兩種過路涵管施工技術(shù)選擇的實(shí)踐與分析

段寒風(fēng) 張鵬凱

(黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司巖土工程事業(yè)部工程公司，河南 洛陽 471000)

1 概述

我國新疆地區(qū)有著十分廣闊的戈壁灘，河流資源比較有限，降雨量極少，飲水工程的基礎(chǔ)建設(shè)比較落后，加之頻繁的沙塵天氣，更進(jìn)一步造成當(dāng)?shù)爻鞘锌捎盟Y源十分貧乏，導(dǎo)致當(dāng)?shù)鼐用竦挠盟|(zhì)量和數(shù)量很難滿足人民日益提升的物質(zhì)文明需求，極大地限制了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。該地區(qū)是我國扶貧工作的重點(diǎn)地區(qū)，其中最重要的一項(xiàng)工作就是解決當(dāng)?shù)厝嗣裼盟y、吃水難的問題，在中央政府的支持和指導(dǎo)下，新疆地區(qū)在近幾年大力推進(jìn)引水安全工程，全力以赴解決用水問題，為城市發(fā)展、民眾生活提供堅(jiān)實(shí)的保障。

在此背景下，本文針對(duì)該地區(qū)引水安全工程進(jìn)行認(rèn)真研究，重點(diǎn)關(guān)注影響工程進(jìn)展的關(guān)鍵部位，經(jīng)過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，供水管道過路涵管的鋪設(shè)工作對(duì)工程進(jìn)展有很大影響：此類工程的供水管道施工存在大量涵管鋪設(shè)穿村過路的情況，由于施工范圍距離當(dāng)?shù)孛癖娚顓^(qū)域極近，相對(duì)施工環(huán)境比較復(fù)雜，施工方法選擇不妥時(shí)，很容易造成工程延誤或成本投入超出預(yù)算的情況，影響整體進(jìn)度、質(zhì)量、安全工作的開展，為了達(dá)到更好的施工管理效果，就需要對(duì)過路涵管的施工方法進(jìn)行認(rèn)真比選。

本文立足于新疆喀什“一市兩縣”城鄉(xiāng)飲水安全工程的施工過程，挑選兩處施工環(huán)境、地質(zhì)情況等因素都十分接近的過路涵管施工地點(diǎn)，分別采用開挖式施工和頂管施工，對(duì)其施工效果及成本、工期情況進(jìn)行分析，選定更加合適的施工方法，為該問題的解決提供參考。

2 兩處過路涵管情況

本文分別對(duì)喀什地區(qū)疏附縣帕希希村和喀什地區(qū)疏附縣站敏鄉(xiāng)X432縣道與314國道西路口兩處地點(diǎn)采取開挖式施工和頂管施工，其具體情況如下：

1)喀什地區(qū)疏附縣帕希希村過路涵管位于該村莊南端田間地頭路口，土質(zhì)主要為粉質(zhì)粘土，地下水位高度-8 m，路面寬度3 m，涵管長(zhǎng)度4 m，涵管外徑2 m，涵管底部埋設(shè)深度3.5 m，涵管垂直穿過道路，開挖坡度1∶1.75，底部開口3 m。

2)喀什地區(qū)疏附縣站敏鄉(xiāng)X432縣道與314國道西路口的過路涵管穿過該路口，土質(zhì)主要為粉質(zhì)粘土，地下水位高度-8 m，路面寬度8 m，涵管長(zhǎng)度10 m，涵管外徑2 m，涵管底部埋設(shè)深度3.5 m，涵管垂直穿過道路。

由二者具體情況可以看出，二者除了涵管長(zhǎng)度不同之外，地質(zhì)情況、埋設(shè)深度、涵管規(guī)格等因素均基本相同，為方便對(duì)比分析，本文將采取計(jì)算涵管綜合單價(jià)的形式對(duì)兩者的成本情況進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)綜合分析進(jìn)度和安全工作的控制效果。

3 開挖式施工過程

對(duì)喀什地區(qū)疏附縣帕希希村過路涵管采取開挖式施工，即對(duì)路口進(jìn)行開挖，放入涵管后按照規(guī)范進(jìn)行回填，最后對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行恢復(fù)的施工方法。

1)施工準(zhǔn)備。

核實(shí)涵管構(gòu)筑物高程和位置，完成施工交接樁，確保挖掘機(jī)、吊車等機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)良好，做好混凝土涵管材料進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，核實(shí)現(xiàn)場(chǎng)施工人員數(shù)量及資質(zhì)，做好施工技術(shù)交底等工作。

2)開挖施工。

根據(jù)地質(zhì)情況和埋設(shè)深度，采取必要的支護(hù)措施，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行放坡開挖，開挖過程中，注意復(fù)核涵管軸線位置和開挖高程，在坡頂設(shè)置護(hù)欄等防護(hù)設(shè)施，避免無關(guān)人員靠近發(fā)生危險(xiǎn)。

3)管基澆筑。

完成開挖后，開始進(jìn)行溝槽底部砂墊層鋪設(shè)，需要保證砂墊層密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。隨后進(jìn)行基礎(chǔ)混凝土澆筑，澆筑混凝土過程中注意振搗密實(shí)，澆筑后及時(shí)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。

4)涵管安置。

在基礎(chǔ)混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)到5 MPa以上之后，進(jìn)行涵管安置工作。下管時(shí)使用吊車配合人工平穩(wěn)下放，避免產(chǎn)生碰撞。吊裝涵管過程中，嚴(yán)格控制管道軸線和高程，位置調(diào)整完成后，兩側(cè)用預(yù)制混凝土塊卡牢，隨后進(jìn)行管座模板安裝，管座模板采用鋼模，模板與管道之間及模板與溝槽側(cè)壁之間均用方木支撐牢固，隨后進(jìn)行混凝土澆筑。

