淺談引水工程管道頂管施工技術

先國強

（甘肅省水務投資有限責任公司，甘肅蘭州730030）

引水工程的主要任務是跨區域輸送水資源，實現水資源的合理調配，最大程度的提高水資源利用率。為完善引水工程體系、滿足干旱地區供水需求、提升供水服務質量，近年來引水工程數量不斷增多，引水工程管道施工技術也在應用中得到了不斷創新和完善，極大地提升了引水工程管道的施工效率和質量。今后，應全方位掌控頂管施工技術要點，規范執行引水工程管道施工標準和要求，為順利完成引水工程管道建設任務提供技術支撐。

1 頂管施工技術概述

頂管施工技術是指無需大面積開挖地面，借助液壓推進機將管道直接頂入工作坑中，一邊切削一邊頂進，從而完成管道鋪設工作，相比傳統管道施工技術具有無需大面積開挖、施工效率高、工作量小、環保性好等優勢，被廣泛應用于管道工程。頂管施工技術作為一項非開挖施工技術，不會對地面造成過大影響，可提前完成基坑井施工，直接將管道從基坑井中頂入，再從頂出井口中穿出即可完成整段施工流程。應用頂管施工技術時借助千斤頂將管道從工作井口中心位置頂入，油缸驅動千斤頂逐步提升頂入壓力，驅動刀盤頂進過程中持續切削前方土壤，并自動將切削下的土壤運輸到土倉中，管道頂入會增加周圍土壤的壓力，保證周圍土壤的緊密度。不同區域土層構成、含水率、摩阻存在一定差異，為了能夠提高切削速率，刀盤正面應涂抹砂漿、水、添加劑等，讓切削土層更具可塑性、流動性，以降低頂入阻力，避免出現卡阻問題[1]。頂入參數并非是越大越好，應結合土壤性能科學設定頂入壓力，否則會出現頂入阻力大、管道偏移等問題。

2 設備選型、配置、安裝

2.1 導軌安裝

采用裝配式導軌，將其固定在砼基礎面上，以便在后續頂進施工中承受荷載作用，確保不會出現較大的變形、位移、沉降等情況。導軌安裝時應對管道中心點位進行復核，根據設計管底標高設置導軌面，頂進施工時對導軌進行復測調整，確保頂進軸線精度達標。

2.2 設置承壓壁

為了避免頂入力造成土層破壞，應保證承壓壁剛度、強度達標。承壓壁承壓面主要材料為鋼板、枕木，鋼板厚度為15 cm左右，枕木規格為20 cm×20 cm，垂直于頂進軸線。承壓壁施工完畢后用鐵絲綁扎，確保頂進時可以保持牢固。

2.3 其他設備安裝

導軌、承壓壁施工完畢后安裝頂進設備和管節，測量沉井放樣中心線，安裝好機架、設備、管機，從中心線位置吊裝以保持穩定性，放入到安裝指定位置后人工輔助拼裝，直到管節安裝完成。

3 頂管施工技術在引水工程管道施工中的應用

3.1 鋼管接頭測量控制

如果頂進時出現了鋼管接口焊接偏移情況，持續頂進會導致鋼管受力變形、焊接部位脫落，所以在頂進施工前必須做好精準測量工作，確保頂進方向不偏移、頂進力度適中。一旦檢測出頂入偏移必須第一時間調整頂進方向，檢測順直度和接口情況，并進行換管處理。

3.2 頂進施工細節控制

確保頂入力度和土層物理性能相平衡，否則容易導致地面沉降。實時監測偏心度情況，出現偏移時應及時糾正管道軸線偏差。為了避免頂進時阻力過大，可在管道外壁涂抹一層改性石蠟，也可適當增加頂管長度。土層不穩時會出現變形、位移情況，對此應采取注漿加固方案，加強土層監測，土層應力變化較大時應停工調整[2]。如果頂進時地下水壓較大（無障礙物），應增加降水井緩解地下水壓。為了避免出現流砂、塌方等問題，頂進時應嚴控土體開挖量（不得超挖），確保頂管軸線平衡。

3.3 地下障礙物處理

地下障礙物是影響頂管施工的重要因素，地層中的廢棄管線、石頭等應提前清除。為了避免障礙物對施工造成影響，施工前在進行現場勘察時要檢查在頂管段是否有障礙物存在，前期設計階段應重新規劃管線，也可以采用提前開挖或鋼套筒方式將障礙物取出，糾正推進偏差。

3.4 糾正偏向的管道及測量頂管軸線

測量頂管軸線時采取地下導線測量，借用全站儀、測控箱、工作井測站、電腦控制臺等儀器，保證測量精度要求，誤差不得超過2 mm。在頂入土層30 cm 后測量1 次管軸線，頂入到100 cm 時再測量1 次，頂管軸線出現偏差時應根據實際情況增加測量次數，結合多次測量的數據判斷偏差是否會增大。調節不同油壓狀態的千斤頂機頭長度，緩慢糾正偏移管道（糾正偏向10°～20°/次），直到符合設計軸線標準為止[3]。

3.5 地面沉降控制

引水工程管道施工不可避免的會遇到建筑物，可能會對建筑物產生影響，導致地面出現沉降。如果地基與頂管軸線距離較近，管道穿越土層時穩定性不足，易出現局部沉降。地面沉降的控制如下：采用掘進方式配合施工，施工期間嚴控掘進水泥壓力（最佳壓力為大于地下水壓0.01 MPa），從而確保頂管開挖面的穩定性[4]；頂管施工過程中管道外壁背土可能會對土層造成擾動，增加建筑和土層孔隙，對此在管道外壁構建觸變泥漿潤滑套，可有效填充土層及建筑物空隙；頂進施工完成之后，在拆除觸變泥漿壓注孔接頭之前，借用觸變泥漿更換壓注孔內的水泥漿液；置換泥漿的過程中，實時觀察管道沉降量，并總結監測數據；采用加固法確保土層平穩。

3.6 管道功能性試驗

管道頂進施工完成之后應檢測管道使用性能，結合《給排水管道工程施工與驗收規范》，對管道實際工作壓力進行實時監測，當工作壓力＞0.1 MPa 時應開展水壓試驗。

4 結束語

頂管施工技術在引水工程管道施工中的應用，可有效提升引水工程管道施工效率和質量，降低對地面的負面影響。頂管施工技術無需大面積開挖地面，施工效率高、環保性好、工作量小，但在實際施工中會因阻力、頂進參數的影響而出現管道變形、偏移、難以頂進等情況，需要根據引水工程管道實際施工要求和現場情況，調整頂進力度，確保引水工程管道施工順利完工。