水利工程是用于控制和調(diào)配自然界的地表水和地下水，達(dá)到除害興利目的而修建的工程。也稱(chēng)為水工程。本文是選自核心級(jí)期刊《人民長(zhǎng)江》中關(guān)于水利工程的初級(jí)職稱(chēng)論文范文：關(guān)于頂管技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用及施工要點(diǎn)探討。

　　摘要：在工程中，采用頂管法施工可以使作業(yè)面保持在地下，從而避免對(duì)地面造成施工影響。在穿越城市建筑、公路、水利工程隧道等困難、復(fù)雜施工條件時(shí)，頂管法得到比較廣泛的采用。本文將結(jié)合海寧市長(zhǎng)水塘水源生態(tài)濕地工程的實(shí)際應(yīng)用，淺談頂管技術(shù)的原理及優(yōu)勢(shì)，探討頂管技術(shù)在水利工程施工中的一些問(wèn)題及其對(duì)策。

　　關(guān)鍵詞：頂管技術(shù),水利工程,施工要點(diǎn)

　　引言

　　隨著地下空間的開(kāi)發(fā)利用，地下工程施工實(shí)踐越來(lái)越多，特別是在建造穿越水域、沼澤的公路、鐵路或水利工程隧道時(shí)，頂管法得到比較廣泛的采用。傳統(tǒng)的挖槽施工技術(shù)對(duì)地面交通影響較大，隨著頂管技術(shù)在水利工程的廣泛運(yùn)用，本文主要分析在頂管作業(yè)施工過(guò)程中出現(xiàn)了一些具體的技術(shù)問(wèn)題，值得施工技術(shù)人員重視。

　　1.頂管技術(shù)的原理

　　頂管技術(shù)就是從地面開(kāi)挖兩個(gè)基坑井，然后從一個(gè)基坑井開(kāi)始安放管節(jié)，用千斤頂或其他頂推機(jī)械，推動(dòng)管節(jié)從第一個(gè)基坑井穿出，穿過(guò)土層到達(dá)第二個(gè)基坑井的預(yù)留處，然后挖除管道內(nèi)的泥土，形成管道的施工技術(shù)。期間，由于管壁四周的土體摩擦力和迎面土阻力，頂推機(jī)械的頂力可能出現(xiàn)不夠，故而可以將管道分段，在分段之間設(shè)置一些中繼油缸，從而組成移動(dòng)式頂推站，或者稱(chēng)之為中繼間，還可以在管壁四周加注減少摩擦系數(shù)的潤(rùn)滑劑以利于長(zhǎng)距離管道的頂推。

　　2.頂管工程的技術(shù)特點(diǎn)

　　非開(kāi)挖技術(shù)為創(chuàng)建都市的安寧環(huán)境造就了勃勃生機(jī),而頂管技術(shù)是非開(kāi)挖技術(shù)的重要組成部分。其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在一下幾點(diǎn)：

　　2.1頂管施工是頂管儲(chǔ)管技術(shù)的一種，在國(guó)內(nèi)也已逐漸普及。由于不開(kāi)挖地面，所以能穿越公路、鐵路、河流，甚至能在建筑物底下穿過(guò)，是一種能安全有效地進(jìn)行環(huán)境保護(hù)的施工方法。

　　2.2頂管施工不開(kāi)挖地面，故而被鋪設(shè)管道的上部土層未經(jīng)擾動(dòng)，管道的管節(jié)端不易產(chǎn)生段差變形，其管壽命亦大于開(kāi)挖法埋管。

　　2.3采用房下頂管施工法能節(jié)約一大筆征地拆遷費(fèi)用，減少動(dòng)遷用房，縮短管線(xiàn)長(zhǎng)度，有很大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　2.4頂管工藝不僅僅用于管線(xiàn)鋪設(shè)，它還具有靈活的推管施工方式。更為重要的是頂管施工作為一種工藝，它不僅僅在鋪設(shè)管線(xiàn)，在管棚施工方面也具有優(yōu)勢(shì)。

