水利工程施工中顶管施工技术研究

水利工程施工中顶管施工技术研究

Summary：我国科技水平和我国经济水平的快速发展，顶管施工也称为管道非开挖铺设技术，其最大的特点是与在建或已建的河道、道路、房屋、各类管道等设施交叉时，采用立体交叉替代平面交叉，尽可能地减少对居民生活、交通、生产的干扰和影响，同时管道铺设施工受外界的干扰和影响也会有所减少，更好地满足环保施工政策要求。顶管施工具有很强的专业性，但工艺技术已比较成熟，现有技术条件下各地区基本能够引入实施。Keys：顶管施工；设计原则；准备工作；技术要点引言近些年来,水利安全问题受到重视,水利安全生产得到了标准化的提升,水利安全事故得到了明显的控制。水利建设是一个十分关键的环节,大部分水利工程施工作业面积较少,管线纵横,施工工艺复杂。中间很可能会对其他项目的经营产生一定的干扰,进而对工程的质量产生不利的作用。因此,水利工程施工过程中,顶管施工至关重要,其施工后地面沉降问题亟待解决。本文设计了基于水利工程施工的顶管施工技术。1顶管施工技术概述从技术层面分析，顶管施工技术在实际应用过程中主要是利用专业化顶管机械，依照坡道要求对施工管道进行相应处理，并推动其进入地下，使管道在地下形成交叉性管网体系。该技术也被称之为非开挖管道敷设技术，其实际应用过程中体现出如下优点：其一，管道工程施工过程中无需开挖作业环节，极大地降低施工人员工作量，同时也可以避免破坏周边植被与土地资源；其二，该技术可以有效应用在需贯穿地面建筑或管道工程的铺设、维修施工之中；其三，相较于传统开挖敷设施工，顶管施工技术在实际应用中所需时间更短、工程成本更低；其四，顶管施工技术在实际应用过程中可以有效达成降低污染、保护环境目标。2顶管施工的技术要点2.1顶管设计研究顶管施工过程中顶管管节的承载能力、质量以及防水效果等是保障顶管施工顺利进行的重要因素,但管节设计的安全系数过高又会大大增加成本,影响建设经济效益。因混凝土顶管管节在顶管施工过程中具有特殊应力,混凝土顶管管节在设计、制造工艺等方面与普通混凝土管有一定的区别。结合曲线顶管隧道混凝土管的制作实例,介绍了模具结构、止水带钢圈的制作和安装等现场制作工艺,为混凝土管节的设计和制造工艺改进提供相关参考。为满足日益增长的基础设施建设需求,顶管施工管道直径、长度等尺寸不断增大,其中一些新建工程的顶管管节几何规模甚至超过了现有的工程标准,且大管径以及过长管道更容易发生屈曲问题,危及工程安全。鉴于此,可以采用强度高、塑性好、自密封性好、施工成本低的钢管作为顶管施工的管节。采用有限条法(FSM)分析了以轴压为主的Pasternak基础下钢管的弹性屈曲行为,得到了钢管屈曲载荷的临界长度和下限值,为顶管管节的优化设计提供了依据。此外,在矩形顶管施工领域,管径越大,管节设计难度越大,施工风险越高。验证了600mm厚大管径矩形管节的可行性,并设计了管节预制方案、管节接头、吊装孔和注浆孔等。针对地下富水施工环境,天津超大管径矩形顶管工程在管节插口处、管节承口端管壁中上部、管节内侧两管节接口处分别进行了防水体系设计。当管道设计和制作质量达不到施工要求时,有可能引发管道破裂、透水等工程事故,而盲目增加管道的直径、质量,又会大大增加成本。因此,考虑实际施工条件、建设需求等多方面因素,针对顶管管节的材料、结构、形状、制作工艺等方面开展相关研究对于合理控制顶推力以及保证施工质量具有重要意义。2.2注浆控制（１）管道施工的核心是尽量减小顶进阻力，实践表明注浆是最有效的能够减小阻力的方法，通过注浆管道外壁可以形成减小顶进时摩阻力的泥浆润滑套。工具管的外径一般为２～５ｃｍ，其尺寸要略大于管外径，从而降低管外壁摩阻力。此外，要保持管体与上层之间不直接碾压，将压入的泥浆填充到土层之间的空隙内，从而发挥中间支撑作用。这种方法能够明显提升顶进作业效率，可维持一定的时间并顶进相当长的管路。所以，在顶管顶进时中间介质具有支撑和润滑的双重功能。（２）合理配制触变泥浆，首先要科学设计配比，按特定的比例将掺和剂、水、膨润土均匀混合配制触变泥浆，水的占比较高，掺和剂的含量虽小但不容忽视，泥浆性能主要取决于掺合料，泥浆组分以膨润土为主。一般地，可选用１个目测指标（触变性）和５个数据指标（ｐＨ值、稳定性、失水量、黏度、比重）来评定顶管的使用价值以及泥浆的质量。（３）顶进作业时必须对注浆压力与注浆量进行严格控制，过小则无法有效减小摩阻力甚至会引起地面凹陷，过大会造成凸起甚至冒出地面。（４）坚持“随顶随压、先压后顶”的原则，规范注浆操作流程，顶进施工时泥浆泵不得停止作业，特殊条件下必须停止时必须先暂停顶管。顶进结束后要立即置换水泥浆，以防泥浆固结体积缩小，填充管外出现空隙。（５）长距离顶管的施工时间长，触变泥浆会因泥浆失水而失效，为了能够及时补充新的泥浆必须沿管道进程合理设置补浆孔。2.3正常顶进作业主流程其一，施工准备阶段中，应开展测量放样工作；其二，顶进设备安装作业阶段中，应开展的工作主要包括现场平面布置、起重设备及注浆设备安装、注浆材料配置等；其三，掘进机就位阶段，应首先对设备性能进行调试，随后将其安置于工作井中；其四，掘进机进洞阶段，应及时开展破洞口砖封门、主顶油缸推进、拔除井门钢封口以及出泥准备作业；其五，管道顶进作业阶段，应及时开展顶进纠偏、触变泥浆压柱、顶进操作控制以及顶级出泥作业；其六，钢管焊接阶段，应对焊缝接口部分进行检验。在中继站设计工作中，中继站的设定取决于总的顶力，中继环设计应满足下列任一条件：１）当总的顶力比主顶液压机构大时；２）当轴向压力总管道所容许时；３）当总的支承力比和最大的承载力和最大的承载力时。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３０～５０ｃｍ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。结语水利工程安全事故是国家经济效益与工程利润的关键因素,影响着水利工程的施工质量。顶管施工技术能够根据复杂的地形条件,制定出相应的施工方案,在水利工程方面的应用价值更高。因此,本文设计了基于