5)土方回填。

回填工作在隱蔽工程驗(yàn)收之后進(jìn)行，確保溝槽內(nèi)沒有雜物，嚴(yán)格控制回填土質(zhì)量，回填土不得含有碎磚、石塊和大于10 cm的硬土塊。涵管兩側(cè)回填要同時(shí)進(jìn)行，兩側(cè)高度差不得大于30 cm，分層進(jìn)行回填夯實(shí)工作，管頂以上50 cm范圍內(nèi)的回填土，嚴(yán)禁使用壓路機(jī)碾壓。回填工程中，需要層層檢測(cè)，確保每層密實(shí)度均達(dá)到規(guī)范要求。

4 頂管施工過程

為了對(duì)比分析兩種施工方法的效果，對(duì)喀什地區(qū)疏附縣站敏鄉(xiāng)X432縣道與314國道西路口的過路涵管采用了頂管施工工藝，具體施工過程如下：

1)準(zhǔn)備工作。

頂管施工前，首先按照施工圖紙確定軸線位置，在需要施工的路口兩側(cè)設(shè)置工作坑和接收坑。工作坑后背鋪設(shè)10 cm厚鋼板，隨后進(jìn)行后座、液壓頂管機(jī)組等設(shè)備的安裝。

2)施工過程。

完成以上準(zhǔn)備工作后，開始在工作坑內(nèi)放入預(yù)制涵管，利用液壓頂管機(jī)組頂進(jìn)涵管，每次頂進(jìn)之前，人工在頂管內(nèi)向前掘進(jìn)約50 cm，來緩解頂管壓力和微調(diào)頂進(jìn)方向，頂進(jìn)完成后，重復(fù)人工掘進(jìn)工作，挖出的棄土由卷揚(yáng)機(jī)運(yùn)至工作坑外。施工中控制油壓，避免超載，整個(gè)過程中用儀器反復(fù)查驗(yàn)，保證頂管安裝高差和軸線偏差符合規(guī)范，人工掘進(jìn)和涵管頂進(jìn)交替進(jìn)行，最終實(shí)現(xiàn)涵管安置到位的施工目的。

5 對(duì)比分析

5.1 成本分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)記錄的主要人工、材料、機(jī)械投入情況，分別將兩處使用的主要成本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體情況見表1，表2。

表1 帕希希村過路涵管開挖式施工成本

表2 站敏鄉(xiāng)過路涵管頂管式施工成本

通過對(duì)兩處施工的平均成本進(jìn)行分析，頂管式施工的成本低于開挖式施工的成本，主要原因在于頂管式施工的人工、機(jī)械和道路恢復(fù)消耗較少。

1)頂管施工的主要人工消耗在于頂進(jìn)頂管時(shí)的人工挖土工作，工作相對(duì)單調(diào)、簡(jiǎn)明，且開挖過程僅持續(xù)2 d；而開挖式施工需要1 d澆筑混凝土、5 d混凝土養(yǎng)護(hù)和1 d回填夯實(shí)施工；頂管施工的總體人工消耗相對(duì)較小。

2)頂管施工和開挖式施工分別需要進(jìn)行工作坑開挖和工作面開挖，但是頂管施工的工作坑處于過路涵管兩側(cè)主管道的位置，故而開挖后無需進(jìn)行回填，該回填工作可在兩側(cè)主管道施工完成后一并進(jìn)行，故而頂管施工的挖掘機(jī)臺(tái)班消耗小于開挖式施工。

3)由于頂管施工無需破壞道路，故而施工完成后無需進(jìn)行道路修復(fù)，而開挖式施工則需要花費(fèi)費(fèi)用進(jìn)行道路修復(fù)。

5.2 安全管控

過路涵管大多位于村莊和市區(qū)，開挖和回填過程中對(duì)周邊環(huán)境影響較大，需要專職安全人員指揮和管理，并且要做大量的安全防護(hù)工作，否則容易發(fā)生施工人員跌落和邊坡垮塌等安全事故。由于頂管施工過程中，施工人員的主要工作是進(jìn)入涵管內(nèi)部進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)，涵管對(duì)上部土層的支撐作用可以杜絕土方塌陷的情況發(fā)生，即使發(fā)生意外情況，由于施工人員處于涵管的保護(hù)當(dāng)中，也不會(huì)出現(xiàn)被土方掩埋等危險(xiǎn)，便于進(jìn)行營(yíng)救。綜上所述，采用頂管施工，可以降低現(xiàn)場(chǎng)的安全管理壓力。

5.3 工期分析

由于開外式施工存在混凝土基礎(chǔ)的澆筑和養(yǎng)護(hù)問題，同時(shí)施工后需要進(jìn)行場(chǎng)地恢復(fù)，施工耗時(shí)相對(duì)較多，而頂管施工則可以避免以上兩個(gè)問題，整體工期相對(duì)較短，利于進(jìn)行進(jìn)度安排。

6 結(jié)語

根據(jù)實(shí)踐對(duì)比和理論分析，針對(duì)本文所述的工程項(xiàng)目，頂管施工從成本管理、安全管理和進(jìn)度管理上，均有較大的優(yōu)勢(shì)。通過認(rèn)真對(duì)比分析，該工程最終選用頂管施工技術(shù)進(jìn)行剩余過路涵管的施工工作，均取得了良好的施工效果。

在施工過程中，研究人員聯(lián)系工程實(shí)際，借鑒控制變量法的思路對(duì)近似條件下的過路涵管施工分別采用不同施工方法，最后通過實(shí)踐記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，針對(duì)具體工程為其選定了最適用的施工方法。