水利管道工程中的顶管施工技术分析

张 瑞

（宁夏水利水电工程局有限公司，宁夏银川 750000）

在传统的掘进施工模式中，一般会通过挖开地下主线的方式完成对管道的施工作业。但这种模式的施工会对路面造成大面积破坏，挖掘的同时对道路交通产生较大的影响，对市民日常出行等造成不便，大面积挖掘的方式还带来了较大的额外成本。城市地下管线复杂，在施工中可能对其他的管道造成破坏，产生不必要的损失。随着技术的发展，顶管施工的作业模式出现，在具体作业中，通过将管道顶入钢套管中的方式完成管道施工，能够有效避免传统施工模式带来的缺陷，且在深层管道施工中具有较好的经济效益。

1 顶管施工的原理及特点

该施工技术是利用工具管以及顶管掘进机相互配合，通过油压缸的顶力效果，使管道穿过地下土层，从一个工作坑以地下穿行的方式直达另一个工作坑。

相比传统开挖作业的方式，顶管施工工作模式只需要挖出工作坑以及接收坑，避免了传统挖掘作业对交通的影响，且土方挖掘的工作量大幅度减小，需要的施工作业人员也更少，工作的效率更高。顶管施工方式对周边的建筑设施的影响更小，在较大深度的施工中，其经济效益更明显。但在深度较小的施工中，顶管施工的经济效益较差，施工中遇到障碍物难以处理。在作业中如果遇到软土层，难以对施工角度进行调整，且容易出现下沉的情况。在曲线较多的管道施工中，顶管施工方式的经济效益较低[1]。

2 顶管施工准备

2.1 施工方案审查

采用顶管施工的方式，施工前首先应做好施工方案的设计与审查工作。完成施工计划编织后，需要联合监理、施工等组织对施工计划进行会审，确保方案的可行性以及完成程度。在此过程中应重点关注顶进机头型号、管道管材型号以及主千斤顶的型号等。

施工前应对现场的水文地质条件进行勘探，保证施工场地的地质条件符合施工要求，且没有与其他地下管线发生冲突。施工方案的编制中，首先需要完善的内容是顶管及作业井施工部分，这也是施工中的首要环节。对管道洞口以及地基加固部分进行设计，针对地下管线施工与建筑物产生冲突的情况，应制定应急预案、施工现场的安全保护措施、工作井封底以及突发事件处理预案等。在施工方案编制中，应对这些内容重点考虑，制定详细的方案流程，保证方案的适用性和可操作性。在对施工方案进行审查的过程中，应全面细致对各个流程环节进行审查，保证施工方案体系完整[2]。

2.2 材料和设备检查核验

材料质量是工程建筑中重点关注的内容，其质量符合管道施工要求是保证最终工程质量的根本。在现场管理中，需要对进场材料进行严格筛查，尤其是用于地下管道部分的所有主材和辅材，为了确保材料三证齐全，必要时可以送往第三方进行检验。设备入场后，应对设备的功能等相关参数进行检查，如管道承插口破损情况以及槽口尺寸等是否满足工程的需求、设备的钢套环等的完整情况需要进行检测，以此确保设备在工作中能满足项目工程的需求。材料质量的检查是管道施工中重要的工作内容，如果混入不合规格规范施工材料，会对整体工程的质量造成严重影响，甚至可能酿成严重的安全事故[5]。

3 顶管技术施工的具体应用分析

3.1 顶进管选择

顶管材料选用中一般使用钢筋砼管，技术要求中没有提出防腐要求时，也可以使用钢管代替。在顶管选用中，应结合、配筋和应力等进行计算，严格按照相关规定标准选择尺寸型号。管径的选择应结合现场实际需求进行确定，壁厚与配筋应计算承载力后选定，结合相关要求后，最终确定顶管的外径参数[4]。在顶管施工中，应预留出足够的操作空间，方便现场的操作作业。顶管施工的管径一般在500 mm以上，在施工中为了控制成本，对顶进管的长度也需要进行选择控制。在直线推进中，需要尽量降低装管次数，处理管长增加造成路线偏离的问题时，一般采用短管安装施工解决。