　　2.5隨著頂管施工范圍的擴(kuò)大，頂管機(jī)械的性能越來(lái)越適合各種土質(zhì)。頂管特別適用于中小型管徑管道的非開(kāi)挖鋪設(shè)。

　　3.頂管技術(shù)在水利工程施工方面的應(yīng)用

　　本工程以海寧市長(zhǎng)水塘水源生態(tài)濕地工程為例2#、3#、4#頂管工程沉井，本工程共有3段頂管，3座頂管工作井，3座接收井，設(shè)計(jì)采用C30、P6砼。沉井制作設(shè)計(jì)采取三次制作、兩次下沉;下沉采用不排水下沉，水下封底。刃腳選擇②層粉質(zhì)粘土作為襯墊層。

　　3.1頂管機(jī)選型

　　根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告顯示：污水管穿越的土層為砂質(zhì)粉土層、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，結(jié)合本工程小口徑頂管出泥量小，且給施工人員在管道內(nèi)施工不方便的缺點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)靥赜械氖┕�條件和土質(zhì)情況，決定采用MEP泥水平衡式頂管掘進(jìn)機(jī)，由于該機(jī)具有雙重平衡功能，即其全斷面的大刀盤(pán)能自動(dòng)平衡頂進(jìn)正面土體的土壓力，同時(shí)，通過(guò)對(duì)泥水室進(jìn)行泥水加壓，又能平衡地下水壓力，這種具有雙重平衡功能的頂管掘進(jìn)機(jī)除了施工過(guò)程中安全可靠外，對(duì)地表隆沉控制精度比較高，一般地表隆沉值控制在1CM以?xún)?nèi)。MEP泥水平衡式頂管掘進(jìn)機(jī)非常適應(yīng)在本工程土層中的管道頂進(jìn)施工。

　　3.2工程的地面準(zhǔn)備

　　在頂推管道之前，按要求安裝施工用電、用水、通道、排水及照明等設(shè)備。進(jìn)行管道頂進(jìn)施工的還應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)交通情況要求進(jìn)行布置，盡量減少占用道路的面積，沉井現(xiàn)場(chǎng)四周設(shè)施工道路，寬度為6m，為確保施工機(jī)械設(shè)備及文明施工要求，沉井處的施工便道結(jié)構(gòu)形式為15cm厚道渣，上鋪15cm砼，沿沉井的邊側(cè)搭設(shè)鋼筋、模板拼裝場(chǎng)地、1500m2廢漿場(chǎng)地及堆場(chǎng)等。施工材料,設(shè)備及機(jī)具必須備齊，以滿(mǎn)足工程的施工要求。管節(jié)等材料準(zhǔn)備要有足夠的余量。尤其重要的是井上，井下必須建立精準(zhǔn)的測(cè)量控制網(wǎng)，并經(jīng)復(fù)核報(bào)驗(yàn)監(jiān)理認(rèn)可。

　　3.3工程的地下準(zhǔn)備

　　根據(jù)本工程沉井平面尺寸和地質(zhì)情況，決定基坑底面尺寸、開(kāi)挖深度及邊坡大小，定出基坑平面的開(kāi)挖邊線(xiàn)，暫定大開(kāi)挖至地面下2.0米，放坡1：l。沉井基坑底面設(shè)0.3*0.3m碎石盲溝，并設(shè)4個(gè)集水井，底面浮泥應(yīng)清除干凈并應(yīng)保持平整和疏干狀態(tài)�；�坑開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)利用排水溝結(jié)合集水坑進(jìn)行排水，以保證基坑施工的需要。挖出土方應(yīng)及時(shí)運(yùn)走，不得堆置在坑邊。

　　3.4主頂進(jìn)系統(tǒng)

