淺談引水工程管道頂管施工技術(shù)

先國(guó)強(qiáng)

（甘肅省水務(wù)投資有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730030）

引水工程的主要任務(wù)是跨區(qū)域輸送水資源，實(shí)現(xiàn)水資源的合理調(diào)配，最大程度的提高水資源利用率。為完善引水工程體系、滿足干旱地區(qū)供水需求、提升供水服務(wù)質(zhì)量，近年來(lái)引水工程數(shù)量不斷增多，引水工程管道施工技術(shù)也在應(yīng)用中得到了不斷創(chuàng)新和完善，極大地提升了引水工程管道的施工效率和質(zhì)量。今后，應(yīng)全方位掌控頂管施工技術(shù)要點(diǎn)，規(guī)范執(zhí)行引水工程管道施工標(biāo)準(zhǔn)和要求，為順利完成引水工程管道建設(shè)任務(wù)提供技術(shù)支撐。

1 頂管施工技術(shù)概述

頂管施工技術(shù)是指無(wú)需大面積開(kāi)挖地面，借助液壓推進(jìn)機(jī)將管道直接頂入工作坑中，一邊切削一邊頂進(jìn)，從而完成管道鋪設(shè)工作，相比傳統(tǒng)管道施工技術(shù)具有無(wú)需大面積開(kāi)挖、施工效率高、工作量小、環(huán)保性好等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于管道工程。頂管施工技術(shù)作為一項(xiàng)非開(kāi)挖施工技術(shù)，不會(huì)對(duì)地面造成過(guò)大影響，可提前完成基坑井施工，直接將管道從基坑井中頂入，再?gòu)捻敵鼍谥写┏黾纯赏瓿烧问┕ち鞒?。?yīng)用頂管施工技術(shù)時(shí)借助千斤頂將管道從工作井口中心位置頂入，油缸驅(qū)動(dòng)千斤頂逐步提升頂入壓力，驅(qū)動(dòng)刀盤頂進(jìn)過(guò)程中持續(xù)切削前方土壤，并自動(dòng)將切削下的土壤運(yùn)輸?shù)酵羵}(cāng)中，管道頂入會(huì)增加周圍土壤的壓力，保證周圍土壤的緊密度。不同區(qū)域土層構(gòu)成、含水率、摩阻存在一定差異，為了能夠提高切削速率，刀盤正面應(yīng)涂抹砂漿、水、添加劑等，讓切削土層更具可塑性、流動(dòng)性，以降低頂入阻力，避免出現(xiàn)卡阻問(wèn)題[1]。頂入?yún)?shù)并非是越大越好，應(yīng)結(jié)合土壤性能科學(xué)設(shè)定頂入壓力，否則會(huì)出現(xiàn)頂入阻力大、管道偏移等問(wèn)題。

2 設(shè)備選型、配置、安裝

2.1 導(dǎo)軌安裝

采用裝配式導(dǎo)軌，將其固定在砼基礎(chǔ)面上，以便在后續(xù)頂進(jìn)施工中承受荷載作用，確保不會(huì)出現(xiàn)較大的變形、位移、沉降等情況。導(dǎo)軌安裝時(shí)應(yīng)對(duì)管道中心點(diǎn)位進(jìn)行復(fù)核，根據(jù)設(shè)計(jì)管底標(biāo)高設(shè)置導(dǎo)軌面，頂進(jìn)施工時(shí)對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行復(fù)測(cè)調(diào)整，確保頂進(jìn)軸線精度達(dá)標(biāo)。

2.2 設(shè)置承壓壁

為了避免頂入力造成土層破壞，應(yīng)保證承壓壁剛度、強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。承壓壁承壓面主要材料為鋼板、枕木，鋼板厚度為15 cm左右，枕木規(guī)格為20 cm×20 cm，垂直于頂進(jìn)軸線。承壓壁施工完畢后用鐵絲綁扎，確保頂進(jìn)時(shí)可以保持牢固。

2.3 其他設(shè)備安裝

導(dǎo)軌、承壓壁施工完畢后安裝頂進(jìn)設(shè)備和管節(jié)，測(cè)量沉井放樣中心線，安裝好機(jī)架、設(shè)備、管機(jī)，從中心線位置吊裝以保持穩(wěn)定性，放入到安裝指定位置后人工輔助拼裝，直到管節(jié)安裝完成。

3 頂管施工技術(shù)在引水工程管道施工中的應(yīng)用

3.1 鋼管接頭測(cè)量控制

如果頂進(jìn)時(shí)出現(xiàn)了鋼管接口焊接偏移情況，持續(xù)頂進(jìn)會(huì)導(dǎo)致鋼管受力變形、焊接部位脫落，所以在頂進(jìn)施工前必須做好精準(zhǔn)測(cè)量工作，確保頂進(jìn)方向不偏移、頂進(jìn)力度適中。一旦檢測(cè)出頂入偏移必須第一時(shí)間調(diào)整頂進(jìn)方向，檢測(cè)順直度和接口情況，并進(jìn)行換管處理。

