针对水利工程施工谈地下管道的开挖技术应用

摘 要：笔者就水利工程中地下管道的开挖技术方面，结合多年的施工经验，简单阐述了自己的观点，供同行参考。

关键词：水利工程；人工顶管；城市建设

一、顶管施工技术的优点

顶管施工技术又称为非开挖敷设管道技术，是一种地下管道施工方法。与开挖法相比具有如下优点：

1.不需开挖地面，噪音以及震动都很小，对施工周边的影响很小，减少或避免了地下管线的迁移或维护，是一种能安全有效地保护环境的施工方法。

2.施工作业面小，工程的施工集中在工作井内进行，降低了工程成本。河涵闸工程中管道直接从楼下穿出（ 该楼房基础是桩基础），避免了房屋的动迁，仅花费了对楼房的同步监测费；智保

3.顶管施工时管道上部土层扰动很小，管道的管节间不易产生段槎变形，其管道寿命亦大于开挖法埋管。

4.不中断交通，减少了临时通道费用和修复费用。

二、保证施工顺利进行的基础工作

工程项目的地理位置、规模等是依据该城区水系综合整治规划而确定的，而管道的轴线走向、高程、工作井的位置、顶进设备的选择等必须根据现场具体情况才能合理、可行、科学地确定。现场情况要认真做好以下工作：

1.了解地貌状况

为了降低工程造价，降低施工难度，应对管道拟走向的地上建筑物、交通情况进行充分的了解，比如建筑物的结构形式、基础情况，以便采取相应的措施。对于部分基础，顶进前可采取保护、加固措施，确保施工过程中不出现安全事故。工作井位置的确定，不仅要考虑对周边建筑物的影响，还要避开公共交通，同时还要兼顾到施工通道的顺畅。

2.超前探查地下管线

为保证通讯、电力、供水、排水、煤气等其它管线安全运营，要通过召集各管线所属单位进行现场确认，准确了解各管线的走向和高程，以便在设计管道轴线和高程时，尽量避开各公用管线，同时也可降低施工的难度，无法避开时则须采取保护措施或改道。

3.探明工程地质和水文地质条件

沿管线土层变化频繁，必须了解土层的变化情况，加密勘探点，此外对于要经过回填土地段的，需要提前加固处理，以免引起地表下沉。

三、完善的科学设计

依据规范、标准和掌握的现场情况进行设计，加大工程设计的深度，主要是管道轴线和工作井的设计，以免施工过程中进行调整，导致影响施工进度及增加工程投资。

1.涵管轴线的确定

涵管轴线应当顺直，尽量减少折弯，以保证过水流量，减少水头损失。在无法避免折弯时应进行流量计算，必要时用调整管径来保证设计标准。要尽可能避开煤气管线、自来水管线、通讯管线、排污管线等地下管线，无法避开则须在设计说明中讲明，以便投标人能考虑其施工措施及其费用。同时尽可能避开高层建筑物、景观建筑和人防工程，以防止与桩基础、管线冲突。在设计中需准确了解城区改造规划，避免影响其土地的开发利用，避开房屋开发商的开发范围，以减少实施期间的矛盾。在大浦头顶管工程施工过程中，顶管管线紧靠楼房方案的基础，经双方现场测量复核，协商达成在顶进过程中逐步微调管线尽可能偏离楼房，同时开发商在项目实施时，将基础也作些调整，以保证管道的安全运行、楼房的安全使用。在与城市河道的整治规划相匹配、与河道标准相匹配的同时，涵管管顶高程要在其他管以下，但不宜过低，过低容易引起淤积。设计中需严格按规范确定涵管上层的覆土厚度泥浆，以减少施工期间对上部建筑物的影响，保证施工的顺利进行。如果管道上层的覆土厚度达不到规范要求，则须明确施工要求。

