顶管工程在水利工程中的应用

顶管工程在水利工程中的应用

孙帅

北京顺天顺水市政工程有限公司北京101300

摘要：改革开放以后，水利设施建设得到大力发展，随着城市发展，高速公路、铁路的不断发展，水利设施建设经常受到不同程度的影响，经常需要穿越一些不能采用明渠输水的区域，这就需要采用顶管施工的技术。本文就顶管施工过程中一些重点的技术特点进行了描述，其中包括了施工测量、管材选取、施工方法、水土保持等具体内容。

关键词：顶管；水利；应用技术

引言

我国大多数城市的地下管道网通常由天然气管道、电力管道以及各种水资源管道等多种管道组成，分布范围较广，分布密度较大，错综复杂。而传统的水利管道铺设技术由于容易对复杂的地下和地上基础设施造成破坏，已经不能够满足如今的施工技术要求。因此，需要开发新的管道施工技术，以满足现代化城市发展的需要，顶管施工技术也因此应运而生。

1.顶管施工技术在水利建设工程中的应用价值

顶管施工技术与传统施工技术相比，其优势主要体现在以下几个方面：

（一）降低了水力工程建设的工程造价顶管施工技术对施工所需的机器设备材料以及劳动力方面都有着较高的要求，因此与传统施工技术相比，在这些方面顶管施工技术所需的施工成本较高而传统施工技术的施工成本较低。但是，由于传统的施工技术对地面及地下基础设施的破坏较大，除了要负担上述几个方面的较高的施工成本以外，还要额外承担地面及地下基础设施损坏的赔偿，因此，从水利工程建设的整体成本上来看，顶管施工技术所需的成本反而较低。

（二）较好的保护生态环境与地面秩序在使用顶管技术进行水利工程的管道建设时，可直接在地下进行，不需要进行地面挖掘，因此也不会对地面上的事物和正常的城市秩序造成破坏，就避免了传统的施工技术，因开挖地面所造成的飞尘污染，噪音污染。在有效保护地面生态环境、降低污染的同时，也不会阻碍正常的城市道路运行秩序，避免因水利管道的地面施工环节而造成交通拥堵现象的发生。与此同时，地下的其他管道也无需切断，可以正常使用。因此顶管施工技术在水利建设工程中施工效果是传统的开挖施工技术所不能及的。

2.顶管施工技术

2.1施工测量

（1）平面控制网：为了保证控制点的稳定性及方便施工，控制点必须有一个布设在工程现场附近地质稳定的基岩上，采用TC-2002全站仪进行多测回的三角测量，然后采用测量平差软件进行平差。（2）高程控制网：高程控制点布设不少于两个，均布置于工程现场附近的堤岸上，为了方便使用，高程控制点和平面控制点共用相同的点，设置方法为采用精密水准仪N3从已知水准点往返观测引测至相应平面控制点上，观测数据处理结果要求水准网闭合差高差中误差小于等于2mm。（3）控制点的使用：所有控制点经野外观测和内业平差后上报监理/业主，经监理/业主检核确认满足规范要求后方可使用。（4）控制网的复测：控制点定期进行检测，一般情况下，控制网的复测周期为3个月，若在使用过程中发现异常，必须立即停止使用并及时进行复测。

2.2管材选用

传统顶管管材多采用钢筋混凝土管、钢管。钢筋混凝土管具有很好的抗压性能，能承受较大的顶力，能穿越较坚硬的土层，适合长距离顶管；但钢筋混凝土管自重大，管节长度一般为3m，管道接头多，抗渗和密封性能较差，耐腐蚀性较差。钢管顶管具有高强度，抗渗和密封性能较好，焊接接头，自重较小，运输和吊装方便，但是同管径下和混凝土管相比钢管环刚度和变形性能较差，同时需要采取防腐措施，造价昂贵。玻璃钢夹砂管自重小、强度高、表面光滑、耐腐蚀，适合长距离顶管。因此，应该结合工程现场的地质条件确定采用的管材。

