垂直顶升法在水利工程中的施工应用

谭婷婷

摘 要：水利工程是我国工业发展中的中重点之一。为确保我国水利工程的工业的总体发展水平，水利工程在施工过程中的质量和技术必须得到全面的保障。垂直顶升法是水利工程施工中的常用方法之一，由于其施工所需周期较短，对环境的污染较小等特点，受到了多数施工团队的青睐。而对这项技术的科学和准确应用，也可以保证工程的完成质量，进而促进水利工程的整体完成水平，也能够在为工程的施工团队带来良好的经济效益的同时更好的服务社会。

关键词：水利工程；垂直顶升法；施工应用

垂直顶升法，主要通过在已经建筑完成的管道内，运用液压顶升的相关器材，使竖直的管道穿过施工土层的一项施工技术。在水利工程的管道出口施工过程中，运用这项技术，可以减少由于水浪的作用对施工造成的不良影响，并且能够有效缩小工程所需的经费，施工效率非常高。本文将结合具体工作经验，对垂直顶生法在水力工程施工过程中的具体应用进行简要说明，希望能为我国水利工程的发展做出贡献。

1 案例工程概述

本文所举出的案例中的水利工程，其施工地点位于某一线城市的市中心地区。该工程的取水量大约为每秒钟26立方米。工程中共有4台机组，工程的总体装机容量约为4480lw。这项工程的规模为国家标准定义中的中型水利工程规模。工程的主要组成成分包括泵站、输水管道和工程中包括的建筑物等，其中，工程的输水管道主要包括以下几种。第一，管道的主要材料为钢筋混凝土，总长约为486米，管径约为350厘米。第二，管道材质为钢材，总长约为106米，管径340厘米。以及6根出水段管道，其主要材质为钢材的竖直管。根据工程的实际情况要求竖直管的长度要达到140厘米，壁厚要达到2厘米。对于水利工程来说，竖直的出口段能够保障城市水循环系统的正常运行和工作，也可以保障管内水循环系统中的水的质量，减少管道对水资源的不良影响。案例工程在具体施工过程中，选择应用竖直钢管的垂直顶升发施工，这将有效地提高人们的生活质量，带来良好的社会效益。

2 工程地质条件

根据设计勘察资料，竖直钢管施工区域地层自上而下分别为：素填土层、黏质粉土层、淤泥质粉质黏土层、含砾粉质黏土层、砂砾石层。竖直钢管布置区段位于砂砾石层之上，穿越土层以含砾砂粉质黏土层为主，工程地质条件相对较好，但比较容易产生流沙。场区浅层存在地下水，属孔隙潜水，其地下水位受大气降水和地表径流补给影响，水位年变幅度小。

3 施工工艺流程

单根竖直钢管垂直顶升法施工的工艺流程为：竖直钢管加固、顶升区水平钢管及地基加固→顶升装置就位→将第一节管节与顶盖连接、在管节周围设置止水装置→顶升第一节→第一节到位后，固定管节，并设防回落措施→第二节及之后管节依次接入、依次顶升。当一根竖管的最后一个管节顶升结束后，将顶升装置移到下一根竖管部位，进行下一根竖管的施工。全部竖管施工完成以后，拆除顶升装置。

4 工程的施工工艺

施工工艺的全面与成熟，能保障工程整体的完成效率。为了使水利工程的使用能够满足人民的生活需要和社会正常运行的需要，施工团队必须对施工工艺进行合理的完善。

4.1 钢管加固

在竖管内部设环肋板、纵肋板加固，肋板板厚2.4厘米、板高24厘米；环肋板，沿管纵向每隔40厘米设一道；纵肋板，斜30°布置，沿管环向共布置12道。顶升开口部分，采用环梁加固法，环梁高度35.8～65厘米，宽度18厘米，环梁主材为2厘米厚钢板。

4.2 顶升区水平钢管及地基加固

在顶升区下方的水平钢管内部设环肋板、纵肋板加固，肋板板厚2.4厘米，板高24厘米；环肋板，沿管纵向每隔1.07米设一道；纵肋板，斜30°布置，沿管环向共布置12道。