3.2 穿墙施工

施工中存在涉及地下墙体的问题，需要穿墙施工。穿墙中重点环节在于打开穿墙门板，在此之后进行止水装置的安装作业。在穿墙处理中，采用低强度的水泥和土进行搅拌，进行填充压实，起到防水、临时阻止水土流动的作用。打穿墙板前，通过注浆固结等方式，对墙体附近结构进行加强，避免在穿墙中破坏墙体结构，导致墙体难以支持外侧土的压力，造成墙体坍塌等情况发生[5]。编制施工方案时，需要充分考虑施工中可能出现的突发问题，制定相应的应急预案。在穿墙施工中，整体的施工速度应保证以较快的速度推进，做好防水措施。在此期间可以采用压板或橡胶止水板等方式解决止水问题。穿墙完成后需要及时进行加固处理，避免因为管外侧土体长时间暴露，发生流变问题[6]。

3.3 顶管出洞施工

顶管出洞施工环节需要重点加强对现场的安全管理。在现场作业中，顶管机与首节管破出洞口封门，刚进入土壤中时最易发生安全问题，因此在现场管理中，需要对此环节的施工紧密关注，可通过在下井壁加设支撑体系，降低现场施工风险。

为了避免管线发生偏斜，在此阶段需要加强对现场施工的检验力度，避免管线发生较大偏斜，影响后续施工进程。在钻进的过程中，如果发生读数下跌的情况，应及时调整主顶油缸，纠正钻进的角度。在施工计划中，需要做好初始角下跌的弥补方案计划，以此应对现场的突发情况，保证施工进度的稳定有序[7]。

3.4 注浆减阻施工

在顶管施工作业中，注浆减阻是十分关键的一项技术。在长距离施工中，通过注浆减阻能够在极大限度上降低顶管作业难度。注浆减阻原理是通过压注触的方式，将原本的泥土变成泥浆，降低掘进的难度。通过对管道周围空隙进行填充，可以形成一道比较坚固的泥浆保护套，对底面起到一定支撑作用，有效避免底面由于管道施工挖掘造成沉降问题出现。并且同时降低了顶进阻力，提高了整体的施工效率。在具体应用过程中，需要保证压浆与顶进工作同步进行，使用跟踪补浆技术对混凝土管道中适当位置的泥浆进行补充，弥补施工中造成的泥浆损失[8]。

3.5 顶管纠偏施工

在施工中尤其是较长距离的作业中，顶管纠偏是一种常用的技术手段。该项技术主要运用于机头偏离设计轴线的情况，对这一问题进行纠正使用。通过对后部的纠偏千斤顶组进行合理调整，以此实现调节机头端面方向的效果，起到顶管纠偏的作用，对原本偏离轴线的顶进方向进行纠正，起到降低施工偏差的效果，确保管道施工顶进中能够更好地沿轴线推进。

在具体应用中，需要结合现场实际情况，对纠偏千斤顶进行调节。在顶管施工中，应对整个顶进过程进行严密监控，对其轨迹进行检测。一旦发现顶进方向出现误差应及时进行处理。如果顶进误差累积到一定程度，会对整体工程的实施造成较大影响。顶进过程中，每顶进30 cm左右，就需要对偏差进行一次测量。在首节管施工中，每顶进20 cm左右需要测量一次，通过高频率测量和持续的观察，避免顶管过程中出现较大偏差。

3.6 工作坑的支护

在顶管作业环节中，大量的人员以及设备会集中在工作坑中，顶管施工技术一般用于深度较大的管道施工中，其工作坑的深度一般也比较大[9]。

为保证现场工作安全，保障施工稳定进行，加强对工作坑的支护管理十分重要。在支护坑挖掘前，需要对其水文地质进行勘探，在此基础上确定土方工程的挖掘方案。土方作业完成后，需要对支护坑进行加固处理，尤其是针对支护坑的偏坡部分，应加强相应的防护处理。

针对土质情况不良的区域，在当地降雨量较大的区域，在工作坑挖掘的同时，需要落实对其的防护工作。一般情况下，工作坑每挖掘1 m深度，就应进行护壁建设，主要采用连续混凝土壁修建的方式进行。在挖掘过程中如果出现渗水情况或遇到卵石土层，每挖掘0.5 m的深度就要进行一次加固处理[10]。

4 结语

综上所述，顶管技术在水利管道工程中广泛应用，相较于传统的施工技术而言，这种技术在市政工程中能够有效降低对市民生活的影响。在深层管道的施工中，顶管技术能够大幅度降低施工的成本，获得较高的经济效益。加强对顶管技术应用的研究，可以进一步提高使用效果，对于水利管道施工质量以及施工效率都具有促进作用。在顶管技术的应用过程中，相关单位需要做好充分的准备工作，并在施工中对现场严格进行监控，确保顶管施工质量，避免工程中出现质量问题，保障水利工程施工的整体效益。