水利工程施工中顶管施工技术研究

水利工程施工中顶管施工技术研究

李迎全

新疆水发水务集团有限公司

摘要：水是人类生存的根本需求，而水利建设是人类节水的主要方式。在国家发展的历史中，水利基础设施的建设对于一个国家的发展，经济的发展，社会的繁荣，都有着举足轻重的意义。我国水利工程的造价每年都在增长，水利工程施工的规模也在不断扩大。水利工程施工面临着严重的人身、财产损失，工程的安全现状亟须改进。水利工程安全事故的发生，直接关系到国家的经济效益与工程效益，也直接关系到水利工程的工程施工质量。顶管施工技术能够针对复杂的地形进行合理的施工，是一项很有实用价值的施工技术。为此，本文对顶管施工技术进行了研究，以期对水利工程施工提供安全保证。

关键词：水利工程；顶管；施工技术

前言：

顶管是一种不用开挖法就能实现管路埋置的新技术。顶管是水利工程中普遍采用的一种结构形式。本文从顶管施工特征、顶管施工技术的应用等方面进行了探讨。

一、顶管施工的特征

（一）钢管的外形及构造要求

在一般条件下，水利工程顶管的设计构造要满足设计要求，选材要合理。钢管的材质一般是15毫米的冷轧钢板。为了改善整个结构的密封效果，同时为了保证后期的施工和安装，需要对钢管的两头分别进行钢制底环的处理，并对其进行优化，使其具有良好的密封性能。采用多根钢管可将外渗道分隔开来，从而形成不渗透区域。在钢筋骨架网内部的钢管，为保证黏结效果，可采用电焊设备将其焊接在一起，形成密闭、高质量的结构体系。在施工时，要按照技术要求，合理地对两层钢筋笼进行焊接。它的主要作用是抵抗水压及外界压力。将混凝土浇筑于钢管内、外，可形成一种对钢管进行防护的管状结构，并能有效地减轻外界环境对钢管的侵蚀，从而改善整个结构的性能[1]。

（二）施工坑道

施工坑道在水利工程中起着重要的作用。在进行顶管施工时，要根据施工组织设计的需要，在规定的地点、范围内布置合适的坑位。采用工作凹坑技术，保证了作业的安全性，达到了对设备的安装、拆除等多种需要。

（三）采用土压补偿钻进法

该工法以地面压力平衡的方式对顶管进行开挖，多数采用地下方式进行。在施工过程中，首要的工作就是拆掉管路上方的土方。从整体上看，工程数量很少，施工过程中未出现不良的地质灾害。通过本项目的实施，可有效地减少土方开挖时的安全隐患，减轻对周边土体及环境造成的危害。在施工之前，应根据有关规范的规定，对工地的地质情况进行勘察。在钻机中加入适量的淤泥、粘土，可以改善泥浆的综合性能，改善泥浆的流动性，增加塑性，实现钻机的均衡，进而提高工程的总体质量。

二、在水利工程施工中顶管施工技术的应用

（一）顶管开挖前的准备

一是对施工场地中的地下管路分布情况进行分析。在埋地管路中，对应的是电力、燃气管路。在进行管路铺设之前，应对管路的具体布置及资料进行明确，并对场地管路进行核实，以保证管路的稳定运行。通过对地下管路布局的分析，提出了科学、合理的解决方案，保证了管路的正常使用。

二是调查施工场地的地质特性。地质、地形等因素也会影响到水利工程施工的质量。顶管施工前，必须对现场的地质、地形情况进行详细的调查。相对于某些不满足地质条件的需求，采用回填法可以达到改善地基强度和预防沉降的目的。

三是测绘工作。在管路开挖过程中，勘测工作是最为关键的环节[2]。

掘进施工前需要对设备进行合理的安装，对于掘进设备的方法以及高程有效控制，在掘进后需要做好重新测量与分析。该方法的关键在于：首先，按照所确定的坐标及总的施工进度进行测绘；合理地设置控制点，使其可视、易于查看，并为顶管掘进建立对应的基准。其次，要使确认体系得以准确地执行，就必须在工程建设全过程中进行有效地确认。在安装之前，一定要对高程及定位轴进行检验；同时施工期间，要对有关参数进行核对，以保证掘进时管路无偏移、无错位现象。

