水利建設(shè)頂管施工技術(shù)研究

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隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)許多的中小型水庫(kù)需要進(jìn)行技術(shù)革新以及工程加固維修，這些水庫(kù)大多都建筑于50多年前，以當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，水庫(kù)的建立大多都是邊勘測(cè)、邊設(shè)計(jì)、邊施工的建筑過(guò)程，所以水庫(kù)的建筑質(zhì)量不高，存在很大的安全隱患，在運(yùn)行中更需要解決很多的問(wèn)題，尤其是土壩的輸水涵管部位若出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，將會(huì)給大壩的安全帶來(lái)極大影響。為此必須要對(duì)其進(jìn)行加固。但是由于輸水涵管的內(nèi)徑一般都小于0.5m，采取常規(guī)方法無(wú)法進(jìn)行維修。在此情況下，頂管施工技術(shù)就顯現(xiàn)出其不可比擬的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。頂管技術(shù)則是地下管道鋪設(shè)施工中的一項(xiàng)新的施工方法，其能夠在不破壞體表的情況下進(jìn)行地下管道的鋪設(shè)工作，不破壞體表也就意味著對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)，因此，它的優(yōu)越性受到了越來(lái)越多人的關(guān)注和廣發(fā)應(yīng)用。隨著建設(shè)進(jìn)程的加快，頂管技術(shù)在我國(guó)的地下管線(xiàn)施工和建設(shè)過(guò)程中起到了非常重要的作用。在水利建設(shè)工程領(lǐng)域也發(fā)揮了積極作用。現(xiàn)本文就頂管技術(shù)在水利建設(shè)工程中的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行探析。

一、頂管施工技術(shù)概述

頂管施工技術(shù)起源于美國(guó)，是一種得到廣泛應(yīng)用的建筑技術(shù)，它對(duì)于公路、鐵路、水跡等領(lǐng)域的建設(shè)有著不可忽視的作用，我國(guó)引進(jìn)頂管施工技術(shù)也有30多年的歷史，目前我國(guó)的頂管施工技術(shù)已經(jīng)處于國(guó)際領(lǐng)先的水平。在水利建設(shè)工程中所采用的頂管施工方法主要是在指，在大壩的側(cè)面先建設(shè)一定的頂管施工工作坑，然后確定管道頂進(jìn)的高程，利用千斤頂把管道逐漸頂進(jìn)壩體中，完成輸水涵管的加固維修的工作。頂管技術(shù)之所以得到廣泛應(yīng)用，因?yàn)樗谑┕さ倪^(guò)程中，將施工面轉(zhuǎn)入地下，完全不影響地面活動(dòng)，同時(shí)也減少了對(duì)交通秩序的干擾，不需要開(kāi)鑿路面，減少了破路的費(fèi)用，穿越鐵路建筑物的時(shí)候不需要進(jìn)行拆遷，不影響正常的通航秩序，施工周期短，沒(méi)有較高的工作成本，覆土深度大的情況下比開(kāi)槽埋管經(jīng)濟(jì)。在施工運(yùn)作的過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲小，不影響環(huán)境，不需要像深埋管處理程序一樣，先要進(jìn)行地基處理，可以在承載力較小的土層中進(jìn)行操作。同時(shí)還適于非巖性土層，但是巖石層、含水層施工難度大。

二、前期準(zhǔn)備

在實(shí)施頂管施工技術(shù)之前，首先要做好一定的準(zhǔn)備工作。一般需要先根據(jù)施工方案和設(shè)計(jì)要求在指定的地點(diǎn)開(kāi)挖頂管施工工作坑。這是頂管施工作業(yè)的前提條件。為了增強(qiáng)工作坑的抗壓強(qiáng)度，建議在底部澆筑混凝土，并使底座和后座形成一個(gè)整體，這樣不但能夠增大摩擦力，還能夠減小后座所占的面積。另外，頂管施工中需要逐漸挪動(dòng)管道，為了使其得以順利頂進(jìn)，建議在底座處安裝兩根工字鋼作為管道的頂進(jìn)的導(dǎo)軌。另外，在工作坑內(nèi)還還設(shè)置一定的集水坑，為了充分利用土地資源，還可以將集水坑和工作槽共用，這樣也便于底部鋼管的焊接。另外，之所以要在工作坑內(nèi)澆筑混凝土底座，主要是為了能夠管道頂進(jìn)施工中為千斤頂做支撐，為此底座的剛度必須要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，并且要求底座在承受較大的壓力后不會(huì)出現(xiàn)變形現(xiàn)象。當(dāng)基礎(chǔ)施工設(shè)施準(zhǔn)備完畢后，就可以安裝測(cè)量架，以便于通過(guò)測(cè)量來(lái)確定涵管頂進(jìn)的方向與高程。為了避免測(cè)量架晃動(dòng)而影響到測(cè)量結(jié)果，應(yīng)該將測(cè)量架固定在地基中。

