頂管施工技術在水利水電工程中的應用

王翔

安徽水利開發有限公司 安徽 合肥 230011

引言

水利水電工程在我國的基礎設施建設中起到了非常重要的作用，對于我國國民經濟的發展具有十分重要的意義。在當前的水利水電工程建設中，一方面需要保證施工質量，另一方面要降低施工對環境所造成的影響，尤其是對周邊居民生產生活所造成的影響。因此，在實際的水利水電工程建設過程中，要充分考慮到施工對周邊環境所造成的影響，采用科學合理、安全可靠的技術手段和施工方法，確保施工過程中不會對居民日常生活造成干擾。頂管技術作為一種重要的施工技術，在實際應用過程中具有非常重要的意義，能夠有效減少對周邊環境的影響，同時降低了施工成本。

1 頂管施工技術概述

頂管施工技術是一種不開挖地表而敷設地下管道的非開挖施工方法。其工作原理是：在地面上或地下把管材從工作坑內引出，并穿過公路、鐵路、河流、建筑物等障礙，然后在接收井中接收管材，完成安裝和連接工作。

頂管技術最適用于地下水位較高、土質松軟、地下障礙物多，且有一定的強度和剛度的城市環境。頂管施工技術已成功應用于各種類型的管道工程，如城市供水、煤氣、排水管道以及電力電纜等工程。頂管技術在我國已從過去單純的城市管道改造和地下管線更新發展為多種類型的管道工程，如給水管、污水處理管、熱力管等。同時，頂管技術也可用于隧道開挖以及其他類型的地下工程施工。從我國當前的發展情況來看，頂管技術具有廣泛的適用性和靈活性。在實際應用過程中可以根據工程項目的具體情況對頂管施工技術進行合理選擇和應用[1]。

2 頂管施工技術的特點

2.1 施工成本低

由于頂管施工不需要開挖地面，不需要土方挖掘和場地平整，也沒有運輸土石方的大型設備和運輸車輛，不會造成交通堵塞和環境污染，從而有效地降低了工程造價。頂管施工成本低的另一個原因是在地下工作的設備很少。如頂管掘進機和液壓系統等，可以與其他地下施工方法一起使用，大大降低了工程建設成本。另外，頂管施工中也不需要大量的人力和物力投入，降低了工程成本。

2.2 施工效率高

頂管施工技術能夠根據不同的地質條件、地下管線分布情況和施工條件，采用不同的設備和工藝，實現各種工程建設的需求。在頂進施工中，不僅可以采用掘進機完成管道的敷設工作，還可以采用一種或多種掘進機完成同一工程中多個管道的敷設工作。在地下管線分布較少且埋深較淺的情況下，采用頂管施工技術可以減少對交通和環境的影響。對于長距離、大口徑管道的施工，頂管施工技術具有明顯優勢。

2.3 對交通和環境影響小

由于頂管施工不需要開挖地面，可以有效地避開交通繁忙的路段，同時也能減少對環境的影響，具有良好的社會效益。頂管施工時不需要在地下挖掘和開挖基坑，也不需要大型土方機械，避免了對城市地面交通的影響。由于地下頂管施工技術是一種非開挖式施工技術，不需要開挖地表建筑物和道路，因此不會影響城市交通和建筑物，具有良好的社會環境效益。

2.4 適應性強

頂管施工技術對地下管線的埋置深度要求不高，一般只需要滿足管道穿越公路、鐵路和建筑物時的凈空要求。頂管施工技術適用于各種土質條件下的管道工程，尤其適用于公路、鐵路、橋梁和建筑物下方的各種地下管線的施工，能夠適應較大范圍的施工環境，一般不需要開挖坑道，可以有效保護地下管線。并且能夠適用于多種土質，不會出現管道沉降的情況。尤其是在非開挖施工中，頂管技術具有較強的適應性。在實際應用過程中，一般不需要采用降水措施，也不需要對土質進行處理。頂管技術能夠有效減少地面交通壓力的影響，提升工程的整體質量和效率[2]。

