西安市李家河水库工程压力管线北干线顶管施工

屈伟平

【摘要】西安市李家河水库工程压力管线通过对工程沿线顶管施工段的工程实践经验，阐述施工过程中对环境要求越来越高的情况下，选择合理的顶管施工技术方案，并在施工完成中取得了显著的成效。

【关键词】李家河水库；工作坑；设备；施工

一、工程概况

西安市李家河水库工程压力管线北干线输水管道位于秦岭山地以北、渭河以南浐河与灞河之间的白鹿塬上。本工程主干线共三处设计为顶管，二处穿越省道，一处穿越陵墓园林。其中N27+571.5-N27+619施工顶管长度47.5m，设计坡比0.2%，平均挖深6m；改0+084.7-改0+177.2施工顶管长度92.5m，设计坡比1%，平均挖深5.5m；N29+552-N29+805施工顶管长度253m，设计坡比0.65%，平均挖深6m。压力管线为DN1600钢管，顶管为DN2200Ⅲ级水泥套管。根据地貌单元已有的地质资料，本段供水管道沿线场地按自重湿陷性黄土，地基湿陷等级为中级。

如何合理选择顶管施工方案将直接影响工程进展和施工成本，为此本公司经调查分析研究及结合自身在设备和施工及相关的技术能力，采取如下措施：

二、工作坑选择及方案

1、工作坑位置的选定

顶管工作坑是顶管施工时在现场设置的临时设施，是工人、机械、材料较集中的活动场所，因此选择工作坑的位置应考虑以下原则：

1）利用的混凝土挡墙作后背；

2）尽量选择在管线上的附属构筑物；

3）工作坑尽量远离建筑物；

4）工作坑处便于排水、出土和运输，并具备堆放管材和暂存土的地方。

2、工作坑开挖尺寸

工作坑的尺寸应根据施工方法和设备尺寸，按实际布置的情况确定，同时考虑工作坑设置的使用功能（单向顶、多项顶、转向顶）的因素。

一般矩形工作坑的开挖尺寸：宽度（B）与长度（I）

B=D+2B+2C+2I

L=L1+L2+L3+L4+L5+2I

式中D——管外径 式中B——管两侧操作空间

式中C——撑板厚度 式中I——开挖放坡

式中L1——管节长度 式中L2——顶搞机长度

式中L3——出土工作间长度 式中L4——后背墙厚度

式中L5——管节留在导轨上的最小长度

3、工作坑基础与导轨

1）基础的形式取决于基础的土质，管节重量及地下水位情况，实际施工中采用混凝土木枕基础。

导轨安装是顶管施工中一项重要工作，并应足够的刚度，其安装要求如下：

①两导轨应平行、等高、坡度与设计坡度一致；

②安装后的导轨应牢固，不得在使用中产生移位；

③两导轨的间距要根据导轨公式计算而定。

4、工作坑的支撑

工作坑支撑的好坏是保障安全施工的前提，本工程采用木支撑进行工作坑加固，木撑板厚度应≥5cm，且无裂缝破损、虫蛀现象，木撑杆直径≥15cm。根据工作坑的深度及土质情况，最少应设置两道撑，木撑杆与撑板用抓钉连接。

