顶管法在灌区工程施工中的应用

季光武

（双鸭山市水务局，黑龙江 双鸭山155100）

当前，管道施工是非常普遍存在的一种施工方式，通过管道可以形成一些重要的输运通道，完成其作为通道的预设作用。而管道施工会面临很多现实的问题，采用传统的施工方法造成了较大的施工代价，尤其是对地面设施的影响，更是使得施工的顺利进行要面临很多现实的压力。采用顶管法可以很好地解决这些问题，通过采用该方法不但能够降低实际的施工成本，在施工的便捷性方面也有巨大的提升，因此，该方法也得到了施工企业和相关单位的高度认可。

1 顶管法施工概述

在一些工程建设项目中，需要进行管道系统的埋设作业，传统的做法是将地表开挖到需要埋设的深度，放好管道后再进行填埋，这会造成较为严重的施工困难，采用顶管法可以很好地解决该问题。顶管法是目前管道埋设施工比较普遍采用的方式，该施工方法可以避免对路面等地面设施进行开挖作业，能够最大限度降低施工的难度和成本，是目前较为普遍采用的一种施工建设方式，尤其在灌区施工中得到非常广泛的运用。顶管法是对管道施工的一种罪常用的非开挖施工形式，其通过顶管设备和相关技术的充分运用，可以形成施工的高度有效性，并确保了整个施工的质量。

从整个施工过程来看，顶管法主要是通过工作坑内预设的顶进设备所形成的巨大顶力，使得其可以抵消管道与土壤之间的摩擦阻力，并按预先设计的角度和坡度将其其完全顶到土壤内需要的位置，然后将产生的土方即时运走，完成该管道的施工过程。当完成第一节管子的施工后，接着将第二节管道抵住第一节管道持续顶进，为此管道中间的衔接部分有很好的设计。整个工作的原理主要是考虑利用主顶油缸以及各个管道间以及中继间等形成的持续推力，将施工管道从一个工作坑内通过掘进设备穿透道接收坑内，再经过处理，将相关设备吊起，使得管道能够依据工具管道或者掘进设备挖出的通道，进而被埋设在土壤下的两个工作坑中。

2 顶管法在灌区工程施工中的应用

总的来说，顶管法在灌区工程施工中被广泛采用，灌区需要建设数量较多的水管以满足实际生产灌溉的需要，这些灌溉基础设施如果采用露天的方式，会造成地表资源的浪费，而埋设管道也可能因为施工难度的问题，而在顶管法的设计中可以很好地解决这些现实的困难问题。通过顶管法，可以使得这些管道在不进行过大的施工现场破坏效果之下，也能很好地将管道埋设在所需的位置。同时，还要针对顶管施工所遇到的各种现实问题，进行有效地处理，以满足整个施工生产的现实要求。

2.1 顶管法施工应用原理

利用顶管法进行管道施工的方式是在盾构方法施工基础上发展而来的地下管道埋设施工方式，其最大的优势就是不必对地表的面层进行开挖，仍然可以有效穿越各种障碍物，包括铁路、公路、地面建筑物、河流、地下管线等，都可以通过顶管法的操作克服其建设中的阻碍问题。采用顶管方式对管道进行施工，需要充分依赖主顶油缸与施工管道存在的中继间形成的施工效力产生推力，推动整个施工的过程完成。其施工示意图可如图所示。

顶管法施工示意图

顶管法进行管道埋设施工需要注重三个方面的平衡问题，只有这三方面的平衡实现，才能最终确保整体施工的质量和效率，这三个平衡分别为：气压、泥水、土压的施工平衡。这三个平衡中的任何一个平衡不能有效实现，都可能造成整个施工难以达到预期的建设目标。为此，必须针对这三个平衡的具体表现形式，做好相应的处理，使得整个施工过程可以有效进行。

整个施工中需要尤其注重的一个突出问题就是施工的适应性，这种适应性需要针对地质情况、环境条件与设计要求的具体内容，做好相应的适应调整。在技术选用方面，要挑选能够满足所有要求的施工方式，要按照地质调研数据的内容严格设计施工方案，并充分结合实际施工的经验做法。通常情况下，针对灌区的土壤特点以及施工工程项目情况，顶管方法机头大多选用气压平衡网格式机头施工。采用这种机头进行作业可以在顶进时利用气压的平衡完成对土壤当面压力的处理，可以更有效稳定机头的作业过程，并降低其对地表环境的破坏性影响。

2.2 顶管法施工技术及其工艺

采用顶管法进行管道埋设施工，其选择的顶管技术包含了一些关键性的环节，只有将这些环节充分处理妥善，才能最终确保其整体的作业质量，并为最终工程建设效果奠定坚实的基础。其大致可以归纳为四个方面，下面分别进行详细说明。

（1）主顶选择。主顶是整个施工作业的动力来源，其整体输出功率对施工作业的质量以及作业效率有着非常重要的影响。通常情况下，会选择4 台推力为200 吨以上的千斤顶设备，这些作为主顶的千斤顶其可以输出的行程约为1.4 米。推动千斤顶工作的动力来源是几台油泵，在千斤顶的背面采用分压环以及道木等方式将推力均匀施加在工作井部位，其前侧则主要用于推动分压环，通过顶铁使得管节能够向前顶进。制作分压环的金属材料必须达到一定程度的刚性标准，只有这样，才能确保其可以与管端面的充分紧密的接触，并能够实现其自身无变形的施工要求。

（2）中继间的设定。在进行长距离顶进施工时，会发生阻力大于顶力的情况，难以一次性完成顶进的距离，这时候需要在路途中间设置中继间，通过分段接力的方式完成顶进作业。通常需要在机头后设置一个中继间，对设备的前壳体与前接管连接，后壳体与后接管连接，前后壳体间为承插式连接，两者间依靠橡胶止水带密封，防止管道外水土和浆液倒流入管道内。钢壳体结构进行精加工，保证其在使用过程中不发生变形。中继间壳体外径与管节外径相同，可减少土体扰动、地面沉降和顶进阻力。当管道顶通以后，拆除千斤顶及各种辅件，外壳与管节内壁之间的间隙用细石混凝土填充。

（3）接口控制技术。管节接口主要由外套环橡胶止水带和软土衬垫组成。钢套环在加工处至现场运输吊装过程中不能变形，接口不损坏，以确保管节在对接过程中，橡胶带不移位、不翻转，确保管节的密封性。同时，钢环套在进场前还必须做好防腐处理。软木衬垫采用多层胶合板，将其夹于前后管节钢套环间，以均匀管节间的相互作用力，减少整个接口的损坏。管道顶通后，管道须作内接口处理，将管节间的胶合板凿至同样深度，并用沥青弹性嵌缝膏或水泥砂浆抹平。

（4）注浆工艺。在长距离管道顶进过程中，必须采用注浆工艺，利用触变泥浆套减少顶进过程中管壁与土体之间的磨擦力，并填充流失的土体，减少土体变形、沉降和隔水。触变泥浆经搅拌后存入储浆箱，通过注浆机经管道输送至混凝土管注浆孔，注入土体形成泥浆套。

综上所述，顶管法可以最大限度避免管道施工对整个地面设施的影响，在很多领域都有非常广泛的采用，尤其是灌区工程施工中，如果采用过去的开挖作业方式，那么地面土地将会因施工造成严重的生产阻碍。且这些管道施工可能会经常进行，只有通过顶管法的施工方式才能最终确保施工质量，降低施工的经济成本和社会成本。通过不断完善和发展顶管法的应用技术和工艺，能够形成对整个施工最有效的促进效果，成为各方极为重视的施工技术，研究得到持续投入。