貴州通用水利電力工程有限公司告訴您頂管施工對水利管道工程的應用
1.辛安泉供水穿越公路工程概述
辛安泉供水工程位于長治市，取水水源地位于漳河潞城市辛安泉村，供水項目主要為生活、工業和農業灌溉用水。其中穿越公路頂管2.2m內徑鋼筋混凝土管共計4處，一處為84m，另外三處均為36m，本處以36m頂管長度為例。該處地面至管頂高度為3.3~4.1m。頂管輸水管道地形較平緩，沿線地層為(Q3pal)低液限黏土夾低液限粉土，松散結構，厚2.0～10.0m;(Q2pl)低液限黏土，
貴州水利工程施工的結構較密實，局部夾鈣質結核，厚度大于15m。(O2S2+3)灰黑色中厚層狀灰巖、豹皮狀灰巖夾中薄層泥質灰巖。地基持力層主要為低液限黏土、低液限粉土，多具中等壓縮性，其工程地質特性較好。建議承載力為90～100kPa，臨時開挖邊坡1∶0.75。
2.臨時設施的布置
進場道路交通便利，施工用水從附近村莊拉取，施工用電在各施工點附近接取網電。因工程施工點分散，且各點距離較遠，施工人員住房在施工點附近村莊租用民房。
3.管材選擇及運輸
本工程管材為鋼筋混凝土管，為保證運輸安全，在運輸拖板車上安置包角為120°方形墊塊，墊塊表面設柔性墊片，管材吊裝用尼龍帶，管材一層擺放，采用柔性墊塊。管材運輸時，墊塊支點距管端距離管道長度的0.2倍處，管材綁扎牢固，預防直接將管材從運輸車上滾落。
4.頂管工作坑、接收坑結構設計
坑位置選擇在便于排水、出土和運輸的地方，工作、接收坑設計為矩形，
貴州水利工程施工采用鋼板襯砌支護式結構。工作坑結構示意圖見圖1，坑尺寸計算如下：坑底寬度為管道外徑與操作寬度之和：2.7+1.4×2=5.5m;坑底長度為第一節工具管長度(0.3m)、管節的長度(3m)、運土操作間長度(2m)、油缸的長度(1.5m)及后靠背墻厚(1.9m)之和為7.7m;工作坑深度為地面到管底外緣深(4.5m)、管底外緣至導軌底高(1m)及坑基礎厚度(0.65m)之和為6.15m;接收坑深度為地面到管底外緣深(4.5m)、坑基礎厚度(0.65m)、管壁厚(0.25m)及頂管機進入坑內支撐墊板厚(0.1m)的和為5.5m。
5.頂管施工工藝
頂管施工工藝主要由三部分組成：工作坑和接收坑施工、管道頂進施工、完工清理待驗，其中工作及接收坑施工包括土方開挖、支護、墊層施工三部分;管道頂進施工包括地面設備、坑內頂進設備、輔助設備的安裝，工具管坑內就位及穿墻頂進，管道頂進、拼接、設備轉換檢修等輔助工作;頂進完成后需對管道接頭等工作再檢查，清理各頂進段現場，待驗收。
5.1工作坑、接收坑施工
5.1.1工作坑、接收坑開挖及支撐用1m3挖機由上至下分層進行，嚴格控制后靠背側開挖精度，
貴州水利工程施工為保證后靠背與頂進方向垂直，用型鋼做后背，工作坑前后鋼板支護作為支撐式工作坑，后背和開挖面采用粗砂回填，分層振動夯實。工作、接收坑四周開挖排水溝，設龍頭坑，坑內安裝排水泵，基坑下部設置15cm厚的混凝土墊層，增加基礎抗壓強度。支撐鋼板垂直放置，留很小間隙，每側上下各水平頂枋木，再用橫撐頂緊，矩形工作坑的四角加固斜撐。
5.1.2工作坑、接收坑施工防護為保證坑內安全，頂部預留下管和出渣口，其余部位封閉，井口周圍設置磚砌防水墻，防止地表水流入坑內。工作坑外圍設隔離土墩，隔離土墩內側搭設彩色布條防護欄。
5.2安裝頂進設備
5.2.1導軌安裝常用導軌有普通導軌和組合型導軌，普通導軌適用于小口徑管道的頂進，本工程采用普通導軌。普通型導軌用兩根槽鋼背向固定在軌枕上，軌枕面與頂管內管底標高相同。
