两种过路涵管施工技术选择的实践与分析

段寒风 张鹏凯

(黄河勘测规划设计研究院有限公司岩土工程事业部工程公司，河南 洛阳 471000)

1 概述

我国新疆地区有着十分广阔的戈壁滩，河流资源比较有限，降雨量极少，饮水工程的基础建设比较落后，加之频繁的沙尘天气，更进一步造成当地城市可用水资源十分贫乏，导致当地居民的用水质量和数量很难满足人民日益提升的物质文明需求，极大地限制了当地经济和社会的发展。该地区是我国扶贫工作的重点地区，其中最重要的一项工作就是解决当地人民用水难、吃水难的问题，在中央政府的支持和指导下，新疆地区在近几年大力推进引水安全工程，全力以赴解决用水问题，为城市发展、民众生活提供坚实的保障。

在此背景下，本文针对该地区引水安全工程进行认真研究，重点关注影响工程进展的关键部位，经过对比发现，供水管道过路涵管的铺设工作对工程进展有很大影响：此类工程的供水管道施工存在大量涵管铺设穿村过路的情况，由于施工范围距离当地民众生活区域极近，相对施工环境比较复杂，施工方法选择不妥时，很容易造成工程延误或成本投入超出预算的情况，影响整体进度、质量、安全工作的开展，为了达到更好的施工管理效果，就需要对过路涵管的施工方法进行认真比选。

本文立足于新疆喀什“一市两县”城乡饮水安全工程的施工过程，挑选两处施工环境、地质情况等因素都十分接近的过路涵管施工地点，分别采用开挖式施工和顶管施工，对其施工效果及成本、工期情况进行分析，选定更加合适的施工方法，为该问题的解决提供参考。

2 两处过路涵管情况

本文分别对喀什地区疏附县帕希希村和喀什地区疏附县站敏乡X432县道与314国道西路口两处地点采取开挖式施工和顶管施工，其具体情况如下：

1)喀什地区疏附县帕希希村过路涵管位于该村庄南端田间地头路口，土质主要为粉质粘土，地下水位高度-8 m，路面宽度3 m，涵管长度4 m，涵管外径2 m，涵管底部埋设深度3.5 m，涵管垂直穿过道路，开挖坡度1∶1.75，底部开口3 m。

2)喀什地区疏附县站敏乡X432县道与314国道西路口的过路涵管穿过该路口，土质主要为粉质粘土，地下水位高度-8 m，路面宽度8 m，涵管长度10 m，涵管外径2 m，涵管底部埋设深度3.5 m，涵管垂直穿过道路。

由二者具体情况可以看出，二者除了涵管长度不同之外，地质情况、埋设深度、涵管规格等因素均基本相同，为方便对比分析，本文将采取计算涵管综合单价的形式对两者的成本情况进行对比，同时综合分析进度和安全工作的控制效果。

3 开挖式施工过程

对喀什地区疏附县帕希希村过路涵管采取开挖式施工，即对路口进行开挖，放入涵管后按照规范进行回填，最后对施工现场进行恢复的施工方法。

1)施工准备。

核实涵管构筑物高程和位置，完成施工交接桩，确保挖掘机、吊车等机械运行状态良好，做好混凝土涵管材料进场验收，核实现场施工人员数量及资质，做好施工技术交底等工作。

2)开挖施工。

根据地质情况和埋设深度，采取必要的支护措施，按照设计要求进行放坡开挖，开挖过程中，注意复核涵管轴线位置和开挖高程，在坡顶设置护栏等防护设施，避免无关人员靠近发生危险。

3)管基浇筑。

完成开挖后，开始进行沟槽底部砂垫层铺设，需要保证砂垫层密实度达到设计要求。随后进行基础混凝土浇筑，浇筑混凝土过程中注意振捣密实，浇筑后及时进行洒水养护。

4)涵管安置。

在基础混凝土养护达到5 MPa以上之后，进行涵管安置工作。下管时使用吊车配合人工平稳下放，避免产生碰撞。吊装涵管过程中，严格控制管道轴线和高程，位置调整完成后，两侧用预制混凝土块卡牢，随后进行管座模板安装，管座模板采用钢模，模板与管道之间及模板与沟槽侧壁之间均用方木支撑牢固，随后进行混凝土浇筑。