2.5 自動化程度高

頂管施工技術最大的特點是其自動化程度較高，這是因為在施工過程中，頂管機通過頂進工作的頂推力和頂進力，以及液壓油缸和千斤頂的推力和扭矩等的作用，從而使管道可以在較短的距離內完成開挖工作。此外，在施工過程中，由于頂管施工技術具有自動化程度高、適用范圍廣、施工工期短等優點，因此它在水利水電工程中的應用前景是十分廣闊的。隨著我國科學技術水平和自動化程度的不斷提高，以及對環境保護和環境治理工作的重視，自動化程度較高的頂管施工技術將會得到更廣泛的應用。

3 頂管施工技術在水利水電工程中的應用

3.1 前期準備

3.1.1 工作坑準備工作。首先應對工作坑的位置進行合理設置，通常情況下，工作坑位置應在管道中心線的基礎上設置，同時還要保證其與管道中心線的偏差不超過±30mm。在城市水利工程中，還需要充分考慮地下水位和城市雨水排水系統的影響，以避免工程在施工過程中受到水害影響。其次，頂管施工前還應對工作坑中的土層進行全面檢查，同時還需對工作坑的頂面高程進行嚴格控制，確保其與設計高程保持一致?？紤]到城市水利工程的特殊性，土層的全面檢查還應包括土壤的排水性和浸透性，這將影響到地下設施的穩定性和城市的防洪能力。然后，在進行頂管施工之前，還應根據相關標準和規范對工作坑的長度、寬度及深度進行合理設置。同時還要將管道頂管段上的坑底范圍內的土層進行全面清除。在城市水利工程中，這些設置也要考慮到城市雨水排水系統的需求，保證在極端天氣條件下，城市的排水系統能夠正常運行。最后，在完成頂管施工作業之后，還應對管道內壁的磨損情況進行全面檢查，這在城市水利工程中尤其重要，因為管道的磨損可能會影響城市供水和排水系統的效率和安全。

3.1.2 管道安裝準備工作。

（1）在進行管道安裝前，應在地面上設置一個用于定位的導向槽。在城市水利工程中，導向槽的設定不僅需要考慮管道的定位，還要考慮城市的地理環境，比如建筑物、道路、公園等。

（2）為保證管道安裝質量，還應根據相關標準對管道位置進行準確定位。管道的位置要考慮到城市的排水和供水需求，以及可能出現的突發狀況，比如暴雨、地震等。

（3）在完成管道安裝后，還應對管道內徑以及長度等參數進行詳細檢測。因為管道的尺寸將直接影響城市的供水和排水效率。

（4）在完成管道安裝作業之后，還應對管道外壁與管材之間的縫隙進行全面清理和檢查，確保其能夠滿足相關施工要求。城市水利工程中的任何縫隙都可能導致水的滲漏，從而影響到城市供水和排水系統的穩定性。

3.1.3 頂管施工準備工作。

（1）頂管施工前應對工作坑中的土層情況進行全面了解。由于城市的地下水位、地質條件、土壤類型等存在各種復雜因素，對城市土層情況的全面了解是必不可少的，這將影響到整個工程的安全性和穩定性。

（2）在頂管施工之前應對工作坑內的土壤情況進行全面檢查，并根據實際情況對其土質厚度及硬度進行合理控制。城市土壤的狀況還會影響到地下水位，因此，在城市水利工程中還需要對地下水位進行準確的測量和評估。

3.2 頂管掘進入洞

頂管掘進入洞是指在頂管施工中，為了完成管道鋪設而采取的施工技術。城市水利工程中的排水系統、供水系統和防洪系統等，都需要運用到頂管掘進入洞技術。

頂管掘進入洞是頂管法施工技術應用的關鍵環節，其主要目的是為了實現對管道施工范圍內土體的有效加固。在實際的頂管掘進入洞過程中，通常采用人工配合機械開挖、出土、回填等方式來完成頂進作業。同時，為了保證管道工程建設質量和效率，通常還會采取輔助措施來完成頂進作業。

