引水管道工程论文

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1石狮市引水二期工程顶管施工技术建议

基于石狮市引水二期工程顶管施工的背景概况，以及结合工程实地勘察现状，发现工程在控制和调整顶管方向、吊装与焊接管道、配置主顶油缸等方面的施工技术难度比较大，笔者认为有必要借助人工顶管技术，具体的施工技术方法如下：

1.1总顶力计算

为精准计算出总顶力，需要考虑顶进深度范围内不同质量土质的情况，并选取合适的开挖与顶进施工方法：

（1）土质较好情况。顶进深度范围内，较好的土质为粘土、亚粘土和含水量较大的亚粘土，这种土质开挖后，容易成拱，土质系数在1.5～2.0之间，在此取值2.0。建议采用先开挖后顶进的施工方法，其总顶力可根据土质系数与顶进管子自重计算，其中顶进管子单位自重为0.789t/m，而顶进管道总长度为108.7m，可得出总自重为85.76t，总顶力为171.52t。与此同时，鉴于实际工程存在诸多复杂的不确定性因素，因此总顶力需加上设备51.46t的储备能力，最终得出顶进总顶力为222.98t。

（2）土质较差情况。顶进深度范围内，较差的地质为砂质粘性土、含水量较大粉细砂，这种土质开挖后，不容易成拱，土质系数在3～4之间，建议采用先顶进后开挖的施工方法。根据工程提供统计资料，确定顶管正阻力为70.34t，顶管侧摩擦力为273.05t，最终确定顶管阻力343t，即克服顶管阻力所需总顶力为343t。综合两种假设的条件，笔者建议本工程可借助2个250t的千斤顶作为顶进动力设备，即满足500t的总顶力需求。另外以钢管外径和钢管壁厚作为参数，其中取值1.62m，取值0.032m，根据公式，可计算出单位钢管承受的最大破坏力为3418.3t。由此可见，最终判断出钢管在2个250t千斤顶的顶力作用下，不会造成任何损伤。

1.2设备选型、配置与安装

本工程顶进施工所需设备的选型与配置情况，具体如表1所示。在做好顶进施工设备选型与配置工作的基础上，需要进行顶管设备的安装，其中主要有导轨安装、承压壁设置、主顶设备安装等。

（1）导轨安装。本工程所使用的导轨，为装配式导轨，这种导轨需要稳固安装在砼基础面之上，以便在顶进施工时，能够承受各种负载作用，同时保证不会出现位移、变形、沉降等问题。安装导轨时，一方面需要对管道中心点位置进行详细复核，然后根据设计管底标高平行设置导轨面，另一方面是在顶进施工时，根据实际需求对导轨进行复测调整，旨在保证顶进轴线的精度。

（2）承压壁设置。顶进施工需要借助承压壁克服顶力的影响，因此要求承压壁具有一定的强度与刚度。本工程承压壁的承压面以枕木与钢板为主材，其中枕木规格为20cm×20cm，钢板衬厚为15cm，并且垂直于顶进轴线，以及在设置到位后，利用钢丝将其绑缚牢固，以免在顶进施工中出现倾斜。

（3）其他设备安装。在安装导轨和设置承压壁之后，还应该重点把关主顶设备的安装和管节安装，安装时要求在沉井中测量放样中心线，然后在安装好顶机架、主顶装置和顶进管机之后，将管节依次吊装、顶进和拼装，直至管节安装到位，方可出洞。

1.3顶进施工

在选型、配置和安装好顶管施工设备之后，根据案例工程的特点，并秉着保证施工质量与安全目标的原则，按照以下方法进行顶进施工：

（1）钢管接头的测量控制。本工程所选用的钢管接口，都以焊接作固定处理，在顶进施工期间，如果顶进方向稍偏，很有可能导致钢管变形，甚至是接口脱焊。笔者认为顶进施工时务必进行缜密测量，以控制好顶进的方向，并调整顶进的力度，如果发现存在偏差，需要第一时间调整方向，同时检查钢管的顺直程度和接口是否脱焊，必要时作更换钢管处理。