　　主頂進(jìn)系統(tǒng)共有2只200T雙沖程等推力油缸，行程3500MM，總推力400T(實(shí)際控制頂力為300T)，2只主頂油缸組裝在油缸架內(nèi)，安裝后的2只油缸中心位置必須與設(shè)計(jì)圖一致，以使頂進(jìn)受力點(diǎn)和后座受力都保持良好狀態(tài)。安裝后的油缸中心誤差應(yīng)小于5MM。主頂液壓動(dòng)力機(jī)組由二臺(tái)大流量斜軸式軸向柱塞泵供油，采用大通徑的電磁閥和系統(tǒng)管路，減小系統(tǒng)阻力，油缸可以單動(dòng)，亦可聯(lián)動(dòng)。主頂系統(tǒng)由PLC可編程序計(jì)算機(jī)控制，并采用變頻調(diào)速器實(shí)現(xiàn)流量的無(wú)級(jí)調(diào)速。主頂系統(tǒng)操作臺(tái)設(shè)在地面控制室內(nèi)。

　　3.5正常頂進(jìn)施工

　　頂進(jìn)管道前，進(jìn)行全部設(shè)備檢查與試運(yùn)轉(zhuǎn)。護(hù)壁上的管孔鑿好后將工具管立即頂人土層。每頂進(jìn)30cm，測(cè)量不少于一次，管道進(jìn)入土層正常頂進(jìn)時(shí)，每頂進(jìn)100cm，測(cè)量不少于一次。工具管開(kāi)始頂進(jìn)5～10m的范圍內(nèi)，允許偏差為：軸線(xiàn)3mm，高程0～+3mm。否則要采取措施糾偏。頂進(jìn)時(shí)遵循“邊壓觸變泥漿邊頂進(jìn)，不壓漿不頂進(jìn)”的原則，新開(kāi)頂時(shí)需對(duì)整個(gè)管路進(jìn)行補(bǔ)漿。初始推進(jìn)階段，方向主要是主頂油缸控制，因此，一方面要減慢主頂推進(jìn)速度，另一方面要不斷調(diào)整油缸編組和機(jī)頭糾偏。開(kāi)始頂進(jìn)前必須制定坡度計(jì)劃，對(duì)每一米、每節(jié)管的位置、標(biāo)高需事先計(jì)算，確保頂進(jìn)時(shí)正確，以最終符合設(shè)計(jì)坡度要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為原則。

　　3.6測(cè)量與糾偏

　　3.6.1測(cè)量頻率

　　頂進(jìn)第一節(jié)管節(jié)時(shí)為20～50厘米/次，正常頂進(jìn)時(shí)為1米/次，校正頂進(jìn)時(shí)為每頂進(jìn)半節(jié)管測(cè)量一次。

　　3.6.2中心線(xiàn)測(cè)量

　　在工作井邊的兩方向樁上掛鉛錘至工作井底部，在工作井內(nèi)用激光水準(zhǔn)儀照準(zhǔn)兩鉛錘，讀管前端的中心尺刻度，若與中心尺的中心刻度相重合，說(shuō)具頭前方有糾偏節(jié)，糾偏節(jié)中安裝有糾偏千斤頂，頂進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)工具頭的方向偏差超過(guò)5mm，即應(yīng)糾偏，調(diào)整糾偏千斤頂，實(shí)現(xiàn)頂進(jìn)方向的控制。明其方向準(zhǔn)確，否則其差值即為偏差值。

　　3.6.3高程測(cè)量

　　在工作井內(nèi)引設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)，在停止頂進(jìn)時(shí)，將激光水準(zhǔn)儀支放在頂鐵上，測(cè)量前端管底高程。

　　3.6.4糾偏

　　頂進(jìn)糾偏必須勤測(cè)量、多微調(diào)，糾偏角度應(yīng)保持在10'～20'不得大于1º。并設(shè)置偏差警戒線(xiàn)。

　　4.施工過(guò)程中的問(wèn)題及措施

　　4.1地面沉降控制措施

　　在推進(jìn)過(guò)程中，引起地面沉降的主要原因，是推進(jìn)土壓控制不穩(wěn)定和管道內(nèi)漏水，造成頂進(jìn)區(qū)域內(nèi)及其周?chē)�土體沉降。為防止類(lèi)似的情況發(fā)生，必須做到以下幾個(gè)方面：

