顶管施工技术在长距离水利管道工程中的应用研究

季国庆

摘 要： 近年来，我国在水利水电工程建设领域进行隧道建设方面取得了长足的进步，收获了丰富的工程建设经验与成果。水利隧道开挖过程中，沿线一般要穿越不同地层岩性、断裂构造等地质单元，因此施工难度较大，采用人工掘进根本不足以满足施工要求，因此需要采用新型技术进行施工。顶管技术是一种非开挖地下管道施工技术，通过采用液压千斤顶等设备，利用顶管工作井作为承压后壁，将管道按设定方向、位置顶入土层中，以实现其工程性功能。这种方法能够方便的穿越公路、铁路、房屋、河流、山地等铺设地下管道，机械化程度高，污染小，且对地面建筑与交通影响也小。因此，研究顶管技术在水利管道铺设工程中的应用对我国实力工程建设具有十分重要的意义。

关键词： 顶管技术;长距离管道;水利工程

【中图分类号】TV672.2     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）05-0130-01

引言：顶管施工技术在不同地形条件下工作具有高度适应性的特殊优势，能够充分解决山区工程地质条件与水文地质条件复杂的情况。文章以某水利工程为例，深入研究顶管施工技术山区长距离引水隧洞工程建设中的应用，研究发现：注浆减摩技术能够有效提高顶管顶进过程中的摩阻力，从而节约工程成本;顶管施工技术在水利工程长距离管道建设中具有高度适用性，不仅能够克服现有技术受地形条件制约的局限性，更能够提高工程施工精度与质量效果。

1 泥水平衡顶进技术与减摩注浆

泥水平衡顶管技术是通过泥水护壁成套，并在顶进的过程中通过不断注入一定压力的泥水，以保持顶进面的稳定。泥水在压力作用下能够阻止形成隔膜，既能够隔绝泥水的仅需深入，还能够巩固开挖面的稳定性。泥水平衡顶管掘进机具有平衡效果好，施工速度快、对土质适应性强、主体沉降控制好等特点，施工过程中地表最大沉降量可控制在20以内，每天顶进距离可达20m以上。管道轴线和标高是用激光经纬仪连续测量的，能做到及时纠偏。泥水平衡顶管精度较高，顶进速度较快，且施工引起的地表沉降量小。顶管注浆作用机理是在管道外围形成一个泥浆环套，泥浆套的好坏直接关系到减阻的效果。减阻泥浆在施工期间要求泥浆不失水、不沉淀，既要有良好的流动性又要有一定的稠度。施工中，在压浆泉工具管尾部等处装有压力表，便于观察，控制和调整压浆压力。在压浆支管处的浆液压力一般应拉制略高于土体静止土压力。

2 工程概况

某引水隧洞工程全长1223.5m，顶管线路可分为3个顶程。隧洞入口地段地貌特征差异性大，地层岩性主要为白垩纪角砾岩，岩体裂隙强烈发育，岩石较破碎，裂隙相互贯通，因此地下水活动性较强。洞身段主要为浅埋土层，土层以砂质土为主，含水量较大，此部分土层分布较均匀;出口段地形起伏较大，地层主要为强风化花岗岩，岩体破碎，强度较低且岩石裂隙面部分变色，透水性较差。因此，如何综合考虑并解决水、土以及地层变化、節理发育等问题，是此次引水隧道工程的难点。

顶管技术具有优良的地质适应性，因此经过综合设计考虑，本工程拟采用顶管施工技术进行施工，管材采用“F”型钢承口式钢筋混凝土管，钢套环接口，楔形加半圆形两道橡胶圈密封。设置2座工作井和2座接收井，该工程顶管施工主要技术指标如下表1所示。

3 顶管设计与施工工艺

3.1 注浆减摩

长距离水利管道工程采用顶管技术施工并配合减摩注浆技术时，注浆材料、注浆工艺以及注浆压力等总多因素决定注浆减摩的最终效果。本工程采用钠基膨润土作为润滑材料，并针对不同土层提出不同的触变泥浆制作方案，将各种成分均匀搅拌使其充分吸水膨胀，直至成均匀浆。

3.2 顶管施工工艺

顶管施工工艺主要包括导轨安装，洞口止水圈安装，设备试运行以及顶进四个过程组成[1]，相关学者报告中已有详细描绘，笔者不再赘述，文章将依据该工程难以把握的施工技术与工艺进行说明。1）工作井设计与施工。选用钢筋混凝土沉井结构，工作井设计尺寸为L×W=8m×8m，护壁厚度为60，深度视不同工作井而异，其中工作井1深度H为8.0m，接收井2深度H为10.0m，工作井3深度H由总管压送至各个补浆断面上的注浆孔。不讲定量按顺序依次循环注压进行，每班应有2-3次。

3.3 施工动态管理

长距离引水隧洞顶管施工技术严格遵循工程设计及相关技术规范进行，认真做好技术交底及每日监测工作，紧密执行PDCA的工程管理原则，对施工过程进行动态的、高效的工程质量以及进度控制。尤其是施工期间，应安排相关专业人员，对工具头刀具的转动、纠偏控制、压力显示、实时监测。顶进千斤顶后，严密观察工作舱的压力表，调节泥水平衡，保持工作舱内工作压力的稳定，舱内土压力应与迎面主动土压力相干衡，被动土压力过大，地面隆起;主动土压力过大，地面沉陷，所以控制顶进与出泥的速度相当关键[2]。

结论：简而言之，通过对某长距离引水隧洞工程中顶管技术的设计与施工工艺的深入研究，发现泥水平衡顶管施工技术应用于水利工程管道建设中具有适应土层多变和地下水位高以及扰动范围小等优势。此外，顶管施工过程中通过采用减摩注浆技术，能够有效减小顶进阻力，延长顶进距离。通过采用配合减摩注浆的顶管施工技术，可以减少中继站数量与顶进过程中的资源损耗，从而降低工程成本，提高了工程效益，对我国长距离水利管道工程建设具有重要的借鉴意义。

参考文献

[1] 罗明华.小断面输水隧道施工安全管理存在的问题与对策[J].农业科技与信息，2018（07）：118-119.

[2] 张伟，刘辉.顶管施工在水利管道工程中的确应用研究[J].建筑技术开发，2018（07）：88-90.