摘要：在水库建设中顶管施工技术是比较普遍的技术之一，它在不破坏地表结构情况下进行的管道铺设，实现了对生态环境的保护，优势也逐渐凸显出来。随着工程进度的加快，顶管技术在水库建设中越来越广泛，下面就顶管技术在水库工程建设中的应用作了详细的研究。
关键词：顶管；水库；技术措施
1实例概述
根据某地区供水发展情况，石兜水库除险加固施工期间需同步供水，如果按照库水位降至死水位25.34m的方案进行进水口的施工，将会存在进水口施工期间供水问题和水质恶化两个问题。为保证城市供水，施工期间水库水位将长期保持在较高水位。水库除险加固改造工程C1标进水口顶管施工中，地质条件复杂，高水位工况下进行顶管施工难度大。
2施工前准备工作
在施工前需要做好准备工作，深入了解施工现场的地形地貌，地形会对顶管技术执行造成很大影响，因此在施工前需要做好地质调查，对地形地貌进行全面勘察，在勘察过程中，可以掌握施工现场地形，依据前期的管道分布以及相关信息制定施工方案，有效避免施工作业对建筑物的负面影响，在施工过程中需做好防护措施。同时，需要科学设置工作井位置，在选择时需要就地形等因素进行综合考量，该工程将工作井设置在离建筑物较远且交通比较便利的位置，且在其附近悬挂了警示牌。
3顶管施工技术的应用
3.1顶管进、出洞
①因为管道所穿越地层为粉质粘土、壤土夹薄层粉砂，其呈现为软塑～可塑状态，所以顶管进、出洞口的止水效果和初始顶进段地基承载力是需要格外注重的。在施工阶段，进出洞口区域需要采用水泥搅拌桩进行加固，搅拌桩一般设置为两排，直径为准600，套打20cm，强度为1MPa，加固宽度是出洞口左右的两侧为2m。②顶管进、出洞口降水措施。因为该工程的顶管是埋设在⑥层土中，系弱透水层，其上下土层为弱/不透水土层，就顶管施工来说，工况较好，但是该土层中夹带着薄层粉砂，其具有潜水的风险。因此，在施工过程中，施工单位事先在上下游沉井格处设置了8口降水管井，这样可以降低地下水位，同时也需要对降水水位进行跟踪观测，需控制在管底以下0.5m处，这样才能破门出洞以及进洞。
3.2注浆减阻
注浆减阻就是通过压注触变泥浆使得管道附件的孔隙饱和，这样就形成了一个泥浆保护层，其可以起到支撑地层的作用，也可以有效避免地面沉降，缓解顶进阻力。该工程注浆有机头同步注浆以及管道补浆，触变泥浆的配置方案为膨润土400kg、水850kg、纯碱6kg、CMC2.5kg，稠度为12～14。该工程触变泥浆由地面液压注浆泵通过2″管路压送至各个注浆孔和机头后的同步注浆系统。可在机头位置安装隔膜式压力表，对注浆量进行检测，观察其是否达到指定位置，在所有注浆孔内均需要设置球阀，软管以及接头的耐压力设置为5MPa。支管同径为G1″。在工作井洞口的止水设备前方的建筑空隙位置可以设置2个注浆孔，在管道外壁进入洞内时，没有和土体产生摩擦前就先浸满浆液。触变泥浆会随着管外壁向土体渗入。管道补浆需要按照科学的秩序进行，每次循环不得少于2次，每次压注需要定量。在顶进过程中，平均补浆量为建筑空隙的6倍，每次注浆量为1.2m3/m。在施工过程中，依据顶力的变化对补浆量进行科学调整。在泥浆置换后，顶进结束后需要立即进行泥浆液的置换。置换泥浆一般为水泥净浆，在压降体凝结之后（1d内），立即拆除管路，在换上闷盖则需要立即封堵孔口。
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3.3顶管施工的测量、纠偏和纠扭
