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1工程概況

和田產(chǎn)業(yè)園區(qū)灌溉基礎(chǔ)設(shè)施配套工程是和田地區(qū)重要的水利工程。本工程在保證布朗其干渠樁號(hào)K16+700下游農(nóng)業(yè)灌溉正常的基礎(chǔ)上，通過(guò)新建引水管道12.292km，新建渠道28.052km，將布朗干渠一部分農(nóng)業(yè)灌溉用水輸送至和田縣農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，滿足新增2.93萬(wàn)畝農(nóng)業(yè)灌溉用水要求，年灌溉水利用系數(shù)達(dá)到0.70，有效改善項(xiàng)目區(qū)灌溉條件，緩解農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)因缺乏輸配水工程導(dǎo)致的缺水問(wèn)題，提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民的經(jīng)濟(jì)收入，高效利用水資源。在管道穿越G315國(guó)道時(shí)，采用頂管施工，此處設(shè)計(jì)管道為管徑Φ1500mm的涂塑鋼管，管頂距路下5.5m，坡度為0%，頂管長(zhǎng)度為74m。G315國(guó)道兩側(cè)均為稻田，地下水位較高，考慮到本段存在頂管施工工期較短、施工場(chǎng)地較狹小、地下障礙物較多等影響因素，頂管工程采用人工頂進(jìn)法施工，套管管材采用涂塑鋼管（直徑Φ1700mm，壁厚160mm），每節(jié)長(zhǎng)度2m，并采用焊接方法連接。地質(zhì)描述：本工程頂管場(chǎng)地為粉砂層，不含砂土，所以，無(wú)法采用鋼筋混凝土套管。如果采用鋼筋混凝土套管，頂進(jìn)開(kāi)挖無(wú)法成孔，且本段地下水較豐富、粉砂層液化較嚴(yán)重、砂層流動(dòng)性太大，施工過(guò)程中路面易空洞或塌陷，造成經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)過(guò)各方專(zhuān)家現(xiàn)場(chǎng)勘察討論后決定使用1700mm鋼管進(jìn)行套管施工，其鋼管壁薄可以進(jìn)行悶頂施工，先頂后挖，解決粉砂層易塌陷且難以成孔的問(wèn)題。

2鋼管頂管施工工藝

鋼套管施工工序：施工前準(zhǔn)備工作→測(cè)量放線→工作井施工→頂管設(shè)備安裝→套管和吊裝設(shè)備進(jìn)場(chǎng)→吊裝頂進(jìn)施工→驗(yàn)收清理現(xiàn)場(chǎng)。鋼管頂管施工流程如圖1所示。圖1鋼管頂管施2.1施工前準(zhǔn)備工作根據(jù)保障公路、公路附屬設(shè)施質(zhì)量和安全技術(shù)評(píng)價(jià)報(bào)告要求提前和套管廠家對(duì)接，生產(chǎn)符合要求的鋼套管，備全穿越頂進(jìn)所需材料、機(jī)具、設(shè)備。頂管施工所需設(shè)備有液壓千斤頂、高壓泵、環(huán)形頂鐵、橫鐵、方頂鐵、運(yùn)土其他輔助設(shè)備等。

2.2測(cè)量放線使用RTK，根據(jù)工程圖紙和水利水電工程測(cè)量規(guī)程要求，精確放出管線的中軸線、作業(yè)坑和接管坑位置、開(kāi)挖邊線等部位。在頂進(jìn)設(shè)備起吊下坑之前，先測(cè)量已開(kāi)挖的井坑，并進(jìn)行平整施工。在工作井坑處理完畢后，安裝后護(hù)欄板、支架、推進(jìn)軌等，并測(cè)量、校正導(dǎo)軌面，以保證套管中心與設(shè)計(jì)中心一致。

2.3工作井施工工作坑開(kāi)挖需確保頂管開(kāi)始位置和接收坑路線無(wú)障礙物，頂進(jìn)過(guò)程路徑和接收坑的角度準(zhǔn)確，能夠抵達(dá)接收坑。該項(xiàng)目的頂坑深度為5.2m，工作井的井底為混凝土封底，井壁為C30混凝土澆筑。工作井底面的凈尺寸為7m×4.5m。工作井采用機(jī)械開(kāi)挖，人工機(jī)械相互配合回填，回填材料為3∶7灰土，坡度系數(shù)為1∶1。

