淺談水利工程頂管施工控制

鄭宏光 姜大強

(徐州市銅山區水利機械化施工處，江蘇 徐州 221000；

徐州市銅山區水利機械化施工處 徐州市銅山區水利局 江蘇 徐州221000)

淺談水利工程頂管施工控制

鄭宏光 姜大強

(徐州市銅山區水利機械化施工處，江蘇 徐州 221000；

徐州市銅山區水利機械化施工處 徐州市銅山區水利局 江蘇 徐州221000)

頂管施工是一種采用非開挖手段埋設管道的施工技術。頂管施工被廣泛運用于水利工程。本文就頂管施工技術注意事項以及頂管施工質量控制進行了分析和闡述，旨在提高施工質量，確保工程效益。

頂管施工；水利工程；質量

1 頂管施工技術的優點

頂管作為一種非開挖管道鋪設的技術，與對地面明開挖敷設管道相比，有如下幾點優越性。

1.1 無需進行地面開挖

頂管施工不需開挖地面，噪音以及震動都很小，對施工周邊的影響很小，減少或避免了地下管線的遷移或維護，是一種能安全有效地保護環境的施工方法。且施工作業面小，工程的施工集中在工作井內進行，降低了工程成本。

1.2 有利于節省工程投資

單獨就施工方法而言，頂管施工要比對地面明開挖成本要高。但如果進行綜合經濟比較，對地面明開挖敷設管道要進行的房屋動遷和維護、生產單位的停產、修建臨時交通便道、各類管網道的遷移維護、河道打壩等等，每項都是一筆不菲的費用。所以采用頂管技術施工將大大節省造價，經濟效益是明顯的。

1.3 施工干擾少

頂管施工時管道上部土層擾動很小，管道的管節間不易產生段槎變形，其管道壽命亦大于開挖法埋管。同時最大限度地減輕或避免了施工時噪音、揚塵和泥漿水對周邊環境的影響，也不中斷交通，環保效益非常顯著。

2 頂管施工前準備工作

2.1 了解地貌狀況

為了降低工程造價，降低施工難度，應對管道擬走向的地上建筑物、交通情況進行充分的了解，比如建筑物的結構形式、基礎情況，以便采取相應的措施。對于部分基礎，頂進前可采取保護、加固措施，確保施工過程中不出現安全事故。工作井位置的確定，不僅要考慮對周邊建筑物的影響，還要避開公共交通，同時還要兼顧到施工通道的順暢。

2.2 超前探查地下管線

為保證通訊、電力、供水、排水、煤氣等其它管線安全運營，要通過召集各管線所屬單位進行現場確認，準確了解各管線的走向和高程，以便在設計管道軸線和高程時，盡量避開各公用管線，同時也可降低施工的難度，無法避開時則須采取保護措施或改道。

2.3 探明工程地質和水文地質條件

沿管線土層變化頻繁，必須了解土層的變化情況，加密勘探點，此外對于要經過回填土地段的，需要提前加固處理，以免引起地表下沉。

3 科學的施工設計

依據規范、標準和掌握的現場情況進行設計，加大工程設計的深度，主要是管道軸線和工作井的設計，以免施工過程中進行調整，導致影響施工進度及增加工程投資。

3.1 涵管軸線的確定

涵管軸線應當順直，盡量減少折彎，以保證過水流量，減少水頭損失。在無法避免折彎時應進行流量計算，必要時用調整管徑來保證設計標準。要盡可能避開煤氣管線、自來水管線、通訊管線、排污管線等地下管線。

同時盡可能避開高層建筑物、景觀建筑和人防工程，以防止與樁基礎、管線沖突。嚴格按規范確定管道上層的覆土厚度，以減少施工時對上部建筑物的影響，同時保證施工人員的安全。

在與城市河道的整治規劃相匹配、與河道標準相匹配的同時，涵管管頂高程要在其他管線以下，但不宜過低，過低容易引起淤積。設計中需嚴格按規范確定涵管上層的覆土厚度減少施工期間對上部建筑物的影響，保證施工的順利進行。如果管道上層的覆土厚度達不到規范要求，則須明確施工要求。

3.2 工作井的確定

工作井的位置應選擇在整個管道軸線的合理位置上，一般離接收井的距離應控制在 200m以內，以便在施工時控制摩阻力和軸線偏差，避免布置多個中繼間，以提高施工效率和經濟效益，并改善工作面上的工作環境，避免缺氧事故發生。單向頂進時，宜將工作井的位置布置在下游一側，同時作為永久工程的組成部分。

選擇工作井的位置時應考慮足夠的施工場地，良好的交通條件，并要與周圍建筑物保持一定的距離，以防止工作井施工時引起地面沉降影響周圍建筑物的安全和使用。預留距離的大小應根據工作井深度、施工方法、地質情況、周圍建筑物的結構，按照有關規范進行計算確定。工作井的位置還應避免布置在居民小區內，以免施工噪音影響居民休息，導致施工矛盾，影響正常施工。

