兩種過路涵管施工技術選擇的實踐與分析

段寒風 張鵬凱

(黃河勘測規劃設計研究院有限公司巖土工程事業部工程公司，河南 洛陽 471000)

1 概述

我國新疆地區有著十分廣闊的戈壁灘，河流資源比較有限，降雨量極少，飲水工程的基礎建設比較落后，加之頻繁的沙塵天氣，更進一步造成當地城市可用水資源十分貧乏，導致當地居民的用水質量和數量很難滿足人民日益提升的物質文明需求，極大地限制了當地經濟和社會的發展。該地區是我國扶貧工作的重點地區，其中最重要的一項工作就是解決當地人民用水難、吃水難的問題，在中央政府的支持和指導下，新疆地區在近幾年大力推進引水安全工程，全力以赴解決用水問題，為城市發展、民眾生活提供堅實的保障。

在此背景下，本文針對該地區引水安全工程進行認真研究，重點關注影響工程進展的關鍵部位，經過對比發現，供水管道過路涵管的鋪設工作對工程進展有很大影響：此類工程的供水管道施工存在大量涵管鋪設穿村過路的情況，由于施工范圍距離當地民眾生活區域極近，相對施工環境比較復雜，施工方法選擇不妥時，很容易造成工程延誤或成本投入超出預算的情況，影響整體進度、質量、安全工作的開展，為了達到更好的施工管理效果，就需要對過路涵管的施工方法進行認真比選。

本文立足于新疆喀什“一市兩縣”城鄉飲水安全工程的施工過程，挑選兩處施工環境、地質情況等因素都十分接近的過路涵管施工地點，分別采用開挖式施工和頂管施工，對其施工效果及成本、工期情況進行分析，選定更加合適的施工方法，為該問題的解決提供參考。

2 兩處過路涵管情況

本文分別對喀什地區疏附縣帕希希村和喀什地區疏附縣站敏鄉X432縣道與314國道西路口兩處地點采取開挖式施工和頂管施工，其具體情況如下：

1)喀什地區疏附縣帕希希村過路涵管位于該村莊南端田間地頭路口，土質主要為粉質粘土，地下水位高度-8 m，路面寬度3 m，涵管長度4 m，涵管外徑2 m，涵管底部埋設深度3.5 m，涵管垂直穿過道路，開挖坡度1∶1.75，底部開口3 m。

2)喀什地區疏附縣站敏鄉X432縣道與314國道西路口的過路涵管穿過該路口，土質主要為粉質粘土，地下水位高度-8 m，路面寬度8 m，涵管長度10 m，涵管外徑2 m，涵管底部埋設深度3.5 m，涵管垂直穿過道路。

由二者具體情況可以看出，二者除了涵管長度不同之外，地質情況、埋設深度、涵管規格等因素均基本相同，為方便對比分析，本文將采取計算涵管綜合單價的形式對兩者的成本情況進行對比，同時綜合分析進度和安全工作的控制效果。

3 開挖式施工過程

對喀什地區疏附縣帕希希村過路涵管采取開挖式施工，即對路口進行開挖，放入涵管后按照規范進行回填，最后對施工現場進行恢復的施工方法。

1)施工準備。

核實涵管構筑物高程和位置，完成施工交接樁，確保挖掘機、吊車等機械運行狀態良好，做好混凝土涵管材料進場驗收，核實現場施工人員數量及資質，做好施工技術交底等工作。

2)開挖施工。

根據地質情況和埋設深度，采取必要的支護措施，按照設計要求進行放坡開挖，開挖過程中，注意復核涵管軸線位置和開挖高程，在坡頂設置護欄等防護設施，避免無關人員靠近發生危險。

3)管基澆筑。

完成開挖后，開始進行溝槽底部砂墊層鋪設，需要保證砂墊層密實度達到設計要求。隨后進行基礎混凝土澆筑，澆筑混凝土過程中注意振搗密實，澆筑后及時進行灑水養護。

4)涵管安置。

在基礎混凝土養護達到5 MPa以上之后，進行涵管安置工作。下管時使用吊車配合人工平穩下放，避免產生碰撞。吊裝涵管過程中，嚴格控制管道軸線和高程，位置調整完成后，兩側用預制混凝土塊卡牢，隨后進行管座模板安裝，管座模板采用鋼模，模板與管道之間及模板與溝槽側壁之間均用方木支撐牢固，隨后進行混凝土澆筑。

