顶管施工技术在水利水电工程中的应用

王宁

(甘肃省水利水电建筑安装工程有限责任公司，甘肃 兰州 730000)

在新时代背景下，国民的生活质量不断提升，对于生态环境保护的重视程度也随之提升。为响应国家生态环境政策，减少大面积土方明挖对生态植被和基本农田破坏，由此需要相关部门使用顶管方案，进而来确保水利水电工程能够正常应用。为了避免类似的情况出现，和施工单位在进行工程施工的过程中，需要对施工现场信息进行收集，并选用较为先进的管理手段，加强顶管施工技术的模式调整与应用，以此来确保整个水利水电工程施工质量能够得到有效提升，在环保性方面也能够得到有效保障，这对于实现我国可持续发展战略而言也有着极为重要的促进作用。

1 工程概况

本工程处在大通县城关镇好来村的左河东河段，管道段为16＃支线5+715.78到6+257.11，河床的左岸地势比较陡，坡度在30～35°之间。当地林业部门已经完成了树木的栽种，使得村民基本农田不能重建，开挖斜坡后，坡面高达20～25 m，且好来沟内部的村民房屋位于管道下方，存在安全隐患。为了满足我国的生态环境保护方针，降低对生态环境的影响，保障工程的安全性。根据发包人、设计、地质、监理、承包人的现场勘察，确定该段采用DN1000型预应力钢筋圈型3＃管顶管的施工方法，该工程的顶管共分5+715.78到5+958.38长242.6 m；2＃顶管桩编号5+964.6到6+133.1长168.5 m。对原有19＃检查井和分水井进行了重新定位，并将20号分水井拆除。顶部和倒虹吸式入口的接头成尖角，需要增加2个钢弯和桥墩。

2 顶管工程的技术特点

在传统的工程施工技术中，往往会涉及开挖技术的应用，通过大面积开挖土方的方式来达到相应的施工目的，进而来满足后续的工程建设需要，但是在这一过程中便会出现不同程度的问题，比如说灰尘污染严重，生态环境遭到破坏，自然平衡被打破，水资源污染现象明显，国民的生活质量无法得到有效保障，同时也违背了我国实现可持续发展战略的目的，进而导致施工大内自身的经济建设与发展受到较为不利的影响。相比之下，顶管工程技术本身在技术特性上属于非开挖技术，其本身对于土壤的破坏程度较小，详细特点如下所示。

1）顶管施工有着极高的普及性，作为顶管工程的常用手段，该技术能够在不破坏地面，不开展任何开挖的前提下进行工程施工，无论是公路、铁路、河流乃至城市地下区域都能够完成相应的工作，安全性较高的同时，还能够避免对环境产生较为不利的影响与破坏。

2）由于顶管施工技术本身并不会涉及地面的开挖工作，因而不会对管道结构的上层区域产生任何程度的影响，对于管道自身而言，也不会发生较为严重的变形情况，使得管道的使用寿命大幅度提升，性能质量也能够得到有效保障。

3）顶管施工技术本身有着极高的经济性，在传统的开外技术手段中，一般都需要施工单位提供相应的拆迁费用，以此来完成后续的施工内容，而顶管施工技术由于其本身特性的影响，在使用长度上相对较短，同时也不会涉及房屋动迁与拆除的情况，能够为施工单位节省大量的资金投入。

4）相较于传统的施工模式，顶管施工技术不但能够满足管线铺设的各方面需求，同时在灵活性程度上也能够实现有效的保障，同时，作为顶管施工技术中的一种，还能够利用顶管施工技术来完成管棚的搭建工作，为后续工作奠定良好的基础。

3 顶管施工技术在水利水电工程中的应用

新世纪以来，人民的生存水平越来越高，人们越来越注重环保。为了满足我国的环保要求，为了降低大范围的土方开挖对生态和耕地的损害，必须采用相应的管理措施，以保证水利工程的顺利运行。同时，为防止这种现象的发生，建设部门在开展项目建设时，必须要搜集相关的资料，采用比较成熟的技术，强化技术的运用，从而保证整个项目的施工品质，同时也可以有效地保证项目的环境保护，这对于实现我国可持续发展战略而言也具有极为重要的促进作用。

3.1 施工准备

1）对工程进行前期工作，掌握工程设计图，掌握工程地质地貌，确定穿越现场有无光缆、电缆及地下掩体。若发现有地下掩体，须经相关单位及相关人员确认，则利用手工挖掘将隐蔽物显露出来；若有，则征得相关单位及相关人员的许可后，予以防护。

2）配备工作。本专业的建筑团队配置、人员配备，力争做到专业水准、具有工程建设的丰富经验。要做到科学的分工和紧密的合作，才能进行有效的协调和控制。新来的员工都需要登记健康信息，并做好相应的准备工作。

