顶管技术在水利工程建设中的应用

唐爱学

摘 要：顶管技术相对于其他水利工程建设技术具有成本低等优势，广泛应用于各类水利工程施工建设中。文章根据收集到的资料，结合广西自治区的水利工程施工项目，对该项目在某市城镇水利工程中的应用进行了分析，就这一技术的运用进行了论述，从顶管技术施工准备及施工工序等角度，阐述了施工过程中的技术要领，希望能够对这一技术在水利工程中的应用提供一些帮助和启示。

关键词：顶管技术；水利工程；施工成本

中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）18-0039-02

城市水利工程对于施工技术有较高的要求，这是因为城市施工不仅仅受施工环境的制约，也受城市规划建设的制约和影响。

为了达到高质、高效、经济的目的，一些城市在水利工程建设当中采用了顶管技术，代替传统的水利管道工程，以最大程度的提高水利工程经济效益。

1 顶管技术在水利工程中的应用优势

1.1 有利于控制施工成本

在市场经济高速发展的今天，虽然国家在水利工程建设上投入了大量的财政资金，但是国家财政并不宽裕，在水利工程建设当中依然需要节约成本，以提高工程建设的综合效益。

顶管技术在其施工技术上在施工过程中不需要在地面上明开挖高，节约了大量的施工量，比如传统水利工程施工中的需要支出的是房屋拆迁安置费、道路维修费、原有道线路的迁移费等，这些支出的减少意味着工程成本将会得到有效的控制和降低。

1.2 有利于减少对周边居民生活的负面影响

在传统的水利工程施工中，施工技术主要采用地面明开挖的施工的方式，这种方法技术层次比较低，工程量相对比较大，也会对原有的城市基础设施造成一定的影响。

因为常规的水利工程线路经过交通要道时，开挖会对整个交通造成影响，顶管施工技术在施工过程中不需要大规模的明开挖，作为一种立体的施工技术，在施工过程中既不需要封锁交通，也不需要进行拆迁房屋，在施工过程中对城市原有的基础设施影响很小，也不会对周围居民生活造成太大的影响，有效的减轻了城市水利工程建设的压力。

1.3 有利于保护生态环境

传统的城市水利工程施工，明开挖的施工方式对城市生态环境也会造成一定的影响。

比如城市土壤的微生物群，比如一些水利工程要经过绿化带、公园等，这些绿化设施遭受破坏，意味着原有的生态系统也会受到影响。

另一方面，明开挖、拆迁都会产生大量的建筑垃圾，这些会造成固体污染。顶管技术不会出现类似的问题，最大程度地减少对生态环境的影响。

2 某水利工程顶管技术的应用

2.1 工程概况

桂林市城市供水改造工程是桂林市重点水利建设工程，该工程主要针对桂林市老城区的供水系统能力下降，供水无法满足城市建设的需要进行的规划建设，该工程设计8条街道，全长16 km，主要是更换供水及排污管道。

在规划建设的过程中，施工单位制定了两套施工方案：

①传统的明开挖方案，方案计划在管道规划建设地，一侧施工、一侧通车，其中需要拆迁13户人家，施工费用总计超过1 000万元。

②采用顶管技术进行施工，不需要拆迁，也不会影响到车辆交通。经过技术性、经济性等综合对比，最终确定了顶管技术施工方案。

2.2 工程施工过程分析

2.2.1 施工准备

①全面了解施工区域地下管线分布情况。

桂林市的老城区地下管线情况比较复杂，地处老城区施工区域当中已经建好了电力设施、燃气管道、供水管道、排污管道、通讯管道等，这些管道的地下埋藏情况，是否经过施工区域，对该水利建设工程的顺利进行有着至关重要的影响。在顶管技术施工之前，施工建设单位应该与城建、规划、市政等部门，通过观察分析原有的施工建设图纸等，了解施工区域地下管线的埋藏情况、走线情况、位置信息，如果不确定则应该派遣施工技术人员到现场具体了解、确认地下管线的分布情况，在施工的过程中可以避开原管线，或者采取顶管技术对原管线进行重新规划、改造，最大程度地减少对原有管线的运行的影响，为顶管技术施工创造良好的条件。也避免出现工程安全事故，影响到行人、车辆及周围建筑物的安全。