（2）顶进施工细节控制。顶管机头的控制，顶进时保持该设备与土体界面的平衡，以此规避顶进时地面沉降问题的出现。顶进偏心度的控制，可在顶进的同时增加检测频率，及时纠正管道轴线的偏差。顶进摩阻力控制的具体的做法是将改性石蜡涂抹在管道的外壁，并适当增加顶进的长度，即可减少顶进时的摩阻力。不稳定土层的控制，本工程某些部位的土层不稳定，顶进时存在地面变形和土体位移的现象，笔者建议以水泥注浆的方式进行加固，同时实时观察土层的变化情况，一旦发现异常，应予以及时预防。地下水压控制，本工程地下水位大约1m，顶进期间水压过大，而顶管地面没有其他的建筑物，因此建议在地下水压过大的位置，施打降水井进行排水。顶进与出土平衡的控制，为避免流砂和塌方的影响，顶进同时应该控制土体的开挖量，不得出现超挖行为，以及保持顶管轴线平衡。

（3）地下障碍物处理。地下障碍物直接影响顶管施工的进度与质量，本工程主要的地下障碍物，有地下废弃管线、孤石和砖墙等，为避免地下障碍物对顶管施工的影响，在施工前，需要根据现场勘察资料，检查是否存在与顶管管路冲突的障碍物，以便适时调整管路设计路线。在施工时，如果发现存在地下障碍物，需以开挖或者使用钢套筒的方式，排除地下障碍物，但期间需要纠正机头推挤反力造成的偏差。

（4）顶管轴线测量及管道纠偏。通过地下导线测量，可控制顶管轴线，具体的做法是从工作井地面开始，往井底方向引测，测量导线长度约为7m，即可控制长109m左右的顶管线路，适时需要借助全站仪、控制箱、工作井测站、电脑控制台等，以较高的测量精度要求，将起始边点位误差控制在2mm以内，其测量方法如图2所示。以上的顶管轴线测量，需要在每次顶入土层中约30cm的时候进行至少1次，以及在每次顶入土层中约100cm的时候进行至少1次，如果存在顶管轴线偏差，则必须要根据实际情况增加测量的频率。关于顶管轴线偏差的纠正，根据偏差的大小，以及判断偏差是否存在增大趋势，进而对不同油压状态下的千斤顶机头长度进行调节，将每次纠偏角度控制在10'～20'范围内，以较为缓慢的速度，将偏移的顶进管道，重新调整在设计的轴线上。

1.4顶管施工时地面沉降控制

本次引水管道工程的顶管施工，多次穿越外环线的主干道，对周围的建筑物造成一定影响，其中地面沉降的影响最为明显。工程在顶管施工时，上部建筑物的基础与顶管轴线距离较近，而所穿越位置的土层不稳定，容易引起局部的地面沉降。为此，在顶管施工同时，应该采取措施控制地面的沉降。

（1）为提高控制地表沉降的精度，笔者建议采用人工掘进的方式配合施工，但期间必须控制好掘进的泥水压力，其压力控制的最佳状态大约在高于地下水压力0.01MPa，该压力值有利于顶管开挖面稳定性的控制。

（2）顶进施工期间，管道外壁背土容易扰动土地，并造成建筑空隙，适时应当遵循“触变泥浆套”原理，在管道外壁建立触变泥浆润滑套，以及时填充顶管造成的建筑空隙。但填充时需要同时进行工作井口压浆、机尾压浆、管道沿线补浆。

（3）完成顶进施工工序后，为了避免管道出现后期沉降问题，需在触变泥浆压注孔接头拆除之前，利用触变泥浆，将每个触变泥浆压注孔球阀里面的水泥浆置换出来；置换泥浆时，需在释放水泥浆的同时，依次将触变泥浆压注进去。

（4）在置换泥浆的同时，还应该观测与控制管道后期的沉降，期间重点监测顶管施工位置的地表、管线持续与周围建筑，并根据监测的结果，采取注浆加固措施，将管道的沉降控制于基本稳定状态。

1.5管道功能性试验

在管道顶进施工及其他工序完工后，需进一步试验管道的功能性，其试验的参照标准为《给水排水管道工程施工及验收规范》，检查管道工作压力大小，如果工作压力超出0.1MPa压力值，则需要进行水压试验。本工程管道水压试验结果。试验结果可看出，本引水管道顶管施工达标。

2结语

文章通过研究，以石狮市引水二期工程为例，基本明确了引水管道工程顶管施工技术的应用方法，但鉴于不同引水管道工程顶管施工条件与要求的差异性，要求其他引水管道工程在参考借鉴本工程顶管施工方法时，需紧密结合本身工程的实际情况，对以上施工技术予以灵活应用。