投入土方，混凝土，防护排水，管道顶进四个工作小组。土工队伍的劳动力以机械操作手、司机和普通工人为主；混凝土工程工人以钢筋工、焊工、混凝土工为主；防护排水工程队伍投入的劳动力以电工、普工为主；管道顶进施工班组投入的劳动力以起重工、司机、机械操作手、专业技工、机械修理工为主。

3）机器的投资：严格按工程的实际工作量，配备各种机械和设备；确保机器的运行正常，并有完备的配套；合理安排场地，预先进行安装和测试，在施工期间，尽量利用机器和设备，防止空闲和缺位，保证项目的正常进行；施工现场的机械和器材必须严格遵守施工进度，进场后严禁擅自撤离。

4）原料的制备：该项目所需的混凝土管、钢筋、工字钢等材料由材料制造商或有资质的供应商通过车辆运送到施工现场，地面材料（碎石、砂）等，由邻近的料场进行，全部由车辆运输到现场堆料场进行堆存。

结合项目的具体特点和工期安排，结合现场条件，结合项目的资源供给和项目的需要，按照业主和监理的要求进行物料的统一堆放，保证在施工期间地面材料的供给。

原料提供商的选定与决定，都是在原料进场之前进行品质检查，经确认无误后才能签署供货合约。

物料进入现场后，应重新进行现场检查，通过验收后方可投入生产。所有物料的进入和分发都要经过检测和测量，并对物料进行严格的控制。

3.2 测量放线与开挖

按照所需的控制桩，用全站仪器标出穿过管道的中桩点，在施工带的边缘处铺设白灰线，并在现场进行定位。将作业坑和接受坑的边缘挖好，并洒上白色的线条。

顶管工作台由一工作台和一接收台井组成，采用手工+机械法进行掘进。在地形平整处进行顶管施工，4m以下，采取分层施工，深0.5 m，在井下挖1个接受坑，深度大于设计的井下0.5 m。挖坑底部要平整，高度偏差不大于20mm。在这一过程中，工作人员需要加强对顶管工作坑允许偏差的管控，详细情况如表1所示。

表1 顶管工作坑允许偏差表

3.3 吊装

1）在所有的顶管装置都已到位后，可以进行相应的装配工作，并将传力板和传力轴相连接。等到节套管与前墙紧密接触，开挖至0.5m左右，进行首次开挖；2）在进行顶升前，应对其与设计轴线的误差进行校正，误差不可大于3%，并对套管的顶部进行了检测，确定其深度符合规范；3）井筒顶入工作遵循掘进、钻入主液压缸、取回主液压缸、增加顶铁、掘进等工序；4）在施工中遇到岩体时，应使用风镐进行手工挖掘，禁止使用炸药等易爆品；5）利用推车将开挖出来的土石从套管中搬运出来，再由挖掘机或小型吊车将土石搬运到工地上进行作业；6）根据上述的顶入步骤，将套管一次一次地推入，直至套管达到接受作业的位置，再将刀具切割管道移除，退出顶入装置。

3.4 品质保障

1）矿洞：严格遵守作业规范，严禁擅自更改作业方式。枕铁或枕头应比钢管外底高度低2cm，间隔要均匀，铺设的纵坡度应与管线的纵坡度保持一致。两条轨道垂直，平行，高度等高，轨道固定可靠，垂直斜率与设计的管线倾斜。

2）环保与文明建设的对策：①严格遵守建设部“文明施工”的相关规定.建立健全文明施工的组织和管理制度；②要加强对安全、文明建设的宣传和教育，增强对文明建设的认识；③在顶管处设置临时围护，使其整洁、美观；④在施工场地内，应采取喷洒和防尘的方法，以保证路面无粉尘。土方运输车辆不得装载过重，并用篷布覆盖在车顶。水泥、沙土、灰土等易飞物应在仓库中储存或密封；运输时应采取相应的措施；⑤建筑垃圾必须集中处理，不得随意焚烧；⑥对人工施工噪声采取了降低噪声的措施和管理制度，并加强了对噪声的控制，使噪声降到最低；⑦施工场地和生活区应保持整洁，并设有专人负责清洁、清洁。临时食堂的设立须由卫生局审核批准，建立有效的、可行的食品卫生管理体系，并严格落实；⑧工地建立消防安全责任制，设置专职消防、保安干事，并进行培训；⑨在施工场地及居住区域应配置有效的设备和设备，并应将易燃物品集中堆放，并采取安全措施，并设立醒目的防火标识。要严格控制火源，电源和明火的使用；⑩做好成品、料具的安全保护，并在工地上进行巡防，防止被盗、破坏治安等

