圓管涵頂推法施工在工程建設中的應用

武效玲

(山西施宇公路工程質量監測有限公司，山西 大同 037006)

在公路工程建設中，圓管涵作為農村農田灌溉和路面排水導流起到極大的作用。但遇到圓管涵要下穿過既有公路、鐵路路基等施工的情況，施工難度很大。既要保證交通暢通，不能因施工造成阻塞，又要順利完成施工任務。頂推施工不失為一種比較理想的施工方法。

1 頂推法施工的分類、優點

頂推法施工按頂推力的施加位置不同，一般分為單點頂推法和多點頂推法。單點頂推法適用于頂進管不是很長、管徑不是很大，重量相對較輕的管體；多點頂推法適用于頂進管較長、管徑較大的受土體摩阻力大的管體。

單點頂推的優點是：1)頂推設備簡單，可利用預應力張拉或者頂進施工的設備；2)由于是單點施力，無需千斤頂同步啟動、同步運行等，操作控制系統簡單。

多點頂推的優點是：1)由于各道管節上都要安裝頂推千斤頂，相對土體摩阻力會小一些；2)各道管節上所需的千斤頂噸位較小一些。

2 圓管涵頂推法施工工藝

2.1 施工流程

施工前準備工作→施工放線→開挖頂推施工作業坑→施工作業坑硬化→澆筑頂推背墻→施放中線→圓管就位→頂推設備就位→頂推施工→圓管涵進出水口施工。

2.2 頂推力計算

根據所頂推的圓管自重荷載、施工荷載、預定的頂推施工方案，以及通過試驗所得圓管與土體的摩擦力系數，計算出施工過程中所需的頂推力，以確定頂推施工所需的千斤頂規格、型號和數量。

頂推力F可用下式計算所得：

F=N(μ±i)K1。

其中，F為頂推力；N為頂推總重力，kN；μ為靜摩擦系數;i為頂推坡度修正系數；K1為安全系數，通常可取1.2。

2.3 設備選擇

通過計算出來的頂推力，參照表1選擇適合的千斤頂。

實際頂推力不應小于計算頂推力的2倍(見表1)。

表1 頂推設備選擇表

2.4 頂推作業坑及背墻的施工

在路兩側選取較平整的一側，沿圓管涵中線、邊線開挖出一個長方形的坑，開挖深度參照設計圖紙要求的流水面底標高。開挖長度、寬度應參照圓管直徑、長度以及施工操作人員的數量，并且考慮留出施工時的富余空間。施工作業坑是頂推施工重要的工作場地，可以說頂推作業全部在此完成。背墻的澆筑、頂推設備千斤頂的安放、圓管的安放及人員操作等都在這一場地，所以要求坑底硬化、坑四周土體的硬化或圍擋必須保證穩固，而且坑底硬化要保證一定的厚度。背墻是承受千斤頂反作用力壓力的重要結構體，其強度和堅固性要能夠承受千斤頂的反作用力。在硬化混凝土的坑底上牢固安放兩根槽鋼或鋼軌，作為頂推圓管的導向，而且大大減小圓管與坑底的摩擦力，有利于頂推作業的順利進行。

2.5 頂推施工

當背墻的混凝土達到一定強度即可進行頂推施工，頂推施工前，先在鋼筋混凝土墻的預留圓孔處將土體挖出一定深度的圓洞，深度視土質而定。將挖出的土運到圓管外倒掉，將圓管放置在導軌上，在頂推設備前后放置木塊，以防止因施力而打滑。千斤頂頂推圓管施力的位置需在圓管下半部，即圓管外徑的1/3～1/4處。若頂推作用點偏高，往往會出現隨著頂推不斷施力而使圓管向下傾斜。開啟頂推設備，將圓管緩緩頂推進入路基，如果圓管內徑能容下一個人進入，就派人進入圓管，把頂進前端的土挖出一定深度并將土運出管外。調整千斤頂的支承長度，再次開啟頂推設備將圓管頂入。如此反復數次，直至將圓管全部頂入到設計位置。

2.6 頂推圓管涵施工質量

頂推圓管涵施工質量應符合表2的規定。

表2 施工質量控制表

3 頂推法施工應符合的規定

3.1 地基

1)頂推施工作業前，應根據地質條件和涵洞上部既有建筑的結構安全要求，采取必要的支擋圍護和地基加固措施，保證在頂推施工中，涵洞本身所涉建筑及周邊結構的安全。

2)施工作業坑的基底承載力應能滿足頂入圓管的要求，如果不滿足應加固處理。

3.2 施工作業坑

1)需頂入路基兩側的任一側都可作為施工作業坑的選擇場地。開挖時應根據其地形土質及施工需要確定，施工作業坑的邊緣距既有公路、鐵路及其他建筑物必須留有足夠的距離，確保施工不對其造成擾動和施工安全。

2)施工作業坑內圓管下墊的鋼軌或墊板中心線必須與圓管涵中心線在同一條線上，所墊物表面應平整光滑，底面應粗糙抗滑，以有利于圓管的頂進。調整其前高后低，坡度宜為0.2%～0.5%的仰坡，視作業坑內的地基承載力而定。承載力大取小值，承載力小取大值，以防止在頂進過程中圓管栽頭。用白灰粉準確劃出圓管外緣線，以控制在頂進過程中圓管的偏位尺寸。

3)所處施工作業坑內的背墻承受頂推設備反作用力的承載力要滿足要求。邊坡保證足夠穩定，防止滑落坍塌，給施工造成不必要的影響。

4 注意事項

1)頂推圓管涵施工前，應對現場及周圍作周密細致的調查，并制定專項施工技術方案報監理工程師審批，包括對地基承載力、邊坡穩定性、施工所用頂推力及后背墻承載力的計算和驗算，對在雨季或其他復雜條件下施工時的保證措施。

2)在頂推施工中，人工進入圓管掏土時，根據土質情況掏入深度最多不超過20 cm，且隨掏隨頂以防止坍塌。嚴禁將掏好的洞擱置造成塌方。

3)頂推施工宜連續進行，不宜長期停置，防止地下水滲出以及上部荷載作用而使土體坍塌。一旦發生坍塌立即進行處理，再進行頂推施工。

4)在多節圓管頂進施工時，圓管與圓管間對節處的防水處理，一定要按設計要求做牢固密封好。

5)頂進過程中，隨時監測圓管的受損、偏位以及背墻的變形情況。上有鐵道或其他構筑物要監測其沉降變形，若出現偏差立即采取控制措施予以糾正。

6)雨季施工要在施工作業坑上搭雨水棚，并在雨水棚的外沿下面做好排水設施，防止雨水流入坑內。并且要做好施工作業坑周邊的排水工作，防止周邊的地表水流入坑內。

當施工作業坑底低于地下水位時坑內會積水，應采取井點降水或其他排水方法將地下水降低或引流，使坑內穩固安全，避免施工作業坑內積水影響正常施工。