顶管技术在滁河干渠宋小郢渠下涵重建中的应用

潘正丰

（安徽省水利水电勘测设计院，230088，合肥）

一、工程概况

滁河干渠是安徽省淠河灌区上的一条主干渠，宋小郢渠下涵是其中的一座钢筋混凝土涵管，建于1966年，原结构为1孔，直径为1.7 m。工程经过40多年运行，上下游翼墙、护砌及涵洞部分已严重风化破损，且涵洞拱顶断裂漏水，不能正常使用，需拆除重建。由于滁河干渠承担着向合肥市董铺水库经常性供水任务，不能长时间断流（一般最长可断流1个月），而按照宋小郢渠下涵的规模，若采用大开挖方式施工约需3个月左右时间，不能满足工期要求。在工程造价方面，采用顶管法施工比大开挖方式节省投资约27%，故结合工程地质条件及涵洞布置情况，经综合分析比较，确定将老涵管实施封堵，新建渠下涵采用顶管方式施工。

二、管线的选定

顶管的选线关系到顶管工程能否顺利进行及质量的好坏，针对本工程特点及条件，主要考虑：①管线应尽可能选在土质比较坚硬且有一定黏性的地基上，以防止顶管过程中发生塌方或基础的不均匀沉陷；②涵洞进出口与原老涵进、出水渠道应能很好衔接，并尽可能利用拟建的出口消能建筑物做顶管后座，以减少工程量。按上述原则，重建涵址选在原涵址下游距原涵约15 m处，洞轴线垂直于渠堤布置。

根据选定的管线，在管顶范围内地层分布从上到下依次为：素填土层，重粉质壤土为主；1～2层为重粉质壤土层；3层为重粉质壤土层；4层为泥质粉砂岩。其中第3层重粉质壤土坚硬并可塑，强度较高。宋小郢渠下涵底板位于第3层。管顶覆土厚度3.0～11.5m，渠下部分覆土最小厚度7.9m，能满足顶管施工的地形、地质要求。

三、管道布置及管身结构设计

1.结构布置

宋小郢渠下涵设计流量为19.8m3/s，经计算，1孔2 m管径可满足泄洪要求。涵洞进口底板高程34 m，出口底板高程32 m，涵底坡1.709%，涵洞顺水流方向总长117.0m，其洞身结构布置分成3段：中间标准段为106 m长预制钢筋混凝土管，采用定型产品，单节长2 m，共53节；前后段均设渐变段，为现浇钢筋混凝土结构，其中进口段长9 m，出口段长8.5 m。为方便后期续建改造，在进口段设主门槽。

2.防渗结构设计

预制管顶进后，涵管外壁与土体不可能完全紧密结合，如果没有防渗措施，则可能引起沿管的纵向集中渗漏，威胁渠道安全。工程进口渐变段与顶管连接采用外包方式，并埋设止水钢环，接头方式见图1；出口段伸入出口建筑物挡墙内，挡墙伸入管底以下1 m，高于管顶1.5 m。

3.管段接头结构

钢筋混凝土管道按接口形式可分为平口式、企口式、双插口式、钢承口式四种，根据《给水排水工程顶管技术规程》（CECS 246:2008）规定，对于顶管工程应优先选用钢承口接头。本工程管段接头结构采用钢承口式。

4.预留灌浆孔

为使顶管外壁与渠堤土体之间接合密实，防止出现沿顶管外壁纵向集中渗流，在顶管工程施工完毕后，通过预留灌浆孔充填灌浆。灌浆孔断面距离4.0m，一孔位于管顶，另两孔与顶孔呈120度，梅花形布置。充填灌浆所用浆料为水泥浆，灌浆分二序进行，每序先灌左右两侧孔，再灌顶孔。水灰比先稀后浓，压力先小后大，并逐渐进行。

四、工作坑布置及后座设计

1.工作坑布置

工作坑是顶管施工的一个主要枢纽，是管内外交通的结合点，工作坑位置选择是否得当，直接影响到顶管进度和费用。工作坑应有足够的空间和工作面，保证下管、安装顶进设备和操作间距。经计算工作坑的长度取8.5 m，宽度取5.0m。

2.后座设计

后座的作用是支承千斤顶的反力，承受反力时，必须保证不变形、不移位。因此后座的设计要考虑地质和地形条件。根据经验，后座重量一般为设计总顶力的1.2～1.5倍，本处取1.5倍，为 7035kN。

后座拟采用M7.5浆砌块石结构，根据设计重量确定其尺寸为：横断面顶宽 5 m，边坡 1∶0.5，高度 4 m，沿涵洞方向墩长10m。

后座支承千斤顶处墙体采用钢筋混凝土，为保证足够的强度，其工作面一定要与顶管轴线垂直，以保证顶管按设计方向顶进。

五、实施效果

本工程采用泥水平衡顶管机施工，于2011年12月底实施完毕，其中工作坑制作时间20天，顶管顶进时间9天，最快一天顶进长度近20m，实施较为顺利。工程投入运用后，未发现渗漏等异常现象，得到了省、市专家的肯定。

六、结 论

滁河干渠宋小郢渠下涵重建应用顶管技术的成功经验表明，对于具备顶管条件的渠下涵，采用顶管法处理，与明挖埋管法比较，具有工程量小、造价低、工期短、省劳力、工艺先进、施工安全和设备简单等特点，同时工程质量可以得到保证，并且不影响渠道输水。各地渠下涵众多，推广应用此方法，可取得良好的工程效果和经济效益。

[1]中国工程建设标准化协会.给水排水工程顶管技术规程（CECS246：2008）[S].北京：中国计划出版社，2008.

[2]余彬泉，陈传灿.顶管施工技术[M].北京：人民交通出版社，1998.

[3]广东省水电局.利用顶管法重建土坝放水洞涵管[M].北京：水利电力出版社，1980.