2.4頂管施工保護(hù)鋼管采用Φ1700mm鋼管，壁厚14mm，在進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)之前，必須檢查管道端面是否平整，管道表面是否光滑，是否存在縱向裂紋。采用起重機(jī)將檢驗(yàn)合格的鋼管吊至頂管工作軌道，并做好對(duì)接，準(zhǔn)備頂進(jìn)。管道頂進(jìn)時(shí)所用頂鐵包括環(huán)形頂鐵、方頂鐵和橫鐵。在頂進(jìn)的過(guò)程中，將管節(jié)沿工作導(dǎo)軌頂至已標(biāo)定的Φ1700號(hào)白灰圈圓口，并按“先頂后挖，隨頂隨挖”的施工原則頂進(jìn)。利用液壓千斤頂頂進(jìn)鋼套管，每頂進(jìn)一定距離退回液壓頂缸，操作人員進(jìn)入套管內(nèi)挖運(yùn)土方，然后布置頂鐵或套管繼續(xù)頂推，循環(huán)施工，直至套管頂至接收井為止；頂進(jìn)設(shè)備拆除后，清理套管內(nèi)剩余土料，完成主管穿越作業(yè)。2.5Φ1700×14鋼管頂管外壁注漿注漿漿液水泥與水配比為3∶5，用廣式攪拌機(jī)攪拌成水泥浠漿，每2m在鋼管中間用氣割割成Φ50的圓孔，先在兩頭用混凝土封堵，從一頭開(kāi)始向另一頭進(jìn)行注漿。從操作坑內(nèi)第二節(jié)圓孔開(kāi)始注漿，待第三孔漿流出后為密實(shí)，依次向前直至施工完畢。

3鋼管頂管施工控制要點(diǎn)

3.1工作井后背墻開(kāi)挖工作坑時(shí)，不能損壞后壁原有的土層，必須保證其有足夠的強(qiáng)度和剛性，以保證頂進(jìn)過(guò)程能夠經(jīng)受住液壓千斤頂?shù)淖畲蠓醋饔昧?，并在千斤頂?shù)姆醋饔昧ο聹p小其壓縮變形。在反作用力取消時(shí)，應(yīng)恢復(fù)原位，視土質(zhì)條件，在需要時(shí)可采用適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)措施，如加道木、加止推臺(tái)等，材料要均勻、牢固，能夠承受強(qiáng)大的后坐力，以免后墻受力不均出現(xiàn)傾側(cè)。

3.2頂進(jìn)設(shè)備（1）千斤頂?shù)奈恢脩?yīng)在被頂管端面上距管底1/3的管徑處。所以，在千斤頂下方要有一個(gè)平臺(tái)、一個(gè)或多個(gè)千斤頂，并按照管道中心線對(duì)稱排列放置。管道的前端應(yīng)設(shè)置刃角，起到切割土壤的作用，降低頂進(jìn)阻力，并有效控制坍塌。（2）在管道的端面安裝環(huán)狀頂鐵，其內(nèi)、外徑尺寸要與管道端面尺寸匹配，厚度為300~500mm，其功能是將方頂鐵所傳遞的頂力均勻地分配到被頂?shù)墓芄?jié)端面，避免頂壞管端面。（3）在頂進(jìn)中方頂鐵是用來(lái)調(diào)整間隔的墊鐵，所以，方頂鐵的長(zhǎng)度應(yīng)視千斤頂?shù)男谐毯凸芄?jié)長(zhǎng)度而定。若方頂鐵兩端不平行，在操作過(guò)程中很容易出現(xiàn)頂鐵彈出現(xiàn)像，因此方頂鐵兩端必須平整、平行，不能滿足這個(gè)條件時(shí)，不得采用。（4）頂管橫鐵安設(shè)于千斤頂和方頂鐵之間，其作用是將多個(gè)千斤頂?shù)捻斄髦羶蓚?cè)的方頂鐵。橫鐵橫截面為300mm×300mm，其長(zhǎng)度根據(jù)被頂管徑和千斤頂?shù)臄?shù)目而定。在制作過(guò)程中，必須保證工作面平直、平整，尤其是中部的焊縫不能明顯凸起。