水平钢管下方地基采用劈裂注浆加固，加固范围角度为底部150°。注浆孔布置，沿纵向每5米设1排，每排沿环向均匀布孔3只，孔深3.5米。注浆浆液采用P·O32.5普通水泥配置，水灰比0.5∶1，水泥用量150kg/m3，浆液初凝时间1～2h，浆液注入率20%。注浆顺序先下后上。注浆过程中采用水准仪监测水平管道，以防注浆时管道上抬变形。

4.3 顶升装置布置

顶升装置主要有：顶力支座平台，包括龙门撑、龙门撑底座、直顶架等，主材为槽钢、钢板，焊接而成；100t千斤顶，行程40厘米，配KE30油泵车带动。

4.4 顶升装置的应力扩散设置

在水平钢管的底部铺设粗砂，在砂子上面放置底座扩散块，将垂直顶升用的4个千斤顶放置于底座扩散块上，使垂直顶升的反力均匀扩散。

4.5 顶升技术的使用

顶升技术是整个工程主要运用的技术手段。在顶升工作进行前，首先要对工程中底座及其他装置的安装情况进行严谨的检查，要保证底座与顶管轴线始终处于垂直的状态。应该使用水准尺和铅锤组合的方式，仔细验证底座的水平情况，如果达不到标准，必须及时采取相关措施对其纠正。直到反复测量完全无误后，才可以启用油泵车，进行顶升的具体操作。

在顶升的具体操作过程中，应对管节准确定位，使不同管道严密的完成工程所需的拼接工作，在对管节进行拼接时，技术人员应该熟练的运用焊接技术，焊接完成后，要对管节焊接部位进行相关的处理，以防止焊接部位生锈。为保证焊接的工作环境和焊接工作人员的健康，在焊接工作进行的过程中需要保持良好的空气循环。之后再对管道进行顶升，并通过反复的循环，妥善的完成顶升工作。

4.6 顶升过程中的测量

顶升管节垂直度，采用在竖管闷板中央吊垂球进行测量核验。顶升管顶标高，通过管底标高测量、顶升进尺进行推算，确保管顶标高符合设计要求。

5 施工效果

某年5月29日开始进行顶升施工准备，6月5日开始顶升第1根竖管，6月22日6根竖管全部顶升完毕，总历时25d。其中正式顶升期为18d，平均每根竖管施工时间3d。施工速度快，工期短，符合合同工期要求。顶升施工期间，对水库库底的扰动小，不影响水库的正常运行，对水质影响微乎其微，符合业主、设计的要求。顶升施工期间，监测结果显示，水平管无变形、亦无明显沉降，符合设计要求。设计对水平钢管的沉降警戒值为：累计沉降为2厘米，沉降速率为0.3厘米/d（连续3d）。顶升施工期间，6根竖管均未出现漏水、渗水现象，止水结构设置满足要求。顶升施工期间，6根竖管均无变形，竖直钢管加固设置满足要求。本工程设置4只100t千斤顶进行顶升推进，顶升过程未觉察有顶升困难现象，顶升装置设置满足要求。

结束语

水利工程是保证我国广大居民正常生活的一项重要的社会工程。在施工过程中，施工团队必须选用最合适的施工技术，以保证工程的高质量质量完成。而在近幾年我国的工业发展中，垂直顶升法由于其自身优势，被各项工程广泛应用，而且也取得了良好的应用效果，带来了一定的社会效益。本文提到的案例中，对垂直顶升法有着较好的应用，希望其他工程在施工过程中，也能充分的借鉴其成功之处，改善其不足，从而取得更好的发展。

参考文献

[1]《顶管施工技术及验收规范》编委会.顶管施工技术及验收规范（试行）[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2]马保松，D.Stein，蒋国盛，等.顶管和微型隧道技术[M].北京：人民交通出版社，2004.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50268-2008给水排水管道工程施工及验收规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.