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

沈尚行

泗水县河湖事物服务中心 山东 济宁 273200

摘要：水是人们生活的根本条件，水利工程是人们获取水资源的主要途径。纵观国家发展历史，水利工程、水利设施建设，对国家发展、经济提高、人民富裕具有重要地位，为人们提供了“安身立命”的生活条件。国家用于水利建设的费用逐年增加，工程建设规模持续扩大，每年风险事故造成的人身和财产损失较多，水利安全工作形势亟待加强。水利工程安全事故是蚕食国家经济效益和工程效益的重要因素，影响水利工程施工质量。顶管施工技术可以根据复杂的地形条件，制定相应的施工方案，在水利工程中的应用价值更高。因此，本文设计了基于水利工程施工的顶管施工工艺，为顶管施工工艺提供了安全保障。

关键词：水利工程施工;顶管施工;管线损坏;附加层;中继间;

针对顶管施工中地面沉降量大，影响顶管设置安全的问题，研究水利工程施工中的顶管施工技术。铺设水利工程施工顶管管线，避免管线后续工程损坏问题，设置长距离突进中继间，减轻主顶缸顶力作用，进行顶管顶管注浆，减少顶管后续顶管阻力，避免顶管沉降问题，进而实现顶管安全施工。采用实例分析的形式，得出该施工工艺施工后地面沉降量小，顶管施工安全性更高的结论，具有较高的实用价值。

1. 铺设水利工程施工的顶管管线

在顶管施工过程中,顶管管线的铺设至关重要。本文根据顶管长度与顶进深度,进行精准放线。在不影响顶管轴线的情况下,将顶管轴线设计一个固有位置,管线铺设偏差不超过10mm。铺设完成顶管管线之后,本文在后座墙制作了附加墙。

在顶管工作坑内,后座墙是承受全部顶力的区域,出现后座墙坍塌事故较多,影响施工安全性,本文在后座墙后方制作了一个后座墙附加墙,保证了顶管能够顺利顶进。本文在管线与附加墙均施工完毕之后,设置长距离顶进中继间,满足后续顶进任务。

2. 设置长距离顶进中继间

在顶管施工过程中,受到水利工程长距离施工的影响,继电器的启动与使用无法满足顶进任务。第一继电器顶进的过程中,受到地质条件的影响,使顶力出现一定的偏差,无法满足顶进过程的要求；第三继电器顶级的过程中,受到其他条件的影响,顶力同样偏差,超过顶进过程的要求。因此,本文在水利工程长距离施工过程中,设置了一个顶进中继间,中继间安装指标。

在不改变继电器形状,且不超过顶管允许顶力的情况下,本文将管道管径设定为J100、J200、J300,根据实际施工情况而决定。并在中继间中放置20个油缸,使第一中继间的主顶油缸顶力为6000k N,第二中继间的主顶油缸顶力为8000k N,减轻了主顶油缸的顶力作用。

3. 进行顶管顶进管道的泥浆注射

本文在顶管施工过程中,将泥浆注射作为最终步骤。泥浆注射之前,在搅拌缸中搅拌,静置水化之后,成为可以使用的出边泥浆,在使用前搅拌之后即可直接使用。将泥浆搅拌完成之后,本文将泥浆注入注浆管中,减少顶管后续顶进阻力。注浆完成之后,本文在顶进管道区域安装了止水墙装置。

本文在顶管管道顶进方向的坑内,利用泥浆浇筑出一个止水墙,止水墙的预留孔安装止水圈,减少顶管机出洞洞口外带水的现象。在螺栓后方设置了止水口,配合止水墙形成了一个更加安全的洞门止水装置。

式（1-2）中,S为顶管顶进深度；K为顶管顶进速度；V为顶管顶进体积；A为顶管顶进距离；γ为相对介电常数。由此得出,不同顶管顶进深度的施工条件下,能够接受的最大地面沉降量为：

式（3）中,d为不同顶管顶进深度的施工条件下,能够接受的最大地面沉降量；C为测线长度。顶管施工完成之后,地面沉降量

4. 实例分析

4.1 工程概况

为了验证本文的实用价值,现以M拦河闸工程为例,对上述技术进行实例分析验证。M拦河闸工程位于S市,其规模不大,属于中型规模,设计洪水量约3000m3/s,设计蓄水位为35.00m,相应蓄水库容积约42365214m3,设计灌溉面积约5.50×107m2。M拦河闸工程主要任务为清除危险及时加固,在老闸下游2000m处,建造了一个新的拦河闸。老闸拆除之后,M拦河闸工程在两岸建造了监测站与控制系统。工程建设过程中,要求蓄水位始终为35.00m左右,并恢复灌溉、生态补水等功能,促进S市的水利环境发展。

在此条件下,本文将M拦河闸工程的工程桩号设定为W J,顶管管径为J100(166.32m),J200(1652.33m),J300(1044.26m）。在顶进区间内的地层结构分别为粘性土、淤泥质粉粘土、粉砂层、碎石层,顶管设备如。

本文使用顶管机、门式起重机、中继间泵站、中继间油缸、注浆泵、泥浆泵、搅拌缸等设备进行顶管施工。

按照图3的工作流程,能够保障顶管施工的全流程监控,提高施工质量。

4.2 应用结果

在上述施工条件下,本文随机选取了WJ1～WJ9共9个顶进区域,顶进区域相互连接。不同的顶进距离,决定着水利工程施工能够接受的最大地面沉降量的大小。在此条件下,使用本文设计的基于水利工程施工的顶管施工技术进行施工,地面发生的沉降结果。

本文选取了WJ1～W J 9共9个顶进区域,顶进区间分别为W J 1～W J 2、W J 2～W J3、WJ3～WJ4、WJ4～WJ5、WJ5～WJ6、WJ6～WJ7、WJ7～WJ8、WJ8～WJ9。每个顶进区间的顶进距离不同,顶管施工之后,地面沉降情况也不同。一般情况下,水利工程施工能够接受的最大地面沉降量随着顶进距离的增加而增加。本次工程的顶进距离在166.32m～1652.33m的范围内波动,水利工程施工能够接受的最大地面沉降量则在0.58mm～3.02mm的范围内波动。在此范围内,即可保证顶管施工的安全性。

使用本文设计的基于水利工程施工的顶管施工技术之后,地面产生的沉降量均在水利工程施工能够接受的最大地面沉降量的范围内,并在0.05mm～0.30mm的范围内波动。由此证明,使用本文设计的顶管施工技术,安全性较高,并不会对周围既有设施存在危害,节约了大量的拆迁成本,具有较高的社会效益,符合本文研究目的。

5. 结束语

近些年来,水利安全问题受到重视,水利安全生产得到了标准化的提升,水利安全事故得到了明显的控制。水利建设是一个十分关键的环节,大部分水利工程施工作业面积较少,管线纵横,施工工艺复杂。中间很可能会对其他项目的经营产生一定的干扰,进而对工程的质量产生不利的作用。因此,水利工程施工过程中,顶管施工至关重要,其施工后地面沉降问题亟待解决。本文设计了基于水利工程施工的顶管施工技术。从铺设管线、设置中继间、注射顶管泥浆等方面,减少了地面沉降情况,有效地保障了顶管施工的安全性。希望本文研究能够为后续的水利建设提供依据。

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