一般情況下工作井的結構宜選擇矩形結構，其結構尺寸要考慮管道的高程、管節的長度、頂進設備的安裝，如有折彎，則工作井設置在折彎處，且選擇圓形結構以減小工作井的尺寸。工作井的大小除應滿足頂進要求外，還應便于排水、出土和運輸。

4 頂管的施工環節

在頂管施工過程中應嚴格控制好以下環節：

4.1 洞口止水的處理

頂管工程中，為使管子能順利從工作井內出洞，一般采取工作井預留洞口比管節外徑略大些（一般為 100mm）的方式，頂進時此間隙需采取有效措施進行封閉，否則地下水和泥砂就會從該間隙流到工作井內，從而造成洞口上部地表的塌陷，甚至會造成事故，殃及周圍的建筑物和地下管線的安全。

4.2 頂管軸線控制

頂管頂進要按設計的軸線進行。頂管軸線的控制是通過布設測量控制網，控制點應設在不易擾動，視線清楚，方便校核，易于保護處。頂管施工中管道內的軸線測量，水平方向采用支導線法，標高采用水準路線。長距離頂進時，支導線精度會降低，須往返測量取平均值校正。

標高可不往返測量，但應定期復核，及時進行糾偏。嚴格控制糾偏量，以減少糾偏對土體的擾動而產生沉降。在土層變化區，要增加測量的頻率，尤其是在管頂土覆蓋層較小的情況下，既要增加測量次數，還要降低頂進速度，控制出土量，以提高管道前進的穩定性，保證軸線不偏離。

4.3 注漿控制

管道的頂進就是要最大限度地降低頂進阻力，而降低頂進阻力最有效的辦法是進行注漿，注漿使管道外壁形成泥漿潤滑套，從而降低了頂進時的摩阻力。工具管的外徑比管子外徑的尺寸稍大一點，以降低管外壁摩阻力，這樣能使上層不直接壓在管體上，土層之間形成的空隙內由壓入的泥漿作為中間介質填充而起到支承介質，這種方法更可以大大提高效率，并能維持一定的時間，從而足以頂進一段相當長的管路，因此，中間介質在頂管頂進過程中具有潤滑和支承兩大功能。

在已施工的工程中均以膨潤土配制成觸變泥漿。在頂進過程中要控制好注漿量、注漿壓力，過小起不到降低摩阻力的作用，還有可能引起地面凹陷；過大則會引起地面凸起，漿液冒出地面。頂進結束后，應立即進行水泥漿置換，以填充管外觸變泥漿固結后體積縮小而產生的管外空隙。

4.4 抓好施工過程中的糾偏工作

當機頭偏離設計軸線后，要及時進行糾偏，糾偏的原則是勤測、勤調、微動。糾偏工作的操作要點：要根據工具管本身已存在的斜率和軌跡，綜合分析，確定校正方案及糾偏量；糾偏操作必須在頂進中進行，嚴禁在停止頂進時糾偏。

5 頂管安全控制盡管頂管施工作業面較小，但其是在地下施工，故必須強化施工人員的安全意識，做好安全預防措施，確保管道內作業人員的安全、頂管安全，地上、地下建筑物和各類管線的安全。除常規安全要求外，必須做好以下工作。

5.1 做好管道通風

頂管施工的地層一般會通過淤泥層，腐爛動、植物體會在地下形成有毒氣體聚集體，危害施工人員的健康和生命，所以有人員在頂管內操作的情況下，需要定時監測管內有毒氣體含量，采用通風裝置予以解決。

5.2 確保連續施工

頂管在頂進途中的停頓將會引起一系列不良后果（ 如頂力增大、設備損壞等），嚴重影響頂進速度和質量，因此必須確保連續施工。

5.3 加強對周邊建筑物和地下管線的安全保護

對周邊建筑物和地下管線主要是沉降控制。開工前應對在地表沉降影響范圍內的地面建筑物，構筑物和地下管線進行調查，掌握其對沉降的適應能力，制定合理的監測和保護措施。對在沉降影響范圍內的建筑物、構筑物，必須進行沉降和裂縫監測。沉降觀測點要選擇能反映不均勻沉降的特征位置處，監測的密度每日一到三次。對已有裂縫的建筑物或構筑物，要量出裂縫的寬度和長度，作好記錄，定時觀測有無變化情況。頂管施工時，沿頂管軸線要布置若干垂直于軸線的觀測斷面，掌握沉降情況。

6 總結

經過多年的發展，頂管技術在水利工程中得到了廣泛的應用，使用頂管技術埋設管道可以防止道路交通堵塞以及對城市建筑物的破壞。在施工過程中，根據不同的地質條件及設計要求，選用不同的頂管施工方法，正確選擇頂管機和配套輔助設備，控制好管線定位、掘進速度，對于工程質量來說是非常關鍵的。

[1] 劉英華.頂管技術在湛河截流工程中的應用 [J]. 中國科技信息,2008.

[2] 王名山，郇香層. 頂管技術在治污工程中的應用[J]. 工程建設與設計，2004.

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1007–6344（2015）01–0268–02