5)土方回填。

回填工作在隱蔽工程驗收之后進行，確保溝槽內沒有雜物，嚴格控制回填土質量，回填土不得含有碎磚、石塊和大于10 cm的硬土塊。涵管兩側回填要同時進行，兩側高度差不得大于30 cm，分層進行回填夯實工作，管頂以上50 cm范圍內的回填土，嚴禁使用壓路機碾壓。回填工程中，需要層層檢測，確保每層密實度均達到規范要求。

4 頂管施工過程

為了對比分析兩種施工方法的效果，對喀什地區疏附縣站敏鄉X432縣道與314國道西路口的過路涵管采用了頂管施工工藝，具體施工過程如下：

1)準備工作。

頂管施工前，首先按照施工圖紙確定軸線位置，在需要施工的路口兩側設置工作坑和接收坑。工作坑后背鋪設10 cm厚鋼板，隨后進行后座、液壓頂管機組等設備的安裝。

2)施工過程。

完成以上準備工作后，開始在工作坑內放入預制涵管，利用液壓頂管機組頂進涵管，每次頂進之前，人工在頂管內向前掘進約50 cm，來緩解頂管壓力和微調頂進方向，頂進完成后，重復人工掘進工作，挖出的棄土由卷揚機運至工作坑外。施工中控制油壓，避免超載，整個過程中用儀器反復查驗，保證頂管安裝高差和軸線偏差符合規范，人工掘進和涵管頂進交替進行，最終實現涵管安置到位的施工目的。

5 對比分析

5.1 成本分析

根據現場記錄的主要人工、材料、機械投入情況，分別將兩處使用的主要成本進行統計，具體情況見表1，表2。

表1 帕希希村過路涵管開挖式施工成本

表2 站敏鄉過路涵管頂管式施工成本

通過對兩處施工的平均成本進行分析，頂管式施工的成本低于開挖式施工的成本，主要原因在于頂管式施工的人工、機械和道路恢復消耗較少。

1)頂管施工的主要人工消耗在于頂進頂管時的人工挖土工作，工作相對單調、簡明，且開挖過程僅持續2 d；而開挖式施工需要1 d澆筑混凝土、5 d混凝土養護和1 d回填夯實施工；頂管施工的總體人工消耗相對較小。

2)頂管施工和開挖式施工分別需要進行工作坑開挖和工作面開挖，但是頂管施工的工作坑處于過路涵管兩側主管道的位置，故而開挖后無需進行回填，該回填工作可在兩側主管道施工完成后一并進行，故而頂管施工的挖掘機臺班消耗小于開挖式施工。

3)由于頂管施工無需破壞道路，故而施工完成后無需進行道路修復，而開挖式施工則需要花費費用進行道路修復。

5.2 安全管控

過路涵管大多位于村莊和市區，開挖和回填過程中對周邊環境影響較大，需要專職安全人員指揮和管理，并且要做大量的安全防護工作，否則容易發生施工人員跌落和邊坡垮塌等安全事故。由于頂管施工過程中，施工人員的主要工作是進入涵管內部進行掘進作業，涵管對上部土層的支撐作用可以杜絕土方塌陷的情況發生，即使發生意外情況，由于施工人員處于涵管的保護當中，也不會出現被土方掩埋等危險，便于進行營救。綜上所述，采用頂管施工，可以降低現場的安全管理壓力。

5.3 工期分析

由于開外式施工存在混凝土基礎的澆筑和養護問題，同時施工后需要進行場地恢復，施工耗時相對較多，而頂管施工則可以避免以上兩個問題，整體工期相對較短，利于進行進度安排。

6 結語

根據實踐對比和理論分析，針對本文所述的工程項目，頂管施工從成本管理、安全管理和進度管理上，均有較大的優勢。通過認真對比分析，該工程最終選用頂管施工技術進行剩余過路涵管的施工工作，均取得了良好的施工效果。

在施工過程中，研究人員聯系工程實際，借鑒控制變量法的思路對近似條件下的過路涵管施工分別采用不同施工方法，最后通過實踐記錄的數據進行科學分析，針對具體工程為其選定了最適用的施工方法。