浅议顶管施工技术在水利建设工程中的应用

钱治国

随着我国科学技术的不断发展，我国许多的中小型水库需要进行技术革新以及工程加固维修，这些水库大多都建筑于50多年前，以当时的技术水平来说，水库的建立大多都是边勘测、边设计、边施工的建筑过程，所以水库的建筑质量不高，存在很大的安全隐患，在运行中更需要解决很多的问题，尤其是土坝的输水涵管部位若出现裂缝现象，将会给大坝的安全带来极大影响。为此必须要对其进行加固。但是由于输水涵管的内径一般都小于0.5m，采取常规方法无法进行维修。在此情况下，顶管施工技术就显现出其不可比拟的应用优势。顶管技术则是地下管道铺设施工中的一项新的施工方法，其能够在不破坏体表的情况下进行地下管道的铺设工作，不破坏体表也就意味着对自然环境的保护，因此，它的优越性受到了越来越多人的关注和广发应用。随着建设进程的加快，顶管技术在我国的地下管线施工和建设过程中起到了非常重要的作用。在水利建设工程领域也发挥了积极作用。现本文就顶管技术在水利建设工程中的应用问题进行探析。

一、顶管施工技术概述

顶管施工技术起源于美国，是一种得到广泛应用的建筑技术，它对于公路、铁路、水迹等领域的建设有着不可忽视的作用，我国引进顶管施工技术也有30多年的历史，目前我国的顶管施工技术已经处于国际领先的水平。在水利建设工程中所采用的顶管施工方法主要是在指，在大坝的侧面先建设一定的顶管施工工作坑，然后确定管道顶进的高程，利用千斤顶把管道逐渐顶进坝体中，完成输水涵管的加固维修的工作。

顶管技术之所以得到广泛应用，因为它在施工的过程中，将施工面转入地下，完全不影响地面活动，同时也减少了对交通秩序的干扰，不需要开凿路面，减少了破路的费用，穿越铁路建筑物的时候不需要进行拆迁，不影响正常的通航秩序，施工周期短，没有较高的工作成本，覆土深度大的情况下比开槽埋管经济。在施工运作的过程中产生的噪声小，不影响环境，不需要像深埋管处理程序一样，先要进行地基处理，可以在承载力较小的土层中进行操作。同时还适于非岩性土层，但是岩石层、含水层施工难度大。

二、前期准备

在实施顶管施工技术之前，首先要做好一定的准备工作。一般需要先根据施工方案和设计要求在指定的地点开挖顶管施工工作坑。这是顶管施工作业的前提条件。为了增强工作坑的抗压强度，建议在底部浇筑混凝土，并使底座和后座形成一个整体，这样不但能够增大摩擦力，还能够减小后座所占的面积。另外，顶管施工中需要逐渐挪动管道，为了使其得以顺利顶进，建议在底座处安装两根工字钢作为管道的顶进的导轨。另外，在工作坑内还还设置一定的集水坑，为了充分利用土地资源，还可以将集水坑和工作槽共用，这样也便于底部钢管的焊接。另外，之所以要在工作坑内浇筑混凝土底座，主要是为了能够管道顶进施工中为千斤顶做支撑，为此底座的刚度必须要满足设计要求，并且要求底座在承受较大的压力后不会出现变形现象。当基础施工设施准备完毕后，就可以安装测量架，以便于通过测量来确定涵管顶进的方向与高程。为了避免测量架晃动而影响到测量结果，应该将测量架固定在地基中。

三、施工工艺

（1）涵管就位。制作好的涵管经检测合格后，运至工作坑附近，将管段推至工作坑导轨上就位，顶进一节后，再吊装另一节，循环作业。（2）顶进。管段就位后，在后座前安放一块钢板作为支承板，然后顺次安放千斤顶、顶梁和横梁，开始将管段逐渐顶进。（3）挖弃土。涵管顶进2～3m后，撤除横梁和一节顶梁，人工进管挖出弃土，运至管外。（4）测量。人工挖土至管端后，应测量管端中心线位置和管底高程。在测量架上安置全站仪，测量涵管顶进偏斜的误差，然后测量管端底部高程与设计高程差，当偏斜误差大于15 mm时，应进行纠正。（5）再顶进。消除误差后继续向前顶进，直至涵管外端处于工作槽中间部位，然后撤掉横梁和顶梁，安装另一节管段，对齐位置后继续顶进，直至全部管段顶完。

四、施工注意事项

（1）后座和导轨施工中，应特别注意后座的千斤顶支承墙面与涵管中心线要严格垂直，才能保证涵管的顺直推进。（2）顶管施工时，由于千斤顶加力不均匀、力点偏移，使顶进的涵管中心线与设计涵管中心线不可能完全一致，因此，及时消除偏斜误差是顶管施工技术的一项重要工序。（3）涵管顶进过程中，应随时观察后座有无变形、位移、裂缝等，发现不妥要及时处理，确保安全。（4）顶进、安放管段和其他施工机具时，要避免碰撞测量座架，以免测量不准。（5）为使涵管外壁与大坝土体之间结合密实，防止出现沿涵管外壁纵向集中渗流，在施工完毕后，通过预留灌浆孔充填灌浆。

五、顶管法的应用优势分析

在以往的水利工程涵管维修中，一般多采用开挖重建法。这种方法是将大坝挖开再重新修建的方法，采用开挖重建的方式会使坝体存在着非常大的安全隐患，而且治理程度并不高，土坝的使用已经经过了几十年的历程，它的土体基本已经固结了，新的回填土体与原有的坝体之间会出现不均匀的沉降，并且造成裂缝，严重的威胁土坝安全，开挖重建的方式进行的水利建设，费时费力，不仅工作量大，而且增加了工程预算。這样的施工方式还必须注意季节性的问题，在雨天等恶劣天气，施工的进度会变慢，甚至停止施工。

而顶管法施工的方式，是机械化的方式，不仅不需要破坝，而且其操作工艺非常简单，施工方便不会受到天气情况的影响，对周围的建筑物不会产生破坏，对原坝体不产生整体扰动，施工速度快、效果好。但在硬土地断或者埋设深度小的地段，则挖重建的费用小于顶管法的消耗。

六、结束语

在水利工程建设中，顶管技术不仅在施工上提供了极大的方便，而且降低了材料的使用量、不产生噪音、不影响周围环境，对人们的生产生活提供了极大的方便，这是一项非常符合中国可持续发展战略的执行标准。

（作者单位：宁安市水土保持委员会办公室）