特殊地質環(huán)境下的人工頂管施工技術

胡必成

摘 要：文章以曾坑水庫為背景，基于其特殊地質，提出了人工頂管施工方案，對頂進施工技術進行了具體的探討，擺脫了傳統(tǒng)方式下頂管遇石層無法施工的缺點。

關鍵詞：特殊地質 人工頂管 工作井

在工程要求逐步提高的背景下，頂管施工技術被提出并逐步應用于特殊地質環(huán)境下，它可以良好的穿越地面建筑物，且不會對地下管線等設施造成影響。在曾坑水庫工程中，則引入了頂管施工技術，基于穩(wěn)定高效的方式穿越特殊地質，明顯降低了對周邊環(huán)境的干擾。

1.工程概況

在曾坑水庫工程中采用了人工頂管施工技術，在相應的施工區(qū)域內使用了2m高的彩色鋅瓦錦進行了封閉處理，同時在路面設置了具有警示意義的標志牌，在夜間環(huán)境下還配置了警示燈。工程主干線采用的是380V三相五線制電源，由此滿足各類設備的用電需求；為了實現(xiàn)照明效果，還采用了12V交流電源進行供電。

2.人工頂管施工方案

2.1頂進設備

千斤頂：在整個掘進頂管施工過程中，千斤頂是極為重要的設備，本工程中采用的是規(guī)格為500t的液壓千斤頂，數(shù)量以2臺為宜。在施工過程中千斤頂需要與管體中心線相一致，所產生的頂合力以及管壁所形成的反作用力點需要共處于一條軸線上，由此起到控制頂進偏差的效果。施工中管上半部分的管壁不可避免會有土壁產生縫隙，此時需要控制好千斤頂?shù)闹c，即需要設置在管垂直直徑的1/4～1/5區(qū)域。

高壓油泵：在電動機的作用下促使油泵運行，使用到的注塞泵型號為ZB-500，要求其額定壓力達到62MPa水平。

頂鐵：頂鐵可以起到傳遞與分散頂力的作用，由此避免變形現(xiàn)象，同時移動也更為靈活。

應在工作坑上設置一個具有活動性的工作平臺。搭設材料需要使用到30號工字鋼，在此基礎上鋪設邊長為15cm的方木材料。應在工作坑的井口位置配置一個滑動平臺，由此滿足吊土施工的需求。起重架需要設置在工作平臺上，并配置卷揚機設備。使用彩瓦對工作棚進行覆蓋處理。由此避免外界條件的影響。關于頂管的各道工藝可見圖1。

2.2工作井

（1）工作坑的布置。頂管施工需要建立在工作坑的基礎之上，工程中需要注重工作坑的選址，主要原則有：①對于單向頂進，此時應設置在管道的下游位置；②綜合分析所在區(qū)域的地形與土質，尋找是否存在可利用的原樣土；③控制好工作坑與周邊管線等設施的間距；④挑選在距離水、電源相對較低的區(qū)域；⑤所設置的工作坑不可對地面交通造成影響。

（2）工作井施工。由于開挖面周邊車輛流較大，因此在進行工作井開挖施工時有必要采取擋土措施。于本工程而言，采用的是拉森鋼板樁施工的形式，基于自上而下的原則進行開挖作業(yè)，當達到一定高度后應隨即設置圍檁支護。

（3）工作坑基礎加固。綜合參考土質以及管重等因素，由此對工作坑基礎進行加固處理，進一步提升工作坑底的穩(wěn)定性，此舉也可以避免管頂進過程中出現(xiàn)大偏差現(xiàn)象。以級配碎石為基礎材料，當所在的工作坑基底表現(xiàn)為松軟土質時，則需要使用到C25混凝土材料做進一步封底處理，所得到的厚度以20cm為宜。應在井內施工出一個集水坑，要求其三邊長度均為50cm，內部使用磚材進行砌筑，在此基礎上使用水泥砂漿進行抹面。

