农村安全饮水工程配水管网施工技术浅析

王兴才

（甘肃水利机械化工程有限责任公司，甘肃兰州730000）

顶管施工技术是21世纪新发展起来的一种比较高效和便捷的管道施工的方法。这种施工工艺的优点为减少开挖地面对公路、铁道以及地下和地上建筑物的破坏。作为一种高效的施工工艺，在工程项目中得到快速推广，同时该施工方法在农村安全饮水工程项目中也被广泛应用。

1 工程概况

本工程为宁东二期农村安全饮水工程配水管网工程，包括A2—临河、临河—煤化工联通管道安装工程。其中，临河—煤化工联通管道输水管线穿越高速公路与辅道，穿越距离约170 m，为保证路面完好，依据实际地质和公路段情况，此段设计采用DN1 600三级钢筋混凝土顶管。

由甲方提供地质勘查报告可知，作业面土质均为硬质泥岩，为了不影响工程的正常运行，保证工期和路面的完好无损，依据当地的地质情况和甲方提供的公路段，采用在公路的一边采用机械挖土，人工掘进顶进钢筋混凝土DN1600套管的方法进行施工。

2 顶管施工工艺

2.1 基本工作原理

顶管的工作原理是利用中继室的推力，再通过人工开挖，将工具管或掘进机后面的管道按设计路线埋在两口井之间，实现地下不开挖而可以布设施工管道的施工方法。

2.2 工艺流程

测量放样→工作坑开挖→混凝土后座墙→安装导轨→主顶设备安装→顶进→检测控制。

2.3 测量放样

依据甲方所移交的施工要求及公路两侧的控制点，在工作坑前后定立中线及高程控制桩，使前后2个木桩通视，然后依据中线控制桩定出工作坑的开挖边界，同时根据施工需要，设2～3个水准控制点，并加以保护。

2.4 工作坑的开挖

项目工程中的工作坑大致可分为圆形和矩形，其中在农村安全饮水工程应用中最常见的是矩形工作坑，故本工程选择矩形工作坑。

2.4.1 工作坑尺寸 工作坑的底部尺寸应满足下列公式要求：

式中，B为工作坑的底宽，m；D1为管道外径，m；S为操作宽度，可取2.4～3.2 m；L为工作坑的底部长度，m；L1为顶管掘进机长度，采用第一节管作为掘进机时，对于钢筋混凝土管，不宜小于0.3 m；L2为管节长度，m；L3为输土工作间长度，m；L4为千金顶长度，m；L5为后座墙厚度，m。

根据以上公式，本工程工作坑底部尺寸确定为B=5 m，L=7 m。

2.4.2 工作坑开挖 工作坑开挖采用液压挖掘机配合人工开挖并修整边坡，挖出的土方，必须采用自卸车外运，不允许在基坑周围堆载。特别当采用人工修挖坑底时，开挖剩余深度保持在20～30 cm，以保证坑底扰动小且平整，必要时依据地质情况做好坑壁坡度的临时支护，保证工作坑内的安全施工。

2.4.3 后座墙 后座墙亦可称为后座、后背墙等，该结构可以缓冲千斤顶的压力，并为千斤顶提供反作用力。其结构形式一般分为整体式和装配式2类，在本工程施工中，选用80 cm现浇C30钢筋混凝土整体式后座墙，保证了后座墙的稳定性，且满足工程强度和刚度的要求，能够承受主顶工作站千斤顶的最大反作用力而不致破坏。为避免偏心受力的产生和工程质量及安全事故，应将后坐墙表面修建平直，其强度达到80%以上时才可以进行顶进施工。

2.5 主顶设备的安装

2.5.1 千斤顶 千斤顶是掘进顶管的主要设备，安装于顶管工作坑内，用于向土中顶进管道，本工程属于长距离顶管，根据相关资料，本工程项目可以采用500 t液压型千斤顶。

2.5.2 千斤顶高程、平面位置的确定 千斤顶在地下工作坑内的具体布置形式可用并列或对称的方式布置，采用顶力合力与管壁反力在同一轴线上的方法，可以在工程中避免顶管偏差。

2.5.3 注意事项 千斤顶的使用压力和最大行程应严格按照其设计标准使用，且不得超过工作压力和油缸行程规定额度。

2.6 顶铁的安装

2.6.1 安装 安装顶铁应无歪斜、扭曲现象，必须安装直顺，顶铁轴线应与管道轴线平行、对称。

2.6.2 数量 当加放顶铁时，顶铁长度可适度延长，这样可以减少顶铁的数量。

2.6.3 注意事项 工程施工时，当千斤顶在顶进管道中心时，不得站在顶铁的顶部或者侧面，而且要随时注意顶铁的任何变形，防止顶铁坍塌造成事故。

2.7 注浆减阻

注浆减阻是顶管中非常重要的一个环节，尤其在本工程170 m的长距离顶管中，是顶管贯通与否的一个关键性因素。长距离的顶管施工技术必须有相应的保障以及防护安全措施，还要通过注浆技术来减小工程施工管道与土壤之间的摩擦阻力，才能保证完成长距离顶管施工。相关实验数据显示，注浆技术大大增强了润滑减阻的能力。

由于本顶管长170 m，为了减小顶力，在顶进作业完成70 m时，采用泥水注浆工艺，工具管后跟30节管带注浆孔管节，每2节管设1个带注浆孔管节。注浆材料为膨润土、食用碱和纤维素，用60 kg/m2膨润土、20 kg/m2食用碱、20 kg/m2纤维素和一定比例水进行混合配置。

2.8 顶管的接收

为了完成顶管项目的接收，在基坑开挖完成后，对顶部管道和管道两侧的土体进行加固，改善土体的抗剪强度，防止坍塌。

3 结束语

农村安全饮水工程配水管网施工过程中DN1 600钢筋混凝土管一次顶进距离170 m，采用注浆减阻工艺，没有启动中继间接力顶进，贯通时轴线最大偏差＜5 cm，贯通误差为右偏3 cm，上偏2 cm，本次顶管施工取得圆满成功。