论述顶管施工技术在复杂城市环境条件下电力工程施工中的应用

涂家驹

四川省明远电力集团有限公司 四川成都 610000

1 顶管施工技术的重要性

1.1 节约施工成本、减少能源消耗

在城市经济、科学、技术飞速发展的背景下，建筑行业的发展也呈现出欣欣向荣的局面，地面构筑物的数量越来越多，地下管道与管线层层分布、交错敷设。在开展市政工程施工时，通常需要全面勘察地面与地下的管道、管线布置情况，如果某区域的管道管线分布繁多而复杂，还需要采用开槽工艺处理，明显增加了施工成本，还可能对地面构筑物造成破坏。开槽过程中会产生大量土方，严重影响施工周围环境。

1.2 满足车辆出行的需求

复杂城市环境下，交通状况往往比较拥挤，城市道路错综复杂，尤其是高峰期的交通系统，十分繁忙和脆弱。在此情况下如果为了埋管埋线而大规模的开挖，无疑会造成交通堵塞甚至阻断，加重城市交通系统的负担，给人们的出行造成极大不便。而顶管施工技术则能很好的弥补这一弊端，在无需大肆开挖的情况下就能修复、敷设地下管道管线，不会给路面交通系统产生影响，而且还能避免给城市环境带来污染。

2 顶管施工的技术原理

首先在管道一段挖一个工作井，施工人员进入工作井，根据设计方案，结合混凝土管的外径尺寸在管道敷设的位置横向挖洞。挖掘过程中，使用千斤顶等专业设备把管节一段段的顶到土洞内，不断重复，直至第一个管节能够完全顶住接收井。

3 电力工程施工中顶管施工技术的应用

3.1 工程概况

某小学供电系统的施工，需要在两条道路的交叉处接出1根电压为10kV的供电线缆，设计管径是DN600mm、顶管机的直径是DN1100mm、总顶管的长度是87m。出口工作坑附近有一栋高度30m以下的居民楼。顶进施工开始的位置，周边道路车流量较大，尤其是高峰段，来校接送孩子的车辆很多，施工场地严重受限。通过地质测绘与钻探取芯调查，工程场地的地质情况如下：①第四系人工填土：主要成分是泥、粉质黏土、砂石块、砂；还有一小部分的建筑垃圾，属于结构较为松散的近5a内的回填土，填土层厚度2.4-3.0m。②粉质黏土：具有可塑性、浅黄色、韧性和干强度适中，不存在摇震反应，切面较为光泽。粉质黏土的层厚为2.5-9.0m。修正后的标贯击数N为13.5-15.7击，平均14.7击。

3.2 施工参数设计

（1）顶管深度。相关规范中明确指出：供电管线和各个管线交叉时，供水、排水、热力、燃气、通信系统的最小垂直净距均为0.5m。但实际情况是，各管线中，雨水管道的埋置最深，达到了2.49m。因此设计供电管道的埋深必须在2.99m以上。根据规范要求，设计拟敷设DN600mm的供电管道埋深是3.4m，在此情况下，管道会处于粉质黏土层中。

（2）确定顶管的顶力：

γ：管道所处土层的重度，单位KN/m3’

D1：管道外径，单位m；

H：管道顶部以上覆盖土层厚度，单位m；

φ：管道所处土层的内摩擦角，单位°；

ω：管道单位长度的自重，单位kN/m；

L：管道的计算顶进长度，单位m；

f：顶进过程中，管道表面和周围土层的摩擦系数，取0.5；

Ps：顶进过程中，顶管掘进机的迎面阻力，单位kN；

Ds：掘进机的外径，单位m；

N：土的标准贯入指数，单位击。

（3）注浆参数。顶管施工的全过程都应该贯穿注浆操作，在顶进的同时注浆，能够保证泥浆套的连续和饱满，有效减阻。注浆量按公式（3）计算：

Q：顶进一节混凝土套管的注浆量，单位m3；

D：管道外径，单位m；

Dg：顶管机外径，单位m；

L：每节套管的长度，取3m。

计算结果为：每节套管理论上需要0.104m3的注浆量。但还要考虑泥浆损失的部分，因此实际的注浆量应在此基础上增加50%。

注浆压力根据公式（4）计算：

PA：泥浆套顶部的水压力与主动土压力，单位kPa；

p：注浆压力，单位kPa；

γw：水的重度，单位kN/m3；

H：管道顶部以上的覆盖土层厚度，单位m；

φ：管道所在土层的内摩擦角，单位°；

H1：土面或者卸力拱以上的水柱高度，单位m；

c：土的内聚力，单位kPa。

计算结果为：注浆压力取值：105.793kPa≤p≤136.427kPa，最终取值136kPa。

总之，顶管施工技术的最大优势在于，可以在不开挖地面的情况下敷设地下管道管线，避免了对路面交通、环境造成的影响，节约了大量施工成本，而且技术完善、可靠、完全，便于后续养护与维修，非常适用于复杂城市环境下的电力工程施工。