5)土方回填。

回填工作在隐蔽工程验收之后进行，确保沟槽内没有杂物，严格控制回填土质量，回填土不得含有碎砖、石块和大于10 cm的硬土块。涵管两侧回填要同时进行，两侧高度差不得大于30 cm，分层进行回填夯实工作，管顶以上50 cm范围内的回填土，严禁使用压路机碾压。回填工程中，需要层层检测，确保每层密实度均达到规范要求。

4 顶管施工过程

为了对比分析两种施工方法的效果，对喀什地区疏附县站敏乡X432县道与314国道西路口的过路涵管采用了顶管施工工艺，具体施工过程如下：

1)准备工作。

顶管施工前，首先按照施工图纸确定轴线位置，在需要施工的路口两侧设置工作坑和接收坑。工作坑后背铺设10 cm厚钢板，随后进行后座、液压顶管机组等设备的安装。

2)施工过程。

完成以上准备工作后，开始在工作坑内放入预制涵管，利用液压顶管机组顶进涵管，每次顶进之前，人工在顶管内向前掘进约50 cm，来缓解顶管压力和微调顶进方向，顶进完成后，重复人工掘进工作，挖出的弃土由卷扬机运至工作坑外。施工中控制油压，避免超载，整个过程中用仪器反复查验，保证顶管安装高差和轴线偏差符合规范，人工掘进和涵管顶进交替进行，最终实现涵管安置到位的施工目的。

5 对比分析

5.1 成本分析

根据现场记录的主要人工、材料、机械投入情况，分别将两处使用的主要成本进行统计，具体情况见表1，表2。

表1 帕希希村过路涵管开挖式施工成本

表2 站敏乡过路涵管顶管式施工成本

通过对两处施工的平均成本进行分析，顶管式施工的成本低于开挖式施工的成本，主要原因在于顶管式施工的人工、机械和道路恢复消耗较少。

1)顶管施工的主要人工消耗在于顶进顶管时的人工挖土工作，工作相对单调、简明，且开挖过程仅持续2 d；而开挖式施工需要1 d浇筑混凝土、5 d混凝土养护和1 d回填夯实施工；顶管施工的总体人工消耗相对较小。

2)顶管施工和开挖式施工分别需要进行工作坑开挖和工作面开挖，但是顶管施工的工作坑处于过路涵管两侧主管道的位置，故而开挖后无需进行回填，该回填工作可在两侧主管道施工完成后一并进行，故而顶管施工的挖掘机台班消耗小于开挖式施工。

3)由于顶管施工无需破坏道路，故而施工完成后无需进行道路修复，而开挖式施工则需要花费费用进行道路修复。

5.2 安全管控

过路涵管大多位于村庄和市区，开挖和回填过程中对周边环境影响较大，需要专职安全人员指挥和管理，并且要做大量的安全防护工作，否则容易发生施工人员跌落和边坡垮塌等安全事故。由于顶管施工过程中，施工人员的主要工作是进入涵管内部进行掘进作业，涵管对上部土层的支撑作用可以杜绝土方塌陷的情况发生，即使发生意外情况，由于施工人员处于涵管的保护当中，也不会出现被土方掩埋等危险，便于进行营救。综上所述，采用顶管施工，可以降低现场的安全管理压力。

5.3 工期分析

由于开外式施工存在混凝土基础的浇筑和养护问题，同时施工后需要进行场地恢复，施工耗时相对较多，而顶管施工则可以避免以上两个问题，整体工期相对较短，利于进行进度安排。

6 结语

根据实践对比和理论分析，针对本文所述的工程项目，顶管施工从成本管理、安全管理和进度管理上，均有较大的优势。通过认真对比分析，该工程最终选用顶管施工技术进行剩余过路涵管的施工工作，均取得了良好的施工效果。

在施工过程中，研究人员联系工程实际，借鉴控制变量法的思路对近似条件下的过路涵管施工分别采用不同施工方法，最后通过实践记录的数据进行科学分析，针对具体工程为其选定了最适用的施工方法。