3.3頂進(jìn)過(guò)程注意事項(xiàng)千斤頂頂入一次行程后，將千斤頂收回，將適當(dāng)?shù)捻旇F放入橫鐵和環(huán)頂鐵之間，并繼續(xù)頂進(jìn)。在頂入過(guò)程中，應(yīng)留意油壓的變化，如有異常，應(yīng)及時(shí)停止頂進(jìn)，查找原因。為避免損傷千斤頂結(jié)構(gòu)，應(yīng)將千斤頂行程控制在規(guī)定伸出長(zhǎng)度之內(nèi)。在頂進(jìn)施工中，宜堅(jiān)持連續(xù)工作，如果頂進(jìn)間隔過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致土拱下沉，增加頂力。

3.4測(cè)量控制及糾偏措施（1）在頂進(jìn)施工中，每進(jìn)尺2m需要復(fù)測(cè)軸線，在出洞、糾偏和頂至終點(diǎn)前，應(yīng)適當(dāng)增加檢測(cè)頻率。為保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，應(yīng)時(shí)常進(jìn)行測(cè)控點(diǎn)測(cè)定。（2）頂管高程的控制方法。先在適當(dāng)位置固定水準(zhǔn)儀，在頂管前端設(shè)置一個(gè)十字架，后期測(cè)量中如果十字架與頂管前端位置未發(fā)生變化，水準(zhǔn)儀的高程也未改變，只需確定十字架交點(diǎn)偏離的垂直距離，即頂管的高程誤差；如果水準(zhǔn)儀從井外引入絕對(duì)高程，則可以推算出頂進(jìn)管段各個(gè)點(diǎn)的高程。檢查頂管方向是否偏移，可將中線引至井坑上方，并在中線方向的兩點(diǎn)上懸掛兩根垂球線，如果管節(jié)前端經(jīng)過(guò)中心點(diǎn)的垂球線與上面的兩條垂球線處于同一直線，則該頂管方向不存在偏差。（3）頂管過(guò)程中校正偏差是保證頂管質(zhì)量的有力措施，當(dāng)偏差為10~20mm時(shí)，應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)挖管道向設(shè)計(jì)中心傾斜的一面，而另一面不擴(kuò)挖或留坎，這樣管道就會(huì)在持續(xù)頂進(jìn)過(guò)程中逐步恢復(fù)到設(shè)計(jì)中線；如果誤差超過(guò)20mm或采用挖土方法修正不了，可以采用方木或圓木作為撐桿，撐桿一頭撐在偏離設(shè)計(jì)中心一側(cè)管道的管壁上，另一頭固定在鋪有墊板管子前方的土體上，將撐桿撐穩(wěn)固定后，啟動(dòng)千斤頂，利用頂進(jìn)時(shí)管體受到撐桿的頂力修正管道線路。

3.5頂管質(zhì)量檢測(cè)頂管頂進(jìn)時(shí)，很容易出現(xiàn)方向和高程偏差，為保證頂管質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行作業(yè)坑位置、高程、管道中線、臨時(shí)設(shè)置標(biāo)高等測(cè)量放線，控制好管節(jié)的中線方向和高程。頂管施工的首節(jié)頂進(jìn)施工測(cè)量很關(guān)鍵，其頂進(jìn)方位高程的正確性和頂進(jìn)效果直接影響頂管的頂進(jìn)質(zhì)量。每一頂進(jìn)循環(huán)開(kāi)始時(shí)，都要及時(shí)完成測(cè)量作業(yè)，頂進(jìn)過(guò)程中，每進(jìn)尺不超過(guò)3m時(shí)完成一次測(cè)量，發(fā)現(xiàn)管道位置存在偏差及時(shí)修正。