5.2.2頂進油缸安裝本次選用規格相同、對稱分布的液壓驅動活塞式雙作用油缸。一組對稱布置的油缸，油缸行程相同，工作壓力不大于額定壓力，油泵設置在油缸附近，油管順直，轉角少，并設置備用油泵。頂進開始后，首先將推進油壓降低在正常推進油壓下限，
貴州水利工程施工待油缸與頂進管和管道間接縫閉合后再將油壓升至正常推進壓力，頂進過程中，如推進油壓陡增，則立即停機，檢查故障原因待處理后再進行施工。主頂千斤頂根據頂進力對稱分布，如圖2所示，據頂力計算，選用油缸推力應為3600kN，油缸選用兩臺型號用SYQ360型油缸。本工程選用人工挖掘方式進行頂管頂進，其頂力計算按照經驗公式計算：
5.2.3后靠背安裝頂進施工時，為管道頂進油缸提供反作用力的部位為后靠背，后靠背要求堅固穩定，表面平直，垂直于頂進管道軸線，后靠背和坑壁土體均勻貼緊。為保證油缸著力點受力均勻，著力點不小于后靠背高度的三分之一，不大于后靠背高度的二分之一。后靠背垂直度允許偏差為0.1%倍的高度偏差，水平扭轉度為后靠背長度方向的0.1%。施工時，嚴密監測后背土壓縮變形，變形值大于20mm時，對后靠背土體進行加固。為保證頂進施工安全，后座反力應大于總頂進力的1.2~1.6倍，本工程取1.4倍。
5.2.4頂鐵的安裝頂鐵作用主要是將推進油缸推力均勻分布在頂進管受力面上，保證受力面不被破壞。頂鐵安裝軸線應與管道軸線平行，頂鐵需更換時，先安裝長度大的，然后將其鎖定。
5.3頂進施工準備工作完成后將管道吊至導軌上，檢測管道軸線及標高與設計值偏差，緩慢推進，待接觸部位閉合后再進行正常頂進施工。
貴州水利工程施工先將工具管進入土體后，嚴密檢查水平方向和標高偏差，手工掘進時，每掘進30cm左右檢測糾偏一次，管道前部挖掘土方的關鍵是保證頂進質量和地面建筑物安全，故應嚴格控制開挖軸線和方向。據以往經驗，管道人工開挖管頂以上部位不允許超挖，管底135°范圍內超挖量不大于1cm。為防止頂管錯口和漂移，將前三節管道連接為一體，如前方遇有孤石、軸線偏差過大等因素時，臨時停止作業，待解決后，再進行施工。頂進施工工序：千斤頂回縮→清理管道內部和頂鐵上的雜物→吊開頂鐵→退出承插口鋼環→安放頂進管段→安放承插口橡膠圈→安裝頂鐵→油缸伸出頂進管道緊密接觸→連接穿線鋼管繼續頂進。
5.4校正糾偏管道發生偏移時，及時采取糾偏措施。通常采用反向超挖、正向留土的方式，即在偏向的反側進行適當超挖，使該側阻力減小;在偏向正側保留部分土體，使該側阻力增大，在開挖完成后，頂進過程中管道向反方向偏移。為保證管道糾偏達到預期效果，不至于破壞管道接口、造成管道扭曲、管道受力不均勻破壞被頂管，開挖過程中，不可大量超挖及正向留土過多。
貴州水利工程施工為自制可微調頂進頭，頂進頭主要靠調整螺栓進行微調，如頂管向左偏移，左側螺栓加長，此時把右側螺栓頂緊方鋼，刀頭從接縫處拉開，則右側螺栓變短，管道就會向短的右側偏移，達到糾偏目的。
5.5頂進過程中軸線控制頂進時每頂進30cm測量一次，設糾偏警戒線，多、勤、緩微調，每次角度調整小于0.5°，定期及不定期復測。勤觀測后靠背變形及位移并及時調整。
5.6地面沉降測量沉降觀測是頂管施工中重要的質量及安全控制手段，首節管和第二接管尤為關鍵，每頂進30cm檢測一次，根據檢測結果調整頂進管道。
6.施工中注意事項
1)嚴格控制頂進速度、出土量，將頂進管道對周圍土的擾動影響控制在最小范圍內。
2)保證施工安全，做到定期觀測地面沉降，做好預防措施，將沉降量控制在允許范圍內。
3)嚴格控制軸線偏移，施工中及時糾偏，保證施工質量。根據《中國非開挖技術協會行業標準頂管技術及驗收規程范》，本工程管徑大于1.5m，軸線偏移控制在5cm以內，管道底高程控制在+3~-4cm范圍內。
