頂管技術(shù)在穿越河道工程中的運用

陳艷東

（北京新洲咨詢有限公司，北京 100193）

頂管技術(shù)實質(zhì)上是一種液壓頂進技術(shù)，頂進管道在工作站的作用下，由始發(fā)井頂進至目標井，不需要進行面層的開挖，直接穿越河道及建筑物，這在較大程度上使管道在埋設(shè)施工過程中河道通航問題得到有效解決，并且在此基礎(chǔ)上還能夠?qū)ㄖ锲茐囊约敖煌ǘ氯葐栴}實施解決，以此有效保護土層與環(huán)境，具有較高的應(yīng)用價值。

1 工程概況

圖紙所示DN400 中壓A 燃氣管線過小場溝頂管施工頂管豎井，管徑1550 mm，頂管施工后對小場溝溝底、溝坡以及綠化進行恢復。 為配合頂管施工，對頂管過河段進行 圍堰導流，導流渡槽73m，河道清淤77m，漿砌石護坡100 m，漿砌石護底50 m，綠化186 m2，擋土墻14m，路緣石14 m等全部內(nèi)容以及為完成竣工驗收、交付使用、質(zhì)量保修等所需的所有工作[1]。

2 頂管技術(shù)的作用原理

頂管技術(shù)施工之前不需要進行面層的開挖，能夠有效穿過各種障礙物，比如公路、河道以及建筑物等，在施工過程中通過注定油缸推力，將工具管從工作井內(nèi)穿過土層推至接收井內(nèi)吊起，同時將緊隨工具管管道在兩井之間進行有效的埋設(shè)，最大程度上實現(xiàn)非開挖敷設(shè)地下管道的施工方法。

3 頂進方案比較選擇

頂管施工技術(shù)最大的特點就是適應(yīng)性，需要根據(jù)不同現(xiàn)場施工情況進行不同施工方法的選擇，其中最為重要的就是正確選擇頂管機及輔助設(shè)備。此外，頂管機頭的選擇尤為重要，需要通過沿線工程、地質(zhì)條件以及水文地質(zhì)等因素實施有效分析，以此進行合理選擇，這在較大程度上可有效提高工程施工質(zhì)量與效率，大大降低工程造價，從而提高工程施工過程中的安全性[2]。

3.1 氣壓平衡式

氣壓平衡式的主要優(yōu)點就是排泥系統(tǒng)與壓力調(diào)節(jié)兩者能夠有效分開，在運行過程中相互獨立，互不干擾，以此能夠較為準確的對平衡壓力實施有效調(diào)節(jié)，尤其是在非均勻地層中進行施工，效果更加明顯。但是在施工過程中會在一定程度上造成地面沉降，主要是因氣壓在進行地下水疏干的過程中，會使土體壓密沉降，同時在頂進過程中會產(chǎn)生擾動沉降。

3.2 泥水平衡式

泥水平衡式能夠在不同土質(zhì)中運用，具有較小的擾動，并且地層損失相對較小，同時地表面出現(xiàn)變形較小，在頂進過程中頂力相對較小。但是，土質(zhì)勻速與存放相對較為困難，作業(yè)過程中所需場地較大，設(shè)備復雜，若出現(xiàn)頂管超淺埋土層，會使施工進度受到較大的阻礙。

3.3 土壓平衡式

土壓平衡式能夠在較多的土質(zhì)中進行作業(yè)，是一種全新的土質(zhì)頂管掘進機，在運行過程中能夠可有效穩(wěn)定挖掘面，地面有較小的變形，并且在施工過程中覆土能夠保持較淺的狀態(tài)，同時具有運輸方便、作業(yè)環(huán)境良好的優(yōu)點。但是在砂礫層與黏粒含量相對較少的砂層施工過程中，需要通過添加劑對土質(zhì)實施改良。

4 頂管技術(shù)在穿越河道工程中的運用

4.1 施工準備

工程開工前經(jīng)理部組織各作業(yè)隊管理人員進入施工現(xiàn)場，進行實施性調(diào)查研究；組織技術(shù)、生產(chǎn)、材料與經(jīng)營人員集中學習招標文件、施工圖、技術(shù)規(guī)范以及業(yè)主、監(jiān)理下發(fā)的有關(guān)文件；測量人員進行接樁，復核水準點及樁位；技術(shù)人員編制施工組織設(shè)計，完成前期施工各項目的現(xiàn)場施工技術(shù)交底，提出各種預(yù)制構(gòu)件的加工計劃。

配齊各種試驗設(shè)備，提前進行調(diào)試。經(jīng)檢測合格后及時按要求的項目作好各種試驗，指導工程的正常進行。組織人員進行詳細的勘察，確定現(xiàn)況各專業(yè)管線的位置、埋深及與擬建工程的關(guān)系，約請業(yè)主和有關(guān)單位商討處理方案，并積極推動實施，及時作出管線保護的申請，向有關(guān)單位報批。同時做好交通導流措施，報交管部分審批。建立測量控制系統(tǒng)。在工程開工前，對設(shè)計定線，測量定線進行復測校正，并按施工需要測設(shè)滿足精度要求的測量控制網(wǎng)，將定樁位置加以妥善保護。建立工地試驗室。在施工現(xiàn)場建立符合監(jiān)理工程要求，并具備標養(yǎng)條件現(xiàn)場試驗室，能完成如下試驗：混凝土工程：混凝土坍落度試驗由試驗室出具試驗報告單，由現(xiàn)場試驗員、資料員對資料分別進行保存。選擇一家對外具有做“有見證取樣試驗”資質(zhì)的試驗室，報監(jiān)理工程師審批，批準后，作為本段工程的有見證取樣試驗室。