2.3顶管施工

顶管施工主要包括两部分，第一部分为工作井和接收井施工，第二部分为顶管施工。工作井和接收井施工采用沉井法，沉井为矩形井，钢筋混凝土结构，根据施工情况确定下沉次数。沉井施工前，先开挖至地下水位高程，周边布置轻型井点排水降低地下水位。沉井施工工序如下：施工准备→测量放样→基坑开挖→砂、素混凝土垫层→刃脚、砖胎膜→钢筋绑扎→立模→混凝土浇筑、养护→沉井下沉→沉井封底→底板混凝土浇筑。顶管施工工序如下：施工准备→顶进设备安装（导轨、后座顶板、洞口止水、后座千斤顶）→掘进机井内就位→掘进机试运行（拆除挡土板）→掘进机穿墙（后座千斤顶顶进）→管道顶进、纠偏→管道防腐→顶进结束→挖出工具管。

3.顶管工程在水利工程中的应用

3.1顶管工程在水利施工技术中的应用

（一）规范制度，提高施工管理意识在施工过程中，如果想要更好的发挥顶管施工技术的优势，就必须建立一个科学规范的工作制度，并对加强施工过程的监督，只有这样才能较好的保障工程质量。例如，可以实行总工程师负责制度，在对项目质量负责的同时也对业主负责。除此之外，还应该明确各级管理和工作人员的职责和权限，以防止出现权利交叉或者责任不明确的现象，更好的保证项目质量。

（二）顶管技术施工前的准备工作施工前的准备工作主要指的就是施工材料和机器设备的准备。在材料准备过程中，上文已经提到，顶管技术与传统的施工技术相比对材料的要求较高，因此一定要对水泥等原材料进行严格的挑选把关，保证水泥质量。依据国家的相关规定及专业操作规范，注浆时需要的水泥规格为40．5袋装，且用水量要符合混凝土拌水的要求。在监理人批准通过，以及相关实验用量验证合格的情况下，可以在水泥浆液中适量加入质量过关的粉煤灰等混合料，以及稳定剂、减水剂等质量过关的外加剂。

（三）顶管施工的施工场地准备为了避免在施工作业过程中出现与其他施工队伍交叉作业的状况，在正式施工前需要对施工场地进行相关检查。同时在施工作业开始前，应该完成施工场地的材料运输、堆放及事先处理等前期准备工作。主要的基础准备工作有以下两个方面。第一是基层的清扫工作。需要在工程开始前对基层进行认真的清理，争取做到干净无尘。为了彻底清除基层尘土，可以用高压吹风机对残留尘土进行彻底的清理，清理干净后，就可以进行后续的涂料施工作业了。第二是加强施工场地的巡视和管理，能够有效的减少施工过程中的隐患，降低故障与事故的发生概率，保障施工作业了顺利进行。

3.2顶管工程在水利施工中的应用

（一）测量工作测量工作系着顶管技术施工过程中设备的安装调试和数据测量等工作，因此一定要确保测量工作准确无误。在测量时，一定要严格按照给定坐标和设计图纸进行测量。控制点需要选在视线清晰无遮挡，测量方便，行人车辆较少、不易损坏的地方。同时认真完成测量复合工作。工程开工之前要检查复核定位轴线以及高程水准基点等，在施工过程中要注意对工程的轴线、标高以及垂直度等进行检查复核，以此保证顶管在顶进管道时不会发生管道偏离、管节错口以及管节坡度倒水等问题。

（二）洞口止水的处理在进行顶管施工作业时，为了方便管道的移动和安装，使管道可以顺利的进出接收进井及工作井，井口直径一定要略微大于管道直径，此外顶管顶进时此间隙要采取相应有效措施进行止水封闭。

结语

顶管工程施工技术在水利工程中的应用已经非常广泛，各设计单位和施工单位还应当根据实际工程中的特殊情况制定专项施工方案，配备专项管理人才，加强安全质量管控，不断总结经验，提高水利工程管理水平。

参考文献：

［1］王兆铨，汤学兴，傅永平．大口径顶管技术在水利引水工程中的应用［J］．非开挖技术，2014（5）：19-23．

［2］林元照．浅谈引水管道工程顶管施工技术［J］．陕西水利，2015（1）：74-76．