3.3 頂管安裝

頂管安裝在城市水利工程中起著重要的作用，它能保證城市的水資源高效、安全地運輸。第一，頂管安裝前，應對頂管施工場地進行仔細的測量和定位，以滿足城市水利系統的設計和施工要求。同時，還應對頂管機和工作井的位置進行合理設計，確保二者之間的距離能夠滿足相關要求。在工程建設期間，工作井以及機頭、管道等應保持一定距離，以防出現變形等問題。第二，在頂管安裝時，應嚴格按照相關標準執行。在管道安裝完成后，應及時對管道進行打壓試驗，保證城市供水和排水系統的安全穩定。同時，還應對管道及相關附屬設備進行全面檢查和保養工作。此外，在頂管施工過程中還應定期對頂管機和工作井進行檢查和維護，保證其能夠始終處于良好的工作狀態。如果發現問題應及時解決或更換損壞的部件[3]。

3.4 頂管施工技術

頂管施工技術在城市水利水電工程中的應用主要有以下幾種形式：第一，管道頂進。即采用人工或者機械設備從管道的一端開始進行施工作業，直至到達另一端。這種施工技術常被用于地下管線鋪設、通信管道敷設以及城市道路的改建等領域，有助于城市排水和供水系統的改善。第二，人工挖孔。即在頂管施工作業前，利用人工挖掘的方式完成管道的開挖和安裝工作，通常用于城市狹窄或復雜地形條件下的水管、下水道等的鋪設。第三，盾構法頂管。即在頂管作業前，將盾構機安裝到已經鋪設好的頂管內，并將頂管機和管道連接起來形成整體結構后開始頂管工作，直至完成頂進作業后結束。盾構法頂管能有效應對城市地下復雜的地質環境，尤其適用于大型城市的地下水利設施建設。第四，管道內頂管。即在進行管道頂進作業時，利用千斤頂和其他工具將管道從地面向上推入頂管作業管內，并利用千斤頂將管道與頂管內壁之間的空隙填滿之后完成管道的頂進作業，這種方法應用于城市水利工程中地下水管、排污管道的鋪設。

4 頂管施工技術應用的保障措施

4.1 改進頂管施工技術

首先，在進行頂管施工的過程中，要采用先進的測量設備和施工技術，使得整個頂管施工的精準度能夠得到有效保障，從而使實際的頂管施工質量得到有效提高。其次，要對施工過程中的設備進行合理配置，例如可以在頂進工作井中安裝相應的泥漿泵，并對其進行合理配置。最后，要對頂管施工技術進行改進，只有這樣才能夠提高其施工的整體質量。因此在實際的頂管施工過程中要采取有效措施對其進行改進，從而提高其技術水平。

4.2 完善頂管設備的制造及質量控制

在頂管施工技術的實際應用中，頂管設備是最主要的工具，所以一定要對其進行完善，主要包括以下幾點：一是要提高材料的質量。在實際的制造過程中，要針對管材以及頂管施工需要用到的工具等進行嚴格控制，保證其質量；二是要加強頂管設備的組裝。在實際的操作中，頂管設備主要包括管節和頂管設備等，在安裝過程中要嚴格按照施工流程進行，保證各個環節都能夠符合施工要求；三是要對頂管設備進行定期維護和保養。在實際的施工過程中，工作人員應該對設備進行定期維護和保養，從而使其能夠正常工作，避免出現故障影響施工進度。

5 結束語

在實際的水利水電工程建設過程中，需要充分考慮到施工對周邊環境所造成的影響，合理采用科學合理、安全可靠的施工方法和技術手段，確保施工過程中不會對周邊環境所造成干擾，同時降低施工對周邊居民生產生活所造成的影響，這是非常關鍵的。在今后的水利水電工程建設過程中，需要不斷深入研究和探索頂管施工技術在水利水電工程中應用的相關問題，不斷提升頂管技術在水利水電工程中應用的質量和效果。