頂管技術在穿越河道工程中的運用

陳艷東

（北京新洲咨詢有限公司，北京 100193）

頂管技術實質上是一種液壓頂進技術，頂進管道在工作站的作用下，由始發井頂進至目標井，不需要進行面層的開挖，直接穿越河道及建筑物，這在較大程度上使管道在埋設施工過程中河道通航問題得到有效解決，并且在此基礎上還能夠對建筑物破壞以及交通堵塞等問題實施解決，以此有效保護土層與環境，具有較高的應用價值。

1 工程概況

圖紙所示DN400 中壓A 燃氣管線過小場溝頂管施工頂管豎井，管徑1550 mm，頂管施工后對小場溝溝底、溝坡以及綠化進行恢復。 為配合頂管施工，對頂管過河段進行 圍堰導流，導流渡槽73m，河道清淤77m，漿砌石護坡100 m，漿砌石護底50 m，綠化186 m2，擋土墻14m，路緣石14 m等全部內容以及為完成竣工驗收、交付使用、質量保修等所需的所有工作[1]。

2 頂管技術的作用原理

頂管技術施工之前不需要進行面層的開挖，能夠有效穿過各種障礙物，比如公路、河道以及建筑物等，在施工過程中通過注定油缸推力，將工具管從工作井內穿過土層推至接收井內吊起，同時將緊隨工具管管道在兩井之間進行有效的埋設，最大程度上實現非開挖敷設地下管道的施工方法。

3 頂進方案比較選擇

頂管施工技術最大的特點就是適應性，需要根據不同現場施工情況進行不同施工方法的選擇，其中最為重要的就是正確選擇頂管機及輔助設備。此外，頂管機頭的選擇尤為重要，需要通過沿線工程、地質條件以及水文地質等因素實施有效分析，以此進行合理選擇，這在較大程度上可有效提高工程施工質量與效率，大大降低工程造價，從而提高工程施工過程中的安全性[2]。

3.1 氣壓平衡式

氣壓平衡式的主要優點就是排泥系統與壓力調節兩者能夠有效分開，在運行過程中相互獨立，互不干擾，以此能夠較為準確的對平衡壓力實施有效調節，尤其是在非均勻地層中進行施工，效果更加明顯。但是在施工過程中會在一定程度上造成地面沉降，主要是因氣壓在進行地下水疏干的過程中，會使土體壓密沉降，同時在頂進過程中會產生擾動沉降。

3.2 泥水平衡式

泥水平衡式能夠在不同土質中運用，具有較小的擾動，并且地層損失相對較小，同時地表面出現變形較小，在頂進過程中頂力相對較小。但是，土質勻速與存放相對較為困難，作業過程中所需場地較大，設備復雜，若出現頂管超淺埋土層，會使施工進度受到較大的阻礙。

3.3 土壓平衡式

土壓平衡式能夠在較多的土質中進行作業，是一種全新的土質頂管掘進機，在運行過程中能夠可有效穩定挖掘面，地面有較小的變形，并且在施工過程中覆土能夠保持較淺的狀態，同時具有運輸方便、作業環境良好的優點。但是在砂礫層與黏粒含量相對較少的砂層施工過程中，需要通過添加劑對土質實施改良。

4 頂管技術在穿越河道工程中的運用

4.1 施工準備

工程開工前經理部組織各作業隊管理人員進入施工現場，進行實施性調查研究；組織技術、生產、材料與經營人員集中學習招標文件、施工圖、技術規范以及業主、監理下發的有關文件；測量人員進行接樁，復核水準點及樁位；技術人員編制施工組織設計，完成前期施工各項目的現場施工技術交底，提出各種預制構件的加工計劃。

配齊各種試驗設備，提前進行調試。經檢測合格后及時按要求的項目作好各種試驗，指導工程的正常進行。組織人員進行詳細的勘察，確定現況各專業管線的位置、埋深及與擬建工程的關系，約請業主和有關單位商討處理方案，并積極推動實施，及時作出管線保護的申請，向有關單位報批。同時做好交通導流措施，報交管部分審批。建立測量控制系統。在工程開工前，對設計定線，測量定線進行復測校正，并按施工需要測設滿足精度要求的測量控制網，將定樁位置加以妥善保護。建立工地試驗室。在施工現場建立符合監理工程要求，并具備標養條件現場試驗室，能完成如下試驗：混凝土工程：混凝土坍落度試驗由試驗室出具試驗報告單，由現場試驗員、資料員對資料分別進行保存。選擇一家對外具有做“有見證取樣試驗”資質的試驗室，報監理工程師審批，批準后，作為本段工程的有見證取樣試驗室。