②了解施工区域的地形地貌。

地形对顶管技术施工有着很大的影响，在该工程施工之前，施工单位为了减少地形地貌对施工的影响，对该地区的地形地貌进行了详细勘察。在勘察过程中，一方面了解该工程的地形，根据前期的了解的管道走向及其分布资料，对顶管技术施工过程中可能影响的建筑物，体检进行了必要的加固和保护，避免施工过程中对建筑物的安全造成不利影响。另一方面，合理地确定了工作井的位置，工作井的位置对顶管技术施工有着重要影响，在选择的时候必须考虑到地形的影响，根据这一标准，选择了16个工作井进行施工，这几个工作井都是在远离建筑物及交通要道的地方，并在周边悬挂了施工警示牌，避免行人进入施工区域。

③详细勘察施工区域的地质特征。

地质和地貌对水利工程建设的影响也非常明显，在顶管技术施工的时候，由于都在地下施工，如果不了解施工区域的地质特征，一旦遇到地质不符合施工要求就需要重新施工。为此，施工建设部门对该施工区域的地质特征进行详细的勘察，重点勘察施工区域的喀斯特地貌，勘察结果发现有两处喀斯特溶洞，并对该地质进行了回填改造，提高该区域的地质强度，避免在施工过程中出现了地面下陷，有效地避免了施工安全的发生。

2.2.2 顶管技术施工的技术环节控制

①测量控制。

施工单位在施工过程中为了保证测量工作的准确性，重点做好了工程测量工作，顶进前的设备安装顶进中工具管的方向、高程控制顶进后复测都需要测量工作的支持。根据该工程的特征，在测量工作当中主要作了两个方面的工作：

第一，根据工程设计图确定的坐标建筑物总平面图，要求布置测量控制网、控制点，所确定的控制点应该保证不易扰动、视线清楚、方便校核、安全性好，方便顶管顶进严格按照规划设计方案进行。

第二，要建立测量复核制度，对工程建设中的每一个需要测量的地方，如定位轴线、高程水准几点等测量环节进行详细的复核，重点测量轴线、标高、垂直高度，保证测量数据的准确性，利用这些数据控制管道顶进的位置，避免出现偏移、错口、倒落水等事故出现。

②洞口止水工序控制。

广西位于亚热带气候区，常年雨水比较多，加上喀斯特特地貌大量存在，地下水比较丰富。顶管技术都是在地下施工，施工过程中地下水涌出对施工的影响比较明显。为了解决施工过程中顶管工具能够顺利的进出工作井，在施工过程中可以适当的扩大预留的洞口，保证其大于工具管的口径。工具管进去后，必须对工具管与洞口的间隙采用混凝土密封，并做好相应防水措施，将地下水封闭好，防止施工过程中地下水和流沙进入工作井，保证施工的安全性。同时，要做好洞口的防水工作，洞口应该根据地下水的水位，采取相应的防水措施，如果地下水水位较高，必须用抽水机，及时将洞口的水排出。

③注浆施工技术控制。

顶管技术施工过程中，关键是控制顶进的速度，控制顶进的速度必须减少顶进的阻力，减少顶进阻力最好的方法就是进行注浆，使管道的外壁形成泥浆润滑套，这样能够最大程度的降低管道顶进时的阻力。使用的工具管的外径要比管子的外径尺寸大出2～5 cm，这为工具管的顶进留足了空间。为了配置更好的触变泥浆，在施工之前施工单位进行了多次试验，最终的方案由膨润土、水和搀和剂，在配置的过程中要合理的控制触变泥浆的中水分含量和搀和剂的用量，不能随意添加搀和剂。

④施工安全控制。

顶管技术应用过程中，由于都是在地下施工，施工安全控制的要求比较高，在顶管技术施工过程中，影响施工安全的因素有很多，但主要集中在设备使用操作、工作井的施工基坑和电气设备上。在施工过程中，一方面由于桂林市的属于喀斯特地貌，地下情况比较复杂，施工空间比较狭小，空气中的氧气含量比较低，长期存在因为管道泄露等因素的影响，地下可能存在有害有毒气体，在施工过程中必须做好管道通风，保证管道内有足够的空气。另一方面为了防止管道内存在沼气等易燃气体，在施工过程中必须使用防爆型电气设备，作业之前必须先进行接通电源测试；还要保证施工过程的连续性，减少设备停工的次数，以保证施工安全。

3 结 语

总之，顶管技术目前已经在一些城市水利工程的施工当中得到应用和推广，在实践中取得了良好的经济效益，在施工过程中必须先做好管道及地质勘测，在此基础上注意控制管道施工工序，做好施工控制及安全管理，最大程度地保证顶管施工的顺利进行。

参考文献：

[1] 李凤高，李宝春.顶管施工技术在水利工程中的应用[J].江苏水利，2012，（6）.

[2] 毕志皎.浅谈顶管技术在水利工程中的应用[J].技术与市场，2011，（7）.