惠州市水电建筑工程有限公司 广东惠州 516000
摘要：顶管施工安全可靠、自动化程度高，并且在保养和维修方面也相对简便，节约了施工成本。基于此，本文对顶管施工优势进行了概述，结合工程实例，提出了其施工前的准备工作，重点对工作坑施工、接口施工、顶进施工等内容进行了介绍，通过加强其技术在水库除险加固工程中的运用，有利于生态环境保护，提高工程效益。
关键词：水库；除险加固；顶管；准备工作
顶管施工是一项少开挖，甚至不开挖地面的施工技术，但施工人员在挖土过程中，需要同时利用千斤顶等施工设备，施工难度系数较大。因此加强顶管施工技术的探讨，对于保证施工质量，提高施工效率具有重要作用。
1 工程概述
1.1 项目详情
本项目位于新会区双水镇西南部，是一座以灌溉为主，结合防汛、发电等综合利用的中型水库。工程等别为III等，永久性主要水工建筑物等级为3级，次要建筑物等级为4级。水库永久性主要水工建筑物洪水标准采用50年一遇设计、1000年一遇洪水校核；溢洪道消能防冲设计洪水标准为30年一遇。水库除险加固主要内容为：对主坝进行防渗加固及重建下游排水棱体，副坝培厚，加固溢洪道，重建输水涵管、放水塔及交通桥，修整防汛公路，配套管理用房及管理设施等。
1.2 水库特性
曾坑水库集雨面积为11.2km2；正常蓄水位/相应库容为28.08m/908万m3；设计洪水位/相应库容（p=2%）为29.15m/1029万m3；校核洪水位/相应库容（p=0.1%）为30.14m/1139万m3；死水位/相应库容为15.08m/44万m3；设计洪水下泄流量（p=2%）为68.3m3/s；校核洪水下泄流量（p=0.1%）为122.6m3/s；主/次要建筑物级别为3级/4级。
2 顶管施工技术的优势
首先顶管施工用途非常广泛，可以用来帮助敷设煤气管线、通讯管线、排污管线、自来水管线以及电力管线，施工过程中作业量小，对周围构筑物造成的破坏程度较小，并且操作过程也较为简单，同时顶管施工技术还能够从各种构筑物的地下穿过，如河流沟渠、铁路以及沥青公路等，其作业类型分为两类，即密闭型和开放型。其次在水库建设中，施工人员一般会对地面及地下管道管线进行多方勘查，而针对管道管线分布较多的区域，还要采用槽工艺进行施工，施工成本较高，并且容易造成相关构筑物的破坏，加之在开槽过程中会产生较多的土方，因此还会给水库周边的环境造成污染，而顶管施工技术则能够有效改善这一问题，其不需要对水库土地进行开挖或少开挖，并能在不破坏地表结构的情况下，进行管道的铺设工作，能有效解决环境问题，降低施工成本和能源消耗。
3 工程实例
本项目位于新会区双水镇西南部，是一座以灌溉为主，结合防汛、发电等综合利用的中型水库。工程等别为III等，永久性主要水工建筑物等级为3级，次要建筑物等级为4级。水库永久性主要水工建筑物洪水标准采用50年一遇设计、1000年一遇洪水校核；溢洪道消能防冲设计洪水标准为30年一遇。水库除险加固主要内容为：对主坝进行防渗加固及重建下游排水棱体，副坝培厚，加固溢洪道，重建输水涵管、放水塔及交通桥，修整防汛公路，配套管理用房及管理设施等。水库除险加固工程的顶管工程主要为DN1200钢管，每节长6m，共60m。
4 水库除险加固工程顶管施工前的准备
4.1 勘查和技术准备
在进行水库除险加固工程顶管施工之前，相关设计人员及施工人员应当对施工现场的土方情况，以及地理环境进行全方位考察，以了解施工地点管线的铺设情况，并且水库管线设计人员还要对相关的文件，以及资料进行有效的理解和阅读，仔细观看图纸并会审图纸。其次充分结合水库施工地点的实际情况制定施工方案，并不断优化施工方案，而施工人员则要相互学习、交流和讨论，对施工过程中可能出现的问题进行预测，并制定相应的解决方案，优化施工工艺，提高施工技术，从而保证施工过程万无一失。
4.2 施工材料准备
水库除险加固工程是一项民生工程，其重要性不言而喻，施工人员应当加以重视，认真细致的落实好施工过程中的每一个施工环节。首先水库除险加固工程顶管施工需要一定的基础资料，如管材等，因此施工人员一定要做好管材的把关工作，选择正规的生产厂家，并对选择的产品进行技术统计和性能分析，一般要求管材外表面平整，没有蜂窝麻面，并要对回弹强度进行检测，保证其检测强度高于管道混凝土的设计强度，而对于一些土质不好的施工地点，工作井内还要设置支撑，而这就需要工字钢，一般用于顶管作业的工字钢表面不可太过锈蚀，而且进场的工字钢必须要对其型号进行严格审核，要求与施工方案中需要的工字钢型号一致。其次还需要方木和木板，以作用于工字钢与支护工作坑，其选择需要有一定的厚度，且宽度与长度的比例要适宜，尽量不要使用有虫蛀情况和严重蚁蚀情况的木材料，以保证工程施工的安全性。另外施工场地的大小应根据水库加固的现场情况而定，但是场地必须要压实、平整，同时要利用围栏和外界隔离开来，且围栏上要预留出一个用来运土及管道进场的大门。