3.2 頂進(jìn)施工細(xì)節(jié)控制

確保頂入力度和土層物理性能相平衡，否則容易導(dǎo)致地面沉降。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)偏心度情況，出現(xiàn)偏移時(shí)應(yīng)及時(shí)糾正管道軸線偏差。為了避免頂進(jìn)時(shí)阻力過(guò)大，可在管道外壁涂抹一層改性石蠟，也可適當(dāng)增加頂管長(zhǎng)度。土層不穩(wěn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)變形、位移情況，對(duì)此應(yīng)采取注漿加固方案，加強(qiáng)土層監(jiān)測(cè)，土層應(yīng)力變化較大時(shí)應(yīng)停工調(diào)整[2]。如果頂進(jìn)時(shí)地下水壓較大（無(wú)障礙物），應(yīng)增加降水井緩解地下水壓。為了避免出現(xiàn)流砂、塌方等問(wèn)題，頂進(jìn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)控土體開(kāi)挖量（不得超挖），確保頂管軸線平衡。

3.3 地下障礙物處理

地下障礙物是影響頂管施工的重要因素，地層中的廢棄管線、石頭等應(yīng)提前清除。為了避免障礙物對(duì)施工造成影響，施工前在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察時(shí)要檢查在頂管段是否有障礙物存在，前期設(shè)計(jì)階段應(yīng)重新規(guī)劃管線，也可以采用提前開(kāi)挖或鋼套筒方式將障礙物取出，糾正推進(jìn)偏差。

3.4 糾正偏向的管道及測(cè)量頂管軸線

測(cè)量頂管軸線時(shí)采取地下導(dǎo)線測(cè)量，借用全站儀、測(cè)控箱、工作井測(cè)站、電腦控制臺(tái)等儀器，保證測(cè)量精度要求，誤差不得超過(guò)2 mm。在頂入土層30 cm 后測(cè)量1 次管軸線，頂入到100 cm 時(shí)再測(cè)量1 次，頂管軸線出現(xiàn)偏差時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況增加測(cè)量次數(shù)，結(jié)合多次測(cè)量的數(shù)據(jù)判斷偏差是否會(huì)增大。調(diào)節(jié)不同油壓狀態(tài)的千斤頂機(jī)頭長(zhǎng)度，緩慢糾正偏移管道（糾正偏向10°～20°/次），直到符合設(shè)計(jì)軸線標(biāo)準(zhǔn)為止[3]。

3.5 地面沉降控制

引水工程管道施工不可避免的會(huì)遇到建筑物，可能會(huì)對(duì)建筑物產(chǎn)生影響，導(dǎo)致地面出現(xiàn)沉降。如果地基與頂管軸線距離較近，管道穿越土層時(shí)穩(wěn)定性不足，易出現(xiàn)局部沉降。地面沉降的控制如下：采用掘進(jìn)方式配合施工，施工期間嚴(yán)控掘進(jìn)水泥壓力（最佳壓力為大于地下水壓0.01 MPa），從而確保頂管開(kāi)挖面的穩(wěn)定性[4]；頂管施工過(guò)程中管道外壁背土可能會(huì)對(duì)土層造成擾動(dòng)，增加建筑和土層孔隙，對(duì)此在管道外壁構(gòu)建觸變泥漿潤(rùn)滑套，可有效填充土層及建筑物空隙；頂進(jìn)施工完成之后，在拆除觸變泥漿壓注孔接頭之前，借用觸變泥漿更換壓注孔內(nèi)的水泥漿液；置換泥漿的過(guò)程中，實(shí)時(shí)觀察管道沉降量，并總結(jié)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；采用加固法確保土層平穩(wěn)。

3.6 管道功能性試驗(yàn)

管道頂進(jìn)施工完成之后應(yīng)檢測(cè)管道使用性能，結(jié)合《給排水管道工程施工與驗(yàn)收規(guī)范》，對(duì)管道實(shí)際工作壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)工作壓力＞0.1 MPa 時(shí)應(yīng)開(kāi)展水壓試驗(yàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

頂管施工技術(shù)在引水工程管道施工中的應(yīng)用，可有效提升引水工程管道施工效率和質(zhì)量，降低對(duì)地面的負(fù)面影響。頂管施工技術(shù)無(wú)需大面積開(kāi)挖地面，施工效率高、環(huán)保性好、工作量小，但在實(shí)際施工中會(huì)因阻力、頂進(jìn)參數(shù)的影響而出現(xiàn)管道變形、偏移、難以頂進(jìn)等情況，需要根據(jù)引水工程管道實(shí)際施工要求和現(xiàn)場(chǎng)情況，調(diào)整頂進(jìn)力度，確保引水工程管道施工順利完工。