4鋼管頂管施工中存在的主要問(wèn)題

4.1施工單位缺乏責(zé)任意識(shí)在引水管道施工的過(guò)程中，因施工單位缺乏專(zhuān)業(yè)性和監(jiān)管，導(dǎo)致進(jìn)度延誤等問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。出現(xiàn)這些問(wèn)題的主要原因是我國(guó)引水管道施工專(zhuān)業(yè)人才數(shù)量較少，且許多相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在畢業(yè)后并未從事頂管設(shè)計(jì)相關(guān)工作，導(dǎo)致整個(gè)引水管道施工隊(duì)伍專(zhuān)業(yè)性不夠，在頂管施工設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)各種問(wèn)題。同時(shí)，許多管理人員盲目追求經(jīng)濟(jì)效益，不重視施工質(zhì)量管理，或是為了追趕工期不按照要求施工，這些情況都反映出相關(guān)人員責(zé)任意識(shí)低下的問(wèn)題，對(duì)工程施工監(jiān)管力度不足，管理人員專(zhuān)業(yè)性不足，不能有效發(fā)揮頂管施工技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

4.2施工安排缺乏合理性引水管道施工需要考慮各個(gè)方面的影響因素，施工難度較大。在此情況下，除了要考慮設(shè)計(jì)的合理性，還要考慮其他管道的布局情況。因此，在引水管道頂管施工前需做好各方面的準(zhǔn)備工作，進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察，把握項(xiàng)目的具體情況，并嚴(yán)格驗(yàn)證工程施工各個(gè)環(huán)節(jié)，防止出現(xiàn)不必要的問(wèn)題。若沒(méi)有做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，設(shè)計(jì)上存在誤差，就會(huì)影響工程進(jìn)度，降低施工質(zhì)量。

5鋼管頂管施工的優(yōu)化措施

5.1協(xié)調(diào)各部門(mén)工作（1）為保證引水管道施工順利，需要在施工前提高頂管施工的重視程度，相關(guān)單位必須嚴(yán)格依據(jù)工程要求規(guī)范、合理施工，以保證引水管道鋪設(shè)頂管施工正常進(jìn)行。（2）施工單位應(yīng)結(jié)合具體施工內(nèi)容，安排各個(gè)部門(mén)的工作分工，充分協(xié)調(diào)各部門(mén)的工作內(nèi)容，做好施工前的準(zhǔn)備工作，同時(shí)，明確規(guī)定各部門(mén)的具體工作內(nèi)容與職責(zé)。（3）應(yīng)向相關(guān)部門(mén)申報(bào)審批施工圖紙，再由公路管理部門(mén)審批施工方案，在全部準(zhǔn)備工作完成后，方可開(kāi)展施工。（4）在施工過(guò)程中，各部門(mén)應(yīng)充分協(xié)調(diào)，做好溝通工作，細(xì)致調(diào)查施工現(xiàn)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，避免影響施工進(jìn)度。

5.2加強(qiáng)施工的科學(xué)性與嚴(yán)謹(jǐn)性為了提高引水管道頂管施工質(zhì)量，應(yīng)盡可能提高施工的科學(xué)性與嚴(yán)謹(jǐn)性。項(xiàng)目前期的準(zhǔn)備工作是十分必要的，必須盡早了解施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，了解附近路段各種管線的具體分布等，嚴(yán)格驗(yàn)證、準(zhǔn)確計(jì)算施工的科學(xué)性與安全性，避免出現(xiàn)管道泄漏、影響交通等情況。初步設(shè)計(jì)工作完成后，需要勘察重、難點(diǎn)施工路段，根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整、改進(jìn)前期計(jì)劃，避免施工計(jì)劃不符合實(shí)際情況。引水管道頂管施工復(fù)雜性較高，所以，必須做好前期準(zhǔn)備工作，完善施工設(shè)計(jì)方案，充分考察現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，避免盲目、隨意施工，保證引水管道頂管施工順利實(shí)施。

6結(jié)語(yǔ)

總而言之，水利工程中引水管道的頂管施工非常重要，其不但關(guān)系到城市建設(shè)的完善程度，還直接影響人們的生活。因此，在引水管道施工的過(guò)程中，一定要合理運(yùn)用鋼管頂管施工技術(shù)，采取有效措施做好各個(gè)施工環(huán)節(jié)，從而提高引水管道施工質(zhì)量，改善人們的生活水平。

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[3]王小煥.頂管施工技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用[J].珠江水運(yùn),2019(19):85-86.

作者:文龍龍 單位:甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司