2.工作井的确定

工作井的位置应选择在整个管道轴线的合理位置上，一般离接收井的距离应控制在200m以内，以便在施工时控制摩阻力和轴线偏差，避免布置多个中继间，以提高施工效率和经济效益，并改善工作面上的工作环境，避免缺氧事故发生。单向顶进时，宜将工作井的位置布置在下游一侧，同时作为永久工程的组成部分。选择工作井的位置时应考虑足够的施工场地，良好的交通条件，并要与周围建筑物保持一定的距离，以防止工作井施工时引起地面沉降影响周围建筑物的安全和使用。预留距离的大小应根据工作井深度、施工方法、地质情况、周围建筑物的结构，按照有关规范进行计算确定。工作井的位置还应避免布置在居民小区内，以免施工噪音影响居民休息，导致施工矛盾，影响正常施工。智保河涵管工程的工作井无奈布置在居民区内，而顶进是连续进行的，夜间施工受限，严重影响施工进度。一般情况下工作井的结构宜选择矩形结构，其结构尺寸要考虑管道的高程、管节的长度、顶进设备的安装，如有折弯，则工作井设置在折弯处，且选择圆形结构以减小工作井的尺寸。工作井的大小除应满足顶进要求外，还应便于排水、出土和运输。

四、顶管的施工环节

在顶管施工过程中应严格控制好以下环节：

1.洞口止水的处理

顶管工程中，为使管子能顺利从工作井内出洞，一般采取工作井预留洞口的方式，顶进时此间隙需采取有效措施进行封闭，否则地下水和泥砂就会从该间隙流到工作井内，从而造成洞口上部地表的塌陷，甚至会造成事故，殃及周围的建筑物和地下管线的安全。

2.顶管轴线控制

顶管顶进要按设计的轴线进行。顶管轴线的控制是通过布设测量控制网，控制点应设在不易扰动，视线清楚，方便校核，易于保护处。顶管施工中管道内的轴线测量，水平方向采用支导线法，标高采用水准路线。长距离顶进时，支导线精度标高可不往返测量，但应定期复核，及时进行纠偏。严格控制纠偏量，以减少纠偏对土体的扰动而产生沉降。在土层变化区，要增加测量的频率，尤其是在管顶土覆盖层较小的情况下，既要增加测量次数，还要降低顶进速度，控制出土量，以提高管道前进的稳定性，保证轴线不偏离。

3.注浆控制

管道的顶进就是要最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效的办法是进行注浆，注浆使管道外壁形成泥浆套，从而降低了顶进时的摩阻力。工具管的外径比管子外径的尺寸稍大一点，以降低管外壁摩阻力，这样能使上层不直接压在管体上，土层之间形成的空隙内由压入的泥浆作为中间介质填充而起到支承介质，这种方法更可以大大提高效率，并能维持一定的时间，从而足以顶进一段相当长的管路，因此，中间介质在顶管顶进过程中具有和支承两大功能。在已施工的工程中均以膨润土配制成触变泥浆。在顶进过程中要控制好注浆量、注浆压力，过小起不到降低摩阻力的作用，还有可能引起地面凹陷；过大则会引起地面凸起，浆液冒出地面。顶进结束后，应立即进行水泥浆置换，以填充管外触变泥浆固结后体积缩小而产生的管外空隙。

4.安全控制

尽管顶管施工作业面较小，但其是在地下施工，故必须强化施工人员的安全意识，做好安全预防措施，确保管道内作业人员的安全、顶管安全，地上、地下建筑物和各类管线的安全。除常规安全要求外，必须做好以下工作：

（1）做好管道通风

顶管施工的地层一般会通过淤泥层，腐烂动、植物体会在地下形成有毒气体聚集体，危害施工人员的健康和生命，所以有人员在顶管内操作的情况下，需要定时监测管内有毒气 体含量，采用通风装置予以解决。

（2）确保连续施工

顶管在顶进途中的停顿将会引起一系列不良后果（ 如顶力增大、设备损坏等），严重影响顶进速度和质量，因此必须确保连续施工。

结束语

顶管施工技术在城市水利工程建设中的成功应用，推动了在城市水利建设中不断地应用新材料、新技术，同时也促进了生态水利、和谐水利的发展。