首先，顶管测量。在测量过程中需要依据管道中心线和工作井位的相关情况建立适宜的地面、地下测量控制系统，控制点的设置宜设置在不容易受到扰动、视野比较清晰、校核准确等位置。在顶管工作井的内部靠后位置设置测量平台，需要保证其稳固，需在机头后壳体圆心出位置设置一个激光靶，在光靶的光点位置显示的数值代表的是机头尾数的实际偏差。与此同时，机头的最前方也是作为前尺使用，其和机尾的水平差值代表的是机头横向趋势和绝对偏差。顶进施工过程中需要结合机头前后壳体间折角、机头滚动角、倾斜仪读数，也就可以计算出机头的现存偏差和发展趋势，其可以有效制定纠偏动作的方向，需要立即调整机头。其次，顶管纠偏。所谓纠偏就是指在设置了机头偏移设计轴线，采用设置于后部的纠偏千斤顶组调整机头端面的方向，从而缩小偏差，使得管道可以顺着设计的轴线顶进。顶进纠偏一般是采用4台纠偏千斤顶组进行纠偏，如果管道偏左那么千斤顶则需要左右伸缩。若高程以及方向存在偏差，则需要先纠正偏差较大的一方。纠偏时需要保证顶进时小角度分级需要逐步开展，可反复调整。当顶管机头发生旋转时，可以在管内的相反方向增加荷载，或者是在中间站提供旋转纠正力矩从而实现纠正目的。
然后，顶管纠扭。在顶进过程中管道扭转是比较常见的问题，其会对管道出泥、电机安装等造成影响，所以需要加强控制，防止出现扭转角度过大的问题出现。对此，在纠偏过程中，需要注意纠偏油缸不能对管节形成扭矩，在主顶油缸后座稳固之后，管道内部的设备需要对称安置，尽量不布置在同一侧。对于纠正管节扭转较为有效的方法为压重纠扭，也就是在管道的一侧压重，这样可以使得管道向相反的方向扭转。
3.4沉降控制
①压力控制的合理调整刀盘正面水上压力不平衡就会造成地面沉降或者是凸起。可以依据管道的布置和地下水活动情况，泥水系统的压力设置也需要注意，通常会比地下水压高5kPa，该工程的泥水系统的设定压力为55～65kPa。切削土壤的刀盘压力需要根据塔萨基公式进行计算，该工程顶管阶段中的土压力设置为3.2～3.8t/m2，在顶第一节管节时，需要将正面土压力调整到最佳。②严格控制顶管施工控制。在顶管的初始阶段，需要设置地面沉降试验段，需对地面沉降进行多次测量和监管，需要深入了解沉降的原因和变化规律，并且对顶进压力、机头仓泥水压力、注浆量和推进速度进行综合考量。顶进轴线偏差过大也会造成地面沉降，所以在顶进操作时，操作人员也需要对造成机头偏差量进行分析，避免引发偏差，将偏差控制在允许范围内。③进出洞口阶段控制。顶管出洞口位置需要采取适宜措施避免沉降。如在掘进机就位之后，需要垫高机头，高度为5mm，出动时掘进机需要持向上状态。同时，需要对后座主推千斤顶的合力中心进行调整，在出洞过程中需要对掘进机的工作状态进行实时观测，当发现其有下磕趋势时，需要采用后座千斤顶进行纠偏，因为距离比较短，该方法效果比较明显。在机头后3节（7.5m）管材上预埋钢板环，预制管道过程中需要在该3节管道上预埋5道钢板环（14×300mm），需要在模具内浇筑混凝土，施工过程中将3节管材和机头焊接在一起，从而提高管道的整体强度，也可在管道后方加载压铁配重。
4结束语
综上所述，顶管技术在当前城市水利工作建设中的应用已经趋于成熟，且应用范围较广，均可取得较好的应用效果。在施工过程中需要做好管道和地质勘测工作，深入了解管道系统排列，做好规划工作，在施工中需注重质量和安全管理，从而保证顶管施工作业的顺利开展。
参考文献
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论文作者:杨樟清
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
标签：机头论文; 管道论文; 顶管论文; 过程中论文; 偏差论文; 泥浆论文; 水库论文; 《基层建设》2017年第14期论文;