3）顶管施工措施：①在开展顶管施工作业的过程中，需要先将顶管进行固定处理，使其落于导轨之上，并由专业人员对顶管中线以及标高差进行相应的测量，确保误差数值能够满足相关标准，确保满足设计要求后对整个钢管高程加以检查，确认无误后再进行加接管处理；②为了均匀地承受背部的压力，在顶管装置和背板之间可以增加一块钢板；为了使顶管的受力均匀，在顶管设备和顶管之间增加一个承力板；为了确保顶管的前进方向，千斤应该按照顶管的中心轴对称排列；③在对顶管进行顶进的过程中，施工单位应当先要一人工手段为基础，对整个顶管前端开展挖土处理，并在同一时间完成管壁的拆除作业，避免泥土堵塞对后续工程内容产生较为不利的影响；④在顶管作业中，安装水平计，控制中心线，每进30～50 cm时，应观察顶管中心线、高程等，并根据施工放线时所设置的中心桩进行监控，如有位移，应采取相应的措施加以调整。

4）紧急情况计划：①道路沉陷：保证技术上和施工上都能防止路面塌陷，并控制沉降量。在顶管穿越路面上设间隔2 m的观测站，按每小时的顶进位置进行观测，如果出现3 cm以上的塌陷，则应立即停止工作，查找原因，并进行调整，并采取相应的措施。当沉降出现得到控制后，按照调整计划进行。当塌陷出现无法控制时，立即停止顶管，立即进行灌浆，以保证路面的稳定性。同时，还请有关专家对施工方案进行调整，以保证路面的安全；②道路坍塌：首先要保证在技术和建设方面防止道路坍塌有，并采取下列紧急措施：在发生塌方时，确定紧急道路的临时路径，并将其用作紧急交通通道；协调交警，组织交通分流，确保在正饶线封闭时，紧急通道不能通过；选择指定的单位作为紧急抢险单位，确保道路坍塌后立即进行路面修复，以确保正饶线尽快开通。③火灾爆炸事故和人员窒息应急程序应遵守的基本原则：一旦发生突发事件，一旦有人被发现，就应该马上打电话给警察。本方案一经实施，有关人员必须把处理突发事件作为第一要务，不得推诿拖延。各部门、各单位必须服从指挥，协调配合，配合工作。对失职或者失职，导致严重后果的，要追究相关人员的责任。在接到报警后，工程人员应当按照预先拟定的紧急预案，迅速组织抢险救灾；如果情况紧急，无法控制和处置，应及时通知专业人员，并与救援人员保持紧密合作。清理事故发生地点，确保搜救工作的顺利进行，疏散群众到安全区域。在紧急医疗过程中，遇到危及生命的状况时，首先要保证自身的安全，然后迅速组织人员撤离危险区，然后进行紧急抢救。切断电源和可燃气体（液体）的运输，以避免事态进一步恶化。保安主管是应急联络人，处理突发事件。在紧急事件处理完毕后，由安全主管负责填写记录，并组织有关人员研究预防意外事件的措施。

4 过路顶管施工技术保障措施

4.1 确定安全生产目标

为了确保顶管送工作能够顺利开展，施工单位在进行工程施工与管理的过程中，应当依照实际情况进行内容调整，明确施工技术处理要求，并以此为基础进行安全生产目标控制工作，确保整个技术应用质量能够满足预期标准，并为后续工作奠定良好的基础。在这一过程中，施工单位需要明确安全生产的重要性，并根据现场实际情况进行安全防控工作，通过合理的手段实现安全生产目标的确定，杜绝发生类似重大伤亡的情况发生，确保施工进程不会受到影响，施工单位自身的经济建设与发展也能够实现有效的保障。

4.2 完善组织建设

有关施工组织的管理是顶管施工中不可或缺的重要内容，并与人们的日常生活有着紧密的联系。在这一过程中，施工单位需要依照水利水电工程的施工需求进行相应的调整，明确施工建设目标，并以此为基础开展科学协调处理，这样不但能够实现对施工组织的保障工作，同时还能够为后续开展施工技术应用奠定良好的基础。比如说，施工单位在开展组织建设的过程中，可以依照施工要求，针对各部分施工人员所要承担的职责与义务，开展相应的科学划分，使得每个人都能够按照自身职责进行工程施工管理工作，这样不但能够有效降低工程施工管理中的不安全因素概率，同时还能够起到提升工程施工管理水平的作用，对于施工单位自身的经济建设与发展有着极为重要的作用。

5 结语

综上所述，水利水电工程是我国国民经济发展的重要保障，相较于传统的管道施工手段，顶管技术具有更强的经济性与环保保护特性，能够有效降低外界因素的干扰，提高施工效率，降低风险阻碍，确保生态环境质量不受影响，人员的生命健康安全也能够因此得到有效保障，对整个工程质量发展也会奠定良好的基础，且满足施工单位的经济建设需要。