垂直頂升法在水利工程中的施工應用

譚婷婷

摘 要：水利工程是我國工業發展中的中重點之一。為確保我國水利工程的工業的總體發展水平，水利工程在施工過程中的質量和技術必須得到全面的保障。垂直頂升法是水利工程施工中的常用方法之一，由于其施工所需周期較短，對環境的污染較小等特點，受到了多數施工團隊的青睞。而對這項技術的科學和準確應用，也可以保證工程的完成質量，進而促進水利工程的整體完成水平，也能夠在為工程的施工團隊帶來良好的經濟效益的同時更好的服務社會。

關鍵詞：水利工程；垂直頂升法；施工應用

垂直頂升法，主要通過在已經建筑完成的管道內，運用液壓頂升的相關器材，使豎直的管道穿過施工土層的一項施工技術。在水利工程的管道出口施工過程中，運用這項技術，可以減少由于水浪的作用對施工造成的不良影響，并且能夠有效縮小工程所需的經費，施工效率非常高。本文將結合具體工作經驗，對垂直頂生法在水力工程施工過程中的具體應用進行簡要說明，希望能為我國水利工程的發展做出貢獻。

1 案例工程概述

本文所舉出的案例中的水利工程，其施工地點位于某一線城市的市中心地區。該工程的取水量大約為每秒鐘26立方米。工程中共有4臺機組，工程的總體裝機容量約為4480lw。這項工程的規模為國家標準定義中的中型水利工程規模。工程的主要組成成分包括泵站、輸水管道和工程中包括的建筑物等，其中，工程的輸水管道主要包括以下幾種。第一，管道的主要材料為鋼筋混凝土，總長約為486米，管徑約為350厘米。第二，管道材質為鋼材，總長約為106米，管徑340厘米。以及6根出水段管道，其主要材質為鋼材的豎直管。根據工程的實際情況要求豎直管的長度要達到140厘米，壁厚要達到2厘米。對于水利工程來說，豎直的出口段能夠保障城市水循環系統的正常運行和工作，也可以保障管內水循環系統中的水的質量，減少管道對水資源的不良影響。案例工程在具體施工過程中，選擇應用豎直鋼管的垂直頂升發施工，這將有效地提高人們的生活質量，帶來良好的社會效益。

2 工程地質條件

根據設計勘察資料，豎直鋼管施工區域地層自上而下分別為：素填土層、黏質粉土層、淤泥質粉質黏土層、含礫粉質黏土層、砂礫石層。豎直鋼管布置區段位于砂礫石層之上，穿越土層以含礫砂粉質黏土層為主，工程地質條件相對較好，但比較容易產生流沙。場區淺層存在地下水，屬孔隙潛水，其地下水位受大氣降水和地表徑流補給影響，水位年變幅度小。

3 施工工藝流程

單根豎直鋼管垂直頂升法施工的工藝流程為：豎直鋼管加固、頂升區水平鋼管及地基加固→頂升裝置就位→將第一節管節與頂蓋連接、在管節周圍設置止水裝置→頂升第一節→第一節到位后，固定管節，并設防回落措施→第二節及之后管節依次接入、依次頂升。當一根豎管的最后一個管節頂升結束后，將頂升裝置移到下一根豎管部位，進行下一根豎管的施工。全部豎管施工完成以后，拆除頂升裝置。

4 工程的施工工藝

施工工藝的全面與成熟，能保障工程整體的完成效率。為了使水利工程的使用能夠滿足人民的生活需要和社會正常運行的需要，施工團隊必須對施工工藝進行合理的完善。

4.1 鋼管加固

在豎管內部設環肋板、縱肋板加固，肋板板厚2.4厘米、板高24厘米；環肋板，沿管縱向每隔40厘米設一道；縱肋板，斜30°布置，沿管環向共布置12道。頂升開口部分，采用環梁加固法，環梁高度35.8～65厘米，寬度18厘米，環梁主材為2厘米厚鋼板。

4.2 頂升區水平鋼管及地基加固

在頂升區下方的水平鋼管內部設環肋板、縱肋板加固，肋板板厚2.4厘米，板高24厘米；環肋板，沿管縱向每隔1.07米設一道；縱肋板，斜30°布置，沿管環向共布置12道。

