問題，是此次引水隧道工程的難點。

頂管技術(shù)具有優(yōu)良的地質(zhì)適應(yīng)性，因此經(jīng)過綜合設(shè)計考慮，本工程擬采用頂管施工技術(shù)進(jìn)行施工，管材采用“F”型鋼承口式鋼筋混凝土管，鋼套環(huán)接口，楔形加半圓形兩道橡膠圈密封。設(shè)置2座工作井和2座接收井，該工程頂管施工主要技術(shù)指標(biāo)如下表1所示。

3 頂管設(shè)計與施工工藝

3.1 注漿減摩

長距離水利管道工程采用頂管技術(shù)施工并配合減摩注漿技術(shù)時，注漿材料、注漿工藝以及注漿壓力等總多因素決定注漿減摩的最終效果。本工程采用鈉基膨潤土作為潤滑材料，并針對不同土層提出不同的觸變泥漿制作方案，將各種成分均勻攪拌使其充分吸水膨脹，直至成均勻漿。

3.2 頂管施工工藝

頂管施工工藝主要包括導(dǎo)軌安裝，洞口止水圈安裝，設(shè)備試運(yùn)行以及頂進(jìn)四個過程組成[1]，相關(guān)學(xué)者報告中已有詳細(xì)描繪，筆者不再贅述，文章將依據(jù)該工程難以把握的施工技術(shù)與工藝進(jìn)行說明。1）工作井設(shè)計與施工。選用鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)，工作井設(shè)計尺寸為L×W=8m×8m，護(hù)壁厚度為60，深度視不同工作井而異，其中工作井1深度H為8.0m，接收井2深度H為10.0m，工作井3深度H由總管壓送至各個補(bǔ)漿斷面上的注漿孔。不講定量按順序依次循環(huán)注壓進(jìn)行，每班應(yīng)有2-3次。

3.3 施工動態(tài)管理

長距離引水隧洞頂管施工技術(shù)嚴(yán)格遵循工程設(shè)計及相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行，認(rèn)真做好技術(shù)交底及每日監(jiān)測工作，緊密執(zhí)行PDCA的工程管理原則，對施工過程進(jìn)行動態(tài)的、高效的工程質(zhì)量以及進(jìn)度控制。尤其是施工期間，應(yīng)安排相關(guān)專業(yè)人員，對工具頭刀具的轉(zhuǎn)動、糾偏控制、壓力顯示、實時監(jiān)測。頂進(jìn)千斤頂后，嚴(yán)密觀察工作艙的壓力表，調(diào)節(jié)泥水平衡，保持工作艙內(nèi)工作壓力的穩(wěn)定，艙內(nèi)土壓力應(yīng)與迎面主動土壓力相干衡，被動土壓力過大，地面隆起;主動土壓力過大，地面沉陷，所以控制頂進(jìn)與出泥的速度相當(dāng)關(guān)鍵[2]。

結(jié)論：簡而言之，通過對某長距離引水隧洞工程中頂管技術(shù)的設(shè)計與施工工藝的深入研究，發(fā)現(xiàn)泥水平衡頂管施工技術(shù)應(yīng)用于水利工程管道建設(shè)中具有適應(yīng)土層多變和地下水位高以及擾動范圍小等優(yōu)勢。此外，頂管施工過程中通過采用減摩注漿技術(shù)，能夠有效減小頂進(jìn)阻力，延長頂進(jìn)距離。通過采用配合減摩注漿的頂管施工技術(shù)，可以減少中繼站數(shù)量與頂進(jìn)過程中的資源損耗，從而降低工程成本，提高了工程效益，對我國長距離水利管道工程建設(shè)具有重要的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 羅明華.小斷面輸水隧道施工安全管理存在的問題與對策[J].農(nóng)業(yè)科技與信息，2018（07）：118-119.

[2] 張偉，劉輝.頂管施工在水利管道工程中的確應(yīng)用研究[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2018（07）：88-90.