5、工作坑后背

本工程采用混凝土挡墙作后背，具体要求如下：

1）后背土壁应铲修平整，然后贴土壁打一道混凝土挡墙并使壁面与管道顶进方向垂直；

2）在平直的混凝土墙壁前横排15cm×15cm方木，与土壁贴紧，方木前设置立铁钢板；

3）方小应卧到工作坑底以下一定深度，使顶搞的着力中心点高度不小于方木后背高度的1/3；

4）靠坑壁横排方木的面积根据土质允许承载力计算，一般高度2～4m，宽度1.2～3m。

三、顶管设备

1、电源

工作坑的总电源闸箱必须安装漏电保护装置，工作坑内一律使用36V以下照明设备。

2、油压机与千斤顶

1）油压机宜设置在千斤顶附近，应与千斤顶配套，油管直顺，减少转角。

2）千斤顶宜固定在支架上，并与管道中心的垂直对称。

3）千斤頂安装的高程，一般宜使千斤顶自勺着力点，位于管端面垂直直径的1/4序右处。

3、顶铁

1）顶铁应无歪斜扭曲现象，安装必须垂直，加放顺铁时，应先使用长度大的顶铁尽量减少顺铁连接的数量。

2）顶进时，顶铁上方及侧面不得站人，并应随时观察有无异常现象，以防崩铁。

4、起重设备

1）起重设备安装后在正式作业前应试吊，吊离地面10cm左右时，检查重物、设备有无问题，确认安全后方可起吊。

2）起重设备专人操作，必须严格遵守安全操作规程。

5、平台

工作坑上的平台孔口必须安装护栏，上下人的地方设置牢固方便的爬梯。

四、顶进施工

1、下管就位

1）检查管子

下管前应先对管子进行外观检查，主要检查管子有无破损及纵向裂缝，端面要平直，管壁无坑陷或鼓包，管壁应光洁，检查合格的管子方可用起重设备吊到工作坑的导轨就位。

2）检查起重设备

起重设备检查试吊，确认安全可靠方可下管。下管时工作坑内严禁站人，当距导轨下雨50cm时，操作人员方可进行工作。

3）管子就位

第一节管子下导轨上，侧脸管子中心及前端和后端的管底高程，确认安装合格后方可顶进，第一节管顶进方向与高程的准确是保证整段顶管质量的关键。

2、管前挖土与顶进

管前挖土是控制管节顶进方向和高程、减少偏差的重要工作，是保证顶管质量及管上构筑物的安全的关键，因此管前挖土顶进有以下要求：

1）管前挖土的长度在一段顶管地段，土质量好，可超越管端30～50cm，在铁路导轨下不得超越管端以外10cm，并随挖随顶，在道轨以外最大不得超过30cm，同时遵守其管理单位的规定。

2）管子周围的超挖，在下沉段管子周围一律不得超挖。在一般顶管地段上面允许超挖1.5cm，在下面135°范围内不得超挖，保持管壁与土基表面吻合。

3）顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，在按正常顶进速度顶进，顶进中如发现油路压力突然增高，应停止顶进，检查原因并经过处理方可继续顶进，挖出的土要及时外运、及时顶进，使顶力限制在较小范围。

3、施工测量

1）在顶进第一节管时，测量间隔不应超过50cm，在保证管道入土的位置，正确管道进入土层后的正常顶进，测量间隔在100cm左右。

2）中心测量，顶进长度在60cm范围内。可采用垂球拉线的方法进行测量，要求两垂球的间距尽可能的拉大，用水平尺测量头一节管前端的中心偏差。

3）高程測量，用水准仪根据工作坑内设置的水准点标高，测头一节管前端的管内底高程，以掌握一节管子的走向趋势。

4） 全段顶完后，应在每个管节接口处测量其中心位置与高程，作好详细记录，还应测出错口的高度。

4、校正

顶管误差校正是逐步进行的，形成误差后管子校正应缓慢进行，使管子逐渐复位，不能猛纠硬调，以防产生相反的结果，一般采用以下方法：

1）超挖纠偏法：偏差1～2cm时可用此法，即在管子偏向的反侧适当超挖，而在偏向侧下超挖甚至留坎，形成阻力，使管子在顶进中向阻力小的超挖侧偏向，逐渐回到设计位置。

2）顶木纠偏法，偏差大于2cm时，用此法，用原木的一端顶在管子偏向的另一侧内壁上，另一端斜撑在垫有木板的管前土壤上，支顶牢固后，及时顺进，边顺边支，利用顶进时的斜支撑产生的阻力，使顶管向阻力小的一侧校正。

3）千斤顶纠偏：方法基本同顶木纠偏法。

5、对顶接头

对顶管施工时间，在顶至两段相距1m左右时，可从两端中心掏小洞，使两端通视，以便校对两管中心线及高程，调整偏差量，使两管准确对口。

五、结束语

李家河水库工程压力管线项目在道路、陵墓园林不能移动的建筑物下施工的情况下，结合工程实际，能够因时、因地制宜的择优采取简洁有效的施工方案，实现了节约施工成本、速短施工工期的良好效果。为管线顺利通水创造了良好条件，打下了坚实基础。目前国内在类似条件下修建的和潜在修建的类似项目众多。李家河水库工程压力管线工程采取的顶管实施方案可以给同类工程以有益借鉴。