水平鋼管下方地基采用劈裂注漿加固，加固范圍角度為底部150°。注漿孔布置，沿縱向每5米設1排，每排沿環向均勻布孔3只，孔深3.5米。注漿漿液采用P·O32.5普通水泥配置，水灰比0.5∶1，水泥用量150kg/m3，漿液初凝時間1～2h，漿液注入率20%。注漿順序先下后上。注漿過程中采用水準儀監測水平管道，以防注漿時管道上抬變形。

4.3 頂升裝置布置

頂升裝置主要有：頂力支座平臺，包括龍門撐、龍門撐底座、直頂架等，主材為槽鋼、鋼板，焊接而成；100t千斤頂，行程40厘米，配KE30油泵車帶動。

4.4 頂升裝置的應力擴散設置

在水平鋼管的底部鋪設粗砂，在砂子上面放置底座擴散塊，將垂直頂升用的4個千斤頂放置于底座擴散塊上，使垂直頂升的反力均勻擴散。

4.5 頂升技術的使用

頂升技術是整個工程主要運用的技術手段。在頂升工作進行前，首先要對工程中底座及其他裝置的安裝情況進行嚴謹的檢查，要保證底座與頂管軸線始終處于垂直的狀態。應該使用水準尺和鉛錘組合的方式，仔細驗證底座的水平情況，如果達不到標準，必須及時采取相關措施對其糾正。直到反復測量完全無誤后，才可以啟用油泵車，進行頂升的具體操作。

在頂升的具體操作過程中，應對管節準確定位，使不同管道嚴密的完成工程所需的拼接工作，在對管節進行拼接時，技術人員應該熟練的運用焊接技術，焊接完成后，要對管節焊接部位進行相關的處理，以防止焊接部位生銹。為保證焊接的工作環境和焊接工作人員的健康，在焊接工作進行的過程中需要保持良好的空氣循環。之后再對管道進行頂升，并通過反復的循環，妥善的完成頂升工作。

4.6 頂升過程中的測量

頂升管節垂直度，采用在豎管悶板中央吊垂球進行測量核驗。頂升管頂標高，通過管底標高測量、頂升進尺進行推算，確保管頂標高符合設計要求。

5 施工效果

某年5月29日開始進行頂升施工準備，6月5日開始頂升第1根豎管，6月22日6根豎管全部頂升完畢，總歷時25d。其中正式頂升期為18d，平均每根豎管施工時間3d。施工速度快，工期短，符合合同工期要求。頂升施工期間，對水庫庫底的擾動小，不影響水庫的正常運行，對水質影響微乎其微，符合業主、設計的要求。頂升施工期間，監測結果顯示，水平管無變形、亦無明顯沉降，符合設計要求。設計對水平鋼管的沉降警戒值為：累計沉降為2厘米，沉降速率為0.3厘米/d（連續3d）。頂升施工期間，6根豎管均未出現漏水、滲水現象，止水結構設置滿足要求。頂升施工期間，6根豎管均無變形，豎直鋼管加固設置滿足要求。本工程設置4只100t千斤頂進行頂升推進，頂升過程未覺察有頂升困難現象，頂升裝置設置滿足要求。

結束語

水利工程是保證我國廣大居民正常生活的一項重要的社會工程。在施工過程中，施工團隊必須選用最合適的施工技術，以保證工程的高質量質量完成。而在近幾年我國的工業發展中，垂直頂升法由于其自身優勢，被各項工程廣泛應用，而且也取得了良好的應用效果，帶來了一定的社會效益。本文提到的案例中，對垂直頂升法有著較好的應用，希望其他工程在施工過程中，也能充分的借鑒其成功之處，改善其不足，從而取得更好的發展。

參考文獻

[1]《頂管施工技術及驗收規范》編委會.頂管施工技術及驗收規范（試行）[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2]馬保松，D.Stein，蔣國盛，等.頂管和微型隧道技術[M].北京：人民交通出版社，2004.

[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB50268-2008給水排水管道工程施工及驗收規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2009.