5 水库除险加固工程顶管施工
5.1 顶进设备安装
（1）后背墙制作；一般选择浇筑C30商品混凝土后背，墙厚50cm、宽50cm、高50cm，钢筋间距150mm×150mm，并待后背混凝土完全硬化后，需横向密排设置30#工字钢，工字钢间用φ8钢筋搭接焊牢。其次型钢前面需设150mm×150mm方木并应横放，同时加2mm厚钢板以及用竖铁2根做顶管后背，以使后背能够承受足够的顶力。（2）止水环安装；在安装止水环时应先测量，在确定其安装位置之后，将其底圈固定到墙壁上，然后在底圈上固定防水橡胶板，最后安装止水圈压板。（3）主顶油缸安装；一般采用等推力双级主顶油缸，其应根据所顶管径和顶进长度组合而成，并要安装在油缸架上，一般应对称布置在顶进轴线两侧。
5.2 工作坑施工
基坑即工作坑、工作井，按照作用分为接收井和顶进井两种，同时工作坑是实施管道作业的主要场所，其要求需在工作坑内布置导轨以及千斤顶，并且工作坑的位置一般设在检查井位置，安排为接受坑、交汇坑、多项坑、转向坑、双向坑以及单项坑等，而纵断面形状多样，有阶梯型和直槽型，平面形状有圆形和矩形。具体施工为：首先在开挖时可采用台阶式对角短开挖，并通过结合水库工程地质具体情况，合理利用围岩自承能力，可减少开挖对围岩的扰动，但要注意在单向顶进时，应选在管道下游端，以利于排水。其次应以钢筋网、喷射混凝土、钢格栅，及打设锚杆支撑为主要支护手段，并通过现场监控测量指导设计和施工，同时为防止基坑的地基沉降，施工人员要对导轨进行固定，保证顶管位置方向准确，并要采用钢筋砼或碎石加固土壤，修筑基础，以保证施工质量（要求为表1所示）。
5.3 接口施工
在水库除险加固工程施工作业中，施工人员在利用人工进行挖土顶管作业时，要遵循“先挖后顶”和“随挖随顶”的施工原则，即工作人员应当选好基坑位置，然后再按照施工要求和施工图纸进行开挖，并且挖好基坑之后，要结合管线的铺设坡度和处理位置，对基坑基础进行修复，之后再设置导轨。具体为：在安放导轨时，导轨与预埋钢板应焊接成一体，每条导轨选4点测其高程，并检查安装质量，同时在前端应尽量靠近洞口，而导轨可通过槽钢与砼底板上的预埋钢板进行焊接，并且导轨可按水平状态安装，但要注意2根导轨之间的高程误差应严格按制在2mm以内。
5.4 顶进施工
首先在顶管过程中，须同步注入减阻泥浆，它是减少顶进阻力，提高顶进速度的重要环节，而减阻泥浆需采用膨润土配制而成，同时在初始顶进每1m处需测量一次，并做好记录，而在正常顶进时，每顶进3m测量一次，遇有纠偏时每1m测量一次，并且测量人员需分别绘制出管道中心及高程曲线图，以随时预测机头的前进趋势。其次要不断观察光靶上激光点的行走轨迹，如发生偏移大于10 mm，以及预测机头有向偏差大的方向发展的趋势时，要采取纠偏措施，并做机头和机尾的数据比较，同时在顶进的过程中，速度应控制在15～25mm/min，并在入洞后的前10m时需用较低速度作业，而之后的速度应视出土情况适当加快顶进速度。另外在水库土壤加固完毕后，需立即进行地探雷达检测，以检测顶管过程中对土体的扰动及空洞情况，从而确定土体松散、空洞的位置与规模。
6 总结
总之，顶管施工技术可有效防止施工过程中对环境造成的污染，降低施工成本，增强经济效益，因此建设人员应当加强该项技术在水库除险加固工程中的运用，并将其优势在建设中充分发挥出来，以提升工程施工水平，保证工程施工质量。
参考文献：
[1]麦宏晃．水库加固引水工程顶管简易施工法[J]. 科技创业月刊，2011(02)．
[2]李维仁，陶柯宇．顶管施工法在水库穿坝涵管改建中的应用[J]．广西水利水电，2007(05)．
论文作者:谢洵文
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/18
标签：水库论文; 顶管论文; 工程论文; 导轨论文; 管线论文; 工字钢论文; 作业论文; 《建筑学研究前沿》2017年第9期论文;