4.2 施工控制

施工控制主要包括保持土塞、注漿量控制以及頂進速度控制等，頂管在滲透系數(shù)較大的土層頂進過程中，需要對頂進速度進行有效把握，并充分考慮與出土量之間的關(guān)系，這在較大程度上能夠有效預(yù)防河底出現(xiàn)塌陷情況。與此同時，還需要對地面沉降數(shù)據(jù)實施有效分析，以此進行頂進速度與出泥量的有效設(shè)定。

4.2.1 過大堤段頂進

過大堤段頂進主要包括以下兩個方面：（1） 頂進速度。在頂進的過程中，需要對初始頂進速度進行有效的控制，一般情況下將其控制在10mm/min 左右；（2） 出土量。對出土量進行有效控制能夠提高頂進作業(yè)效率與質(zhì)量，其中加固區(qū)出土量控制在100%，非加固區(qū)控制在95%。

4.2.2 正常頂進

正常頂進過程中，應(yīng)注意以下幾個方面： （1） 壓力設(shè)定。在進行土壓力設(shè)定時，需要根據(jù)實際施工情況，其中設(shè)定值應(yīng)介于水土壓力的上限值與下限值之間； （2）頂進速度。將頂進速度保持在25mm/min，如果遇到障礙物，需要控制在10mm/min。在頂進時，還需要根據(jù)實際情況進行補漿，其中泥漿應(yīng)當具備較高的穩(wěn)定性與潤滑性； （3） 出土量。對出土量進行有效的控制，將其控制在89~100%。

4.3 施工措施

施工措施主要包含以下幾個方面：（1） 在大堤段的穿越過程中，需要對注漿壓力實施有效控制，還需要進行補漿量的有效在增加，最大程度上防止管頂土體沉降情況的發(fā)生；（2） 頂管在大堤段穿越時，需要將頭部進行實時性抬高，使正面土體向管外擠出；（3） 在大堤穿越過程中，對大堤進行沉降觀測； （4） 還需要收集運河大堤監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對此進行有效的整理與分析，這在較大程度上能夠?qū)敼苓M行有效的施工。

4.4 檢測方案

在施工過程中，因地質(zhì)條件、施工條件以及外界環(huán)境等因素具有較高的不確定性，在一定程度上無法對工程的情況實施有效的預(yù)測，為了確保大堤的安全性，需要全面了解頂管施工過程對大堤造成的影響程度，需要對運河大堤實施有效的沉降監(jiān)測，以此對數(shù)據(jù)進行整理與收集，使頂管施工順利實施，其中主要表現(xiàn)在以下幾個方面： （1） 監(jiān)測內(nèi)容。嚴格監(jiān)測頂管挖掘與大堤軸線；（2） 測試方法。采用水準儀進行地表測點高程的測量，以此對地表測點位置實施有效的測量，通過與測點的初始高程與初始位置進行有效的比較，以此有效得到測點的沉降與位移變化；（3） 測點布頻率。在進行頂管掘進過程中，需要對其定期測量，若頂管掘進與大堤保持10m 時，將檢測點檢測次數(shù)進行增加，穿越大壩后10d 測量一次，逐漸減少測量次數(shù)，以此達到有效的監(jiān)測的目的。

4.5 防洪、渡汛施工

該工程施工主要是河底8m 以下頂進，工作井與大堤之間保持了一段距離，但是在防洪、渡汛過程中需要采取以下幾個方法：（1） 頂管在施工過程中，需要保證汛期后進行有效施工；（2） 在完成頂管施工后，需要在最短時間內(nèi)進行泥漿置換，主要是因能夠有效避免河水滲透到管道位置，并煙管道外側(cè)向大地外滲透；（3） 頂管在施工過程中，會對堤防土體產(chǎn)生一定的影響，為此，需要采取有效的方法來降低此種干擾，頂管施工完成后，進行大堤的注漿加固工作，此工作有一定的工作期限，一般是完成在汛期之前；（4） 在進行頂管過程中，需要對大堤沉降實施全面監(jiān)測，主要是因頂管會對大堤的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響，對大堤加固完成后才能結(jié)束監(jiān)測，這在較大程度上能夠有效提高大堤的穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

綜上所述，在穿越河道工程施工過程中，采用頂管技術(shù)能夠有效提高工程施工質(zhì)量。由于該技術(shù)是一種現(xiàn)代化埋設(shè)地下管線的施工方法，河道穿越工程中有較高的運用價值，這在較大程度上具有較高的安全性，并且對河道度汛有較小的影響，同時還能夠縮短時間所用時間，在施工過程中不需要斷航，可大大減少對周圍環(huán)境造成的影響，有較大的應(yīng)用前景，對我國工程建設(shè)質(zhì)量的提升具有較大的促進作用。