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、無需開挖土體等優(yōu)點(diǎn)，本文通過對(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直通飲水渠道以解決城市供水緊缺的問題，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。在施工過程中，這個(gè)頂推過程可以一直持續(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，通過各管節(jié)來傳遞，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始到結(jié)束的全過程，一般分為四個(gè)階段，第一階段是確定并開挖工作井和接收井，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。回填時(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

頂管施工技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)、高效施工技術(shù)，具有無需要挖、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)方面得到越來越廣泛的應(yīng)用。結(jié)合響水潭水庫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)及施工過程的控制方法，解決了輸水輸水管線施工中存在的問題。

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