　　4.1.1地面監(jiān)測(cè)，優(yōu)化掘進(jìn)機(jī)參數(shù)

　　在掘進(jìn)機(jī)的軸線(xiàn)上方，每隔2M設(shè)一個(gè)沉降控制監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在頂進(jìn)時(shí)精心組織地表監(jiān)測(cè)，通過(guò)測(cè)得地表沉降數(shù)據(jù)與相應(yīng)的掘進(jìn)機(jī)主參數(shù)。(包括推進(jìn)速度、設(shè)置刀盤(pán)土壓力值)進(jìn)行比較，從而優(yōu)化掘進(jìn)機(jī)參數(shù)指導(dǎo)以后得推進(jìn)施工。

　　4.1.2注漿穩(wěn)定措施

　　除了沉降監(jiān)測(cè)以外，還必須盡可能將膨潤(rùn)土泥漿套隨工具管向前移動(dòng)，形成連續(xù)得環(huán)狀漿套，要選擇觸變性能良好的膨潤(rùn)土制漿材料。

　　4.1.3在頂進(jìn)結(jié)束后，根據(jù)具體情況，必要時(shí)立即用純水泥漿置換膨潤(rùn)土漿，以更好的控制管道的沉降，從而達(dá)到控制地面沉降的目的。

　　4.2頂進(jìn)過(guò)程中，線(xiàn)形控制及測(cè)量設(shè)備

　　用極坐標(biāo)法(對(duì)于深井，井口尺寸小，為防止誤差，也可采用傳統(tǒng)的魏司巴赫—二次聯(lián)系三角定位法)，根據(jù)設(shè)計(jì)給出的工作井坐標(biāo)和頂進(jìn)軸線(xiàn)斜坡和平坡交界的坐標(biāo)，以及實(shí)際接收井中心的坐標(biāo)，分別計(jì)算出他們的方位角。然后采用導(dǎo)線(xiàn)法，將控制點(diǎn)定在工作井上。頂管頂進(jìn)時(shí)，在機(jī)頭中心設(shè)置一個(gè)光靶，根據(jù)光靶反映的讀數(shù)，即可知道目前機(jī)頭的方位。

　　頂進(jìn)的測(cè)量與方向的控制，主要是采用全站儀，輔以激光經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀測(cè)量。如觀(guān)察困難，可以采用自動(dòng)跟蹤儀測(cè)量。然后通過(guò)油缸進(jìn)行糾偏，遵循先糾上下后糾左右的原則。

　　布設(shè)在工作井后方的儀座必須避免頂進(jìn)時(shí)移位和變形，必須定時(shí)復(fù)測(cè)并及時(shí)調(diào)整。

　　4.3 頂推力過(guò)大

　　這種情況是在施工中較常出現(xiàn)的，一則是土層的不規(guī)則性造成的，二則可能是計(jì)算取樣的問(wèn)題。

　　5.結(jié)束語(yǔ)

　　本工程在采用頂管施工技術(shù)后，減少了大量的土方開(kāi)挖量，縮短了工期，減小了對(duì)周?chē)�建筑物和周邊居民影響。取得了良好的�?jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。對(duì)同類(lèi)工程建設(shè)具有較好的借鑒意義。

　　《人民長(zhǎng)江》于1955年創(chuàng)刊，是水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)主辦的水利水電技術(shù)綜合性科技期刊，2008年改為半月刊。主要內(nèi)容為宣傳長(zhǎng)江治理與開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃，報(bào)道治江工作重大進(jìn)展與建設(shè)成就，總結(jié)水資源保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，交流國(guó)內(nèi)外水利水電先進(jìn)技術(shù)。近年來(lái)，按照科學(xué)發(fā)展觀(guān)的要求，圍繞“維護(hù)健康長(zhǎng)江、促進(jìn)人水和諧”的治江理念，重點(diǎn)對(duì)長(zhǎng)江流域的水資源保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行了宣傳報(bào)道，內(nèi)容豐富、信息量大、實(shí)用性強(qiáng)。

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