論述頂管施工技術在復雜城市環境條件下電力工程施工中的應用

涂家駒

四川省明遠電力集團有限公司 四川成都 610000

1 頂管施工技術的重要性

1.1 節約施工成本、減少能源消耗

在城市經濟、科學、技術飛速發展的背景下，建筑行業的發展也呈現出欣欣向榮的局面，地面構筑物的數量越來越多，地下管道與管線層層分布、交錯敷設。在開展市政工程施工時，通常需要全面勘察地面與地下的管道、管線布置情況，如果某區域的管道管線分布繁多而復雜，還需要采用開槽工藝處理，明顯增加了施工成本，還可能對地面構筑物造成破壞。開槽過程中會產生大量土方，嚴重影響施工周圍環境。

1.2 滿足車輛出行的需求

復雜城市環境下，交通狀況往往比較擁擠，城市道路錯綜復雜，尤其是高峰期的交通系統，十分繁忙和脆弱。在此情況下如果為了埋管埋線而大規模的開挖，無疑會造成交通堵塞甚至阻斷，加重城市交通系統的負擔，給人們的出行造成極大不便。而頂管施工技術則能很好的彌補這一弊端，在無需大肆開挖的情況下就能修復、敷設地下管道管線，不會給路面交通系統產生影響，而且還能避免給城市環境帶來污染。

2 頂管施工的技術原理

首先在管道一段挖一個工作井，施工人員進入工作井，根據設計方案，結合混凝土管的外徑尺寸在管道敷設的位置橫向挖洞。挖掘過程中，使用千斤頂等專業設備把管節一段段的頂到土洞內，不斷重復，直至第一個管節能夠完全頂住接收井。

3 電力工程施工中頂管施工技術的應用

3.1 工程概況

某小學供電系統的施工，需要在兩條道路的交叉處接出1根電壓為10kV的供電線纜，設計管徑是DN600mm、頂管機的直徑是DN1100mm、總頂管的長度是87m。出口工作坑附近有一棟高度30m以下的居民樓。頂進施工開始的位置，周邊道路車流量較大，尤其是高峰段，來校接送孩子的車輛很多，施工場地嚴重受限。通過地質測繪與鉆探取芯調查，工程場地的地質情況如下：①第四系人工填土：主要成分是泥、粉質黏土、砂石塊、砂；還有一小部分的建筑垃圾，屬于結構較為松散的近5a內的回填土，填土層厚度2.4-3.0m。②粉質黏土：具有可塑性、淺黃色、韌性和干強度適中，不存在搖震反應，切面較為光澤。粉質黏土的層厚為2.5-9.0m。修正后的標貫擊數N為13.5-15.7擊，平均14.7擊。

3.2 施工參數設計

（1）頂管深度。相關規范中明確指出：供電管線和各個管線交叉時，供水、排水、熱力、燃氣、通信系統的最小垂直凈距均為0.5m。但實際情況是，各管線中，雨水管道的埋置最深，達到了2.49m。因此設計供電管道的埋深必須在2.99m以上。根據規范要求，設計擬敷設DN600mm的供電管道埋深是3.4m，在此情況下，管道會處于粉質黏土層中。

（2）確定頂管的頂力：

γ：管道所處土層的重度，單位KN/m3’

D1：管道外徑，單位m；

H：管道頂部以上覆蓋土層厚度，單位m；

φ：管道所處土層的內摩擦角，單位°；

ω：管道單位長度的自重，單位kN/m；

L：管道的計算頂進長度，單位m；

f：頂進過程中，管道表面和周圍土層的摩擦系數，取0.5；

Ps：頂進過程中，頂管掘進機的迎面阻力，單位kN；

Ds：掘進機的外徑，單位m；

N：土的標準貫入指數，單位擊。

（3）注漿參數。頂管施工的全過程都應該貫穿注漿操作，在頂進的同時注漿，能夠保證泥漿套的連續和飽滿，有效減阻。注漿量按公式（3）計算：

Q：頂進一節混凝土套管的注漿量，單位m3；

D：管道外徑，單位m；

Dg：頂管機外徑，單位m；

L：每節套管的長度，取3m。

計算結果為：每節套管理論上需要0.104m3的注漿量。但還要考慮泥漿損失的部分，因此實際的注漿量應在此基礎上增加50%。

注漿壓力根據公式（4）計算：

PA：泥漿套頂部的水壓力與主動土壓力，單位kPa；

p：注漿壓力，單位kPa；

γw：水的重度，單位kN/m3；

H：管道頂部以上的覆蓋土層厚度，單位m；

φ：管道所在土層的內摩擦角，單位°；

H1：土面或者卸力拱以上的水柱高度，單位m；

c：土的內聚力，單位kPa。

計算結果為：注漿壓力取值：105.793kPa≤p≤136.427kPa，最終取值136kPa。

總之，頂管施工技術的最大優勢在于，可以在不開挖地面的情況下敷設地下管道管線，避免了對路面交通、環境造成的影響，節約了大量施工成本，而且技術完善、可靠、完全，便于后續養護與維修，非常適用于復雜城市環境下的電力工程施工。