三、施工工藝

（1）涵管就位。制作好的涵管經(jīng)檢測(cè)合格后，運(yùn)至工作坑附近，將管段推至工作坑導(dǎo)軌上就位，頂進(jìn)一節(jié)后，再吊裝另一節(jié)，循環(huán)作業(yè)。

（2）頂進(jìn)。管段就位后，在后座前安放一塊鋼板作為支承錢(qián)治國(guó)板，然后順次安放千斤頂、頂梁和橫梁，開(kāi)始將管段逐漸頂進(jìn)。

（3）挖棄土。涵管頂進(jìn)2~3m后，撤除橫梁和一節(jié)頂梁，人工進(jìn)管挖出棄土，運(yùn)至管外。

（4）測(cè)量。人工挖土至管端后，應(yīng)測(cè)量管端中心線(xiàn)位置和管底高程。在測(cè)量架上安置全站儀，測(cè)量涵管頂進(jìn)偏斜的誤差，然后測(cè)量管端底部高程與設(shè)計(jì)高程差，當(dāng)偏斜誤差大于15mm時(shí)，應(yīng)進(jìn)行糾正。

（5）再頂進(jìn)。消除誤差后繼續(xù)向前頂進(jìn)，直至涵管外端處于工作槽中間部位，然后撤掉橫梁和頂梁，安裝另一節(jié)管段，對(duì)齊位置后繼續(xù)頂進(jìn)，直至全部管段頂完。

四、施工注意事項(xiàng)

（1）后座和導(dǎo)軌施工中，應(yīng)特別注意后座的千斤頂支承墻面與涵管中心線(xiàn)要嚴(yán)格垂直，才能保證涵管的順直推進(jìn)。

（2）頂管施工時(shí)，由于千斤頂加力不均勻、力點(diǎn)偏移，使頂進(jìn)的涵管中心線(xiàn)與設(shè)計(jì)涵管中心線(xiàn)不可能完全一致，因此，及時(shí)消除偏斜誤差是頂管施工技術(shù)的一項(xiàng)重要工序。

（3）涵管頂進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)觀(guān)察后座有無(wú)變形、位移、裂縫等，發(fā)現(xiàn)不妥要及時(shí)處理，確保安全。

（4）頂進(jìn)、安放管段和其他施工機(jī)具時(shí)，要避免碰撞測(cè)量座架，以免測(cè)量不準(zhǔn)。

（5）為使涵管外壁與大壩土體之間結(jié)合密實(shí)，防止出現(xiàn)沿涵管外壁縱向集中滲流，在施工完畢后，通過(guò)預(yù)留灌漿孔充填灌漿。

五、頂管法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

在以往的水利工程涵管維修中，一般多采用開(kāi)挖重建法。這種方法是將大壩挖開(kāi)再重新修建的方法，采用開(kāi)挖重建的方式會(huì)使壩體存在著非常大的安全隱患，而且治理程度并不高，土壩的使用已經(jīng)經(jīng)過(guò)了幾十年的歷程，它的土體基本已經(jīng)固結(jié)了，新的回填土體與原有的壩體之間會(huì)出現(xiàn)不均勻的沉降，并且造成裂縫，嚴(yán)重的威脅土壩安全，開(kāi)挖重建的方式進(jìn)行的水利建設(shè)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不僅工作量大，而且增加了工程預(yù)算。這樣的施工方式還必須注意季節(jié)性的問(wèn)題，在雨天等惡劣天氣，施工的進(jìn)度會(huì)變慢，甚至停止施工。而頂管法施工的方式，是機(jī)械化的方式，不僅不需要破壩，而且其操作工藝非常簡(jiǎn)單，施工方便不會(huì)受到天氣情況的影響，對(duì)周?chē)慕ㄖ锊粫?huì)產(chǎn)生破壞，對(duì)原壩體不產(chǎn)生整體擾動(dòng)，施工速度快、效果好。但在硬土地?cái)嗷蛘呗裨O(shè)深度小的地段，則挖重建的費(fèi)用小于頂管法的消耗。

六、結(jié)束語(yǔ)

在水利工程建設(shè)中，頂管技術(shù)不僅在施工上提供了極大的方便，而且降低了材料的使用量、不產(chǎn)生噪音、不影響周?chē)h(huán)境，對(duì)人們的生產(chǎn)生活提供了極大的方便，這是一項(xiàng)非常符合中國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。

作者：錢(qián)治國(guó) 單位：寧安市水土保持委員會(huì)辦公室