（二）做好顶管施工的出洞工作

顶管施工的出洞工作的工序主要是清理机械，以及在设置好出洞之后，首先将管路送入地表。顶管施工是顶管工程中非常关键的工序，它的成功与否将直接关系到顶管施工的成败，需要采用合理的措施加以控制。在顶管施工过程中，要完成管路的施工，后墙的附加层的加工，以及轨道的铺设。

一是顶管管路布置的精度对管路上轴线的精度有很大的影响。精密的设计能确保钻机按设计轨迹进洞，全面保障钻机的总体质量；反之，若布置不合理，则可能使顶管管路轴线与原设计位置发生偏移，从而影响施工进度与质量，并可能引起设备的损伤。二是制造一额外的后座墙。为全面保障管路的顺利推进，在施工过程中必须重视后墙的增设。顶管为矩形开孔的管路，施工时无须另设一层。在工程中，工作壁可以起到后墙的作用；在环形或长方形的工作井上，如果管路的出水管破裂，则应该按照规定再加筑一层混凝土。三是穿墙。这是一种将封闭闸门打开，把挖土机从工作井中推出的作业流程。在顶管施工中，穿墙是一项非常重要的工作。挖土机的掘进方向是否准确，以及在穿越墙体后能否准确定位，是决定施工成败的重要因素。四是将准则设置在介于两者之间。在顶管施工中，机械设备占有举足轻重的地位。中继箱是遥控传动系统中最为重要的组成部分。管路敷设过程中，管路附近静摩擦系数随管路间距的增大而增大。如果只依赖于液压缸的推力，则可以通过液压缸的中心来降低液压缸的提升力。两者之间对设备没有具体的要求和标准，在一般的设计条件下，在首次安装时应该考虑到安全度，这样才能充分整合机械设备工作时的阻力，并且可以有效地减少管路内壁的阻力作用。

（三）注浆减阻

在不同的地质条件下，所形成的撞击力也是不一样的。因此，合理降低管路掘进的阻力非常重要，注浆技术是一门科学、有效的技术。为确保钻机的平稳工作，减小钻进时的阻力，可采用触变性泥对钻机进行阻力控制。在管壁外壁形成一层泥浆，以减小管壁的摩阻，合理地控制施工峰力，确保施工的有序进行。注浆以精制膨润土为主。未受压的顶管，其外壁的表面面积为20-30KN，在最恶劣的条件下，其表面面积可达3倍。注浆结束后，上部抗力大约是不注浆的1/3左右。

三、顶管施工中应注意的问题

（一）做好正确的管路通风

管路掘进地层通常要经过粉砂层，其中动植物的腐蚀作用会导致地层中有害气体的积聚，严重威胁施工人员的身体健康。因此，在钻机作业时，要定期对管路中有害气体浓度进行监控，采取通风措施来解决问题[3]。

（二）保持持续的施工

在掘进过程中，由于顶管的突然中断，将导致掘进力增大、设备损伤等一系列不良后果，从而极大地降低了掘进速度与施工质量。因此，保证持续的施工是非常必要的。

（三）管路改正

在顶管掘进过程中，一定要严格遵循图纸上规定的线路。如果管路的轴线偏离了设计轴线，就说明管路是弯曲的。如果有一个很大的偏离，将会造成管路连接的损坏，接口的渗漏等。因此，在顶管施工期间，必须对掘进轴线进行定期检测。一般情况下，只需进行一次推进阶段的检测，就能通过多次试验或提高检测次数的方法来减少轴的误差；为了保证设备的安装精度，必须选择高精度的设备。

结语：

综上所述，近几年，我国加强了对水利安全的关注，加强了水利安全工作的规范化，加强了水利安全事故的治理。由于大部分水利工程占地面积小、管路多、施工技术繁琐，因此，水利建设是其中的重要一环。在此期间，其他工程项目的运作也将受到影响，进而对工程的质量造成负面影响。在水利工程施工中，关于顶管的施工是一个非常重要的部分，同时顶管施工后的地表沉降也是一个迫切需要解决的问题。

参考文献：

[1]杨洁标.顶管技术在水利工程施工中的应用研究[J].新疆有色金属,2023,46(2):102-103.

[2]李晓楠.水利工程建设中顶管施工技术的应用探讨[J].建材发展导向,2023,21(8):154-157.

[3]李嘉星.水利工程建设中顶管施工技术的应用探讨[J].建筑与装饰,2023(16):184-186.