（4）工作坑導軌設置。以導管的中心線為基準，在此基礎上設置導軌。導軌安裝必須具有足夠的牢固性，同時不可對管子頂進作業(yè)造成任何影響?？傮w來說，導軌安裝必須建立在管中心、高程以及坡度不受影響的基礎之上。

3.頂進施工技術

3.1出土與頂進

對工作坑內的相關設備進行安裝，隨后對設備運行狀態(tài)做以深度檢查，在確保無誤后方可進行出土與頂進處理。具體來說，應將管子就位于導軌處，而后安裝頂鐵，在此基礎上對管中心以及管底標高進行測量，當達到工程標準后方可在管前端進行取土處理，當鑿開護壁后便可展開后續(xù)的進洞施工；管體進洞不可急于求成，由于管體外壁與土體之間往往會存在縫隙，因此必須要做好封堵工作，由此避免泥漿滲漏到工作坑的現(xiàn)象。

3.2頂進施工

在千斤頂設備的作用下進行頂進，從而將管子持續(xù)向前推進，具體流程如下：

（1）做好頂鐵的安裝工作，對管前端的掏挖長度進行檢測（通常情況下≤30cm），當達到指定長度后便可啟動油泵，此時千斤頂進油，受活塞行程的影響可以將管向前推進一段距離。

（2）油泵暫停運行，隨即打開控制閥，此時千斤頂處于回油狀態(tài)，活塞做出回縮動作。

（3）基于上述工藝進行反復操作。

（4）將頂鐵卸下，完成下管處理后需要接入下一節(jié)管；整個過程中集水坑可以起到高效的集水效果，在泵的作用下排出地面。

基于人工頂進的方式進行施工，應考慮到管內的實際工作情況，并采取如下措施：

（1）由于管內濕度較大，出于安全方面的考慮采用的是低壓照明的方式，應在管體右上角安裝燈泡，規(guī)格以12V、60W為宜。

（2）頂管通風是極為重要的問題，由于頂進施工所需的時間普遍較長，因此必須確保管內具有足夠的氧氣；對此，通風措施必不可少，它是確保施工人員健康的必要保障。

在文章所探討的工程中，管道長度相對較短，因此宜鼓風式通風的方式為宜，使用小型風扇即可。在施工之前必須進行通風，借助于鳥類或是相關檢測設備明確井內的氣體情況，在足夠安全后方可展開后續(xù)施工。

3.3減阻潤滑

觸變泥漿是極為關鍵的施工材料，它需要從第一節(jié)管注漿孔進行壓入處理，由此得到厚度為15mm的泥漿套，在此基礎上以6～8m為間距設置出另一個補漿孔，由此確保頂管可以在所得到的泥漿套中順利滑行。需要使用到膨潤土、燒堿以及水這3大材料，對應配比應達到1：0.05：4.5的標準，在條件允許的情況下出于提升材料質量的目的可以加入適量的外加劑。嚴格控制灌漿速度，需要與頂進速度相適應，由此提升管壁空隙的充盈度，在施工中密切關注泥漿情況，不允許出現(xiàn)跑冒漿現(xiàn)象。

3.4排土和泥土外運

以出土量為基準，在此基礎上確定合適的頂進速度，應用即挖即頂?shù)脑瓌t，由此避免塌方現(xiàn)象。在頂進過程中，一旦出現(xiàn)摩擦力過大的情況時則需要采取邊壓觸變泥漿邊頂進的方式進行施工。當結束一個階段的頂進作業(yè)后，應將與照明以及通風有關的管線拆除，在此基礎上吊入下一管段并配套相應基礎設施。

4.結束語

綜上所述，人工掘進頂管施工技術具有高度可行性，其可以良好地在特殊地質下進行施工。實際結果表明，此技術無論是技術層面還是經濟層面都可以發(fā)揮出巨大的作用，值得推廣應用。

參考文獻：

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