4.2 施工控制

施工控制主要包括保持土塞、注漿量控制以及頂進速度控制等，頂管在滲透系數較大的土層頂進過程中，需要對頂進速度進行有效把握，并充分考慮與出土量之間的關系，這在較大程度上能夠有效預防河底出現塌陷情況。與此同時，還需要對地面沉降數據實施有效分析，以此進行頂進速度與出泥量的有效設定。

4.2.1 過大堤段頂進

過大堤段頂進主要包括以下兩個方面：（1） 頂進速度。在頂進的過程中，需要對初始頂進速度進行有效的控制，一般情況下將其控制在10mm/min 左右；（2） 出土量。對出土量進行有效控制能夠提高頂進作業效率與質量，其中加固區出土量控制在100%，非加固區控制在95%。

4.2.2 正常頂進

正常頂進過程中，應注意以下幾個方面： （1） 壓力設定。在進行土壓力設定時，需要根據實際施工情況，其中設定值應介于水土壓力的上限值與下限值之間； （2）頂進速度。將頂進速度保持在25mm/min，如果遇到障礙物，需要控制在10mm/min。在頂進時，還需要根據實際情況進行補漿，其中泥漿應當具備較高的穩定性與潤滑性； （3） 出土量。對出土量進行有效的控制，將其控制在89~100%。

4.3 施工措施

施工措施主要包含以下幾個方面：（1） 在大堤段的穿越過程中，需要對注漿壓力實施有效控制，還需要進行補漿量的有效在增加，最大程度上防止管頂土體沉降情況的發生；（2） 頂管在大堤段穿越時，需要將頭部進行實時性抬高，使正面土體向管外擠出；（3） 在大堤穿越過程中，對大堤進行沉降觀測； （4） 還需要收集運河大堤監測數據，并對此進行有效的整理與分析，這在較大程度上能夠對頂管進行有效的施工。

4.4 檢測方案

在施工過程中，因地質條件、施工條件以及外界環境等因素具有較高的不確定性，在一定程度上無法對工程的情況實施有效的預測，為了確保大堤的安全性，需要全面了解頂管施工過程對大堤造成的影響程度，需要對運河大堤實施有效的沉降監測，以此對數據進行整理與收集，使頂管施工順利實施，其中主要表現在以下幾個方面： （1） 監測內容。嚴格監測頂管挖掘與大堤軸線；（2） 測試方法。采用水準儀進行地表測點高程的測量，以此對地表測點位置實施有效的測量，通過與測點的初始高程與初始位置進行有效的比較，以此有效得到測點的沉降與位移變化；（3） 測點布頻率。在進行頂管掘進過程中，需要對其定期測量，若頂管掘進與大堤保持10m 時，將檢測點檢測次數進行增加，穿越大壩后10d 測量一次，逐漸減少測量次數，以此達到有效的監測的目的。

4.5 防洪、渡汛施工

該工程施工主要是河底8m 以下頂進，工作井與大堤之間保持了一段距離，但是在防洪、渡汛過程中需要采取以下幾個方法：（1） 頂管在施工過程中，需要保證汛期后進行有效施工；（2） 在完成頂管施工后，需要在最短時間內進行泥漿置換，主要是因能夠有效避免河水滲透到管道位置，并煙管道外側向大地外滲透；（3） 頂管在施工過程中，會對堤防土體產生一定的影響，為此，需要采取有效的方法來降低此種干擾，頂管施工完成后，進行大堤的注漿加固工作，此工作有一定的工作期限，一般是完成在汛期之前；（4） 在進行頂管過程中，需要對大堤沉降實施全面監測，主要是因頂管會對大堤的穩定性產生一定的影響，對大堤加固完成后才能結束監測，這在較大程度上能夠有效提高大堤的穩定性。

5 結語

綜上所述，在穿越河道工程施工過程中，采用頂管技術能夠有效提高工程施工質量。由于該技術是一種現代化埋設地下管線的施工方法，河道穿越工程中有較高的運用價值，這在較大程度上具有較高的安全性，并且對河道度汛有較小的影響，同時還能夠縮短時間所用時間，在施工過程中不需要斷航，可大大減少對周圍環境造成的影響，有較大的應用前景，對我國工程建設質量的提升具有較大的促進作用。