頂管法在灌區工程施工中的應用

季光武

（雙鴨山市水務局，黑龍江 雙鴨山155100）

當前，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設作用。而管道施工會面臨很多現實的問題，采用傳統的施工方法造成了較大的施工代價，尤其是對地面設施的影響，更是使得施工的順利進行要面臨很多現實的壓力。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和相關單位的高度認可。

1 頂管法施工概述

在一些工程建設項目中，需要進行管道系統的埋設作業，傳統的做法是將地表開挖到需要埋設的深度，放好管道后再進行填埋，這會造成較為嚴重的施工困難，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施進行開挖作業，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方式，尤其在灌區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，其通過頂管設備和相關技術的充分運用，可以形成施工的高度有效性，并確保了整個施工的質量。

從整個施工過程來看，頂管法主要是通過工作坑內預設的頂進設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，并按預先設計的角度和坡度將其其完全頂到土壤內需要的位置，然后將產生的土方即時運走，完成該管道的施工過程。當完成第一節管子的施工后，接著將第二節管道抵住第一節管道持續頂進，為此管道中間的銜接部分有很好的設計。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推力，將施工管道從一個工作坑內通過掘進設備穿透道接收坑內，再經過處理，將相關設備吊起，使得管道能夠依據工具管道或者掘進設備挖出的通道，進而被埋設在土壤下的兩個工作坑中。

2 頂管法在灌區工程施工中的應用

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

2.1 頂管法施工應用原理

利用頂管法進行管道施工的方式是在盾構方法施工基礎上發展而來的地下管道埋設施工方式，其最大的優勢就是不必對地表的面層進行開挖，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中的阻礙問題。采用頂管方式對管道進行施工，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

頂管法進行管道埋設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，才能最終確保整體施工的質量和效率，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，都可能造成整個施工難以達到預期的建設目標。為此，必須針對這三個平衡的具體表現形式，做好相應的處理，使得整個施工過程可以有效進行。

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性，這種適應性需要針對地質情況、環境條件與設計要求的具體內容，做好相應的適應調整。在技術選用方面，要挑選能夠滿足所有要求的施工方式，要按照地質調研數據的內容嚴格設計施工方案，并充分結合實際施工的經驗做法。通常情況下，針對灌區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格式機頭施工。采用這種機頭進行作業可以在頂進時利用氣壓的平衡完成對土壤當面壓力的處理，可以更有效穩定機頭的作業過程，并降低其對地表環境的破壞性影響。

2.2 頂管法施工技術及其工藝

采用頂管法進行管道埋設施工，其選擇的頂管技術包含了一些關鍵性的環節，只有將這些環節充分處理妥善，才能最終確保其整體的作業質量，并為最終工程建設效果奠定堅實的基礎。其大致可以歸納為四個方面，下面分別進行詳細說明。

（1）主頂選擇。主頂是整個施工作業的動力來源，其整體輸出功率對施工作業的質量以及作業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 噸以上的千斤頂設備，這些作為主頂的千斤頂其可以輸出的行程約為1.4 米。推動千斤頂工作的動力來源是幾臺油泵，在千斤頂的背面采用分壓環以及道木等方式將推力均勻施加在工作井部位，其前側則主要用于推動分壓環，通過頂鐵使得管節能夠向前頂進。制作分壓環的金屬材料必須達到一定程度的剛性標準，只有這樣，才能確保其可以與管端面的充分緊密的接觸，并能夠實現其自身無變形的施工要求。

（2）中繼間的設定。在進行長距離頂進施工時，會發生阻力大于頂力的情況，難以一次性完成頂進的距離，這時候需要在路途中間設置中繼間，通過分段接力的方式完成頂進作業。通常需要在機頭后設置一個中繼間，對設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。鋼殼體結構進行精加工，保證其在使用過程中不發生變形。中繼間殼體外徑與管節外徑相同，可減少土體擾動、地面沉降和頂進阻力。當管道頂通以后，拆除千斤頂及各種輔件，外殼與管節內壁之間的間隙用細石混凝土填充。

（3）接口控制技術。管節接口主要由外套環橡膠止水帶和軟土襯墊組成。鋼套環在加工處至現場運輸吊裝過程中不能變形，接口不損壞，以確保管節在對接過程中，橡膠帶不移位、不翻轉，確保管節的密封性。同時，鋼環套在進場前還必須做好防腐處理。軟木襯墊采用多層膠合板，將其夾于前后管節鋼套環間，以均勻管節間的相互作用力，減少整個接口的損壞。管道頂通后，管道須作內接口處理，將管節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。在長距離管道頂進過程中，必須采用注漿工藝，利用觸變泥漿套減少頂進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。觸變泥漿經攪拌后存入儲漿箱，通過注漿機經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施的影響，在很多領域都有非常廣泛的采用，尤其是灌區工程施工中，如果采用過去的開挖作業方式，那么地面土地將會因施工造成嚴重的生產阻礙。且這些管道施工可能會經常進行，只有通過頂管法的施工方式才能最終確保施工質量，降低施工的經濟成本和社會成本。通過不斷完善和發展頂管法的應用技術和工藝，能夠形成對整個施工最有效的促進效果，成為各方極為重視的施工技術，研究得到持續投入。