水利工程建设中顶管施工技术的应用探讨.pdf

建筑技术 Construction&Decoration184 建筑与装饰2023年8月下水利工程建设中顶管施工技术的应用探讨李嘉星河南省水利第二工程局集团有限公司 河南 郑州 450000摘 要 本文探讨了在水利工程建设中应用顶管施工技术的可行性和优势，详细阐述了顶管施工的工艺流程和关键控制点。同时，还分析了顶管施工过程中的安全和纠偏等问题，并提出了相应的解决措施。实践证明，顶管施工技术能够有效降低工程难度和施工成本，提高施工效率，为水利工程建设提供了一种可靠、高效的新型施工方法。关键词 水利工程建设；顶管施工技术；应用Discussion on Application of Pipe Jacking Construction Technology in Hydraulic Engineering ConstructionLi Jia-xingHenan Water Conservancy No.2 Engineering Bureau Group Co.,Ltd.,Zhengzhou 450000,Henan Province,ChinaAbstract This paper discusses the feasibility and advantages of applying pipe jacking construction technology in hydraulic engineering construction,elaborates the pipe jacking construction process flow and critical control points in detail.At the same time,the safety and deviation correction problems in the construction of pipe jacking are analyzed,and the corresponding solutions are proposed.Practice has proved that the pipe jacking construction technology can effectively reduce the project difficulty and construction cost,improve the construction efficiency,and provide a reliable and efficient new construction method for hydraulic engineering construction.Key words hydraulic engineering construction;pipe jacking construction technology;application引言水利工程建设中，顶管施工技术的应用探讨一直是关注的热点。我国自20世纪80年代开始引进顶管技术以来，经过多年的发展和实践，逐渐形成了一套完整的施工体系。在工程实践中，顶管技术具有工期短、施工效率高等优势，在我国的水利工程建设中得到广泛应用。从最初的试点到现在的规模化应用，我国的顶管施工技术不断得到改进和升级。关于推进全国水利和水利工程现代化建设的指导意见中提到，要加快推广应用新兴的水利工程建设技术，包括顶管施工技术等。这一政策的出台将进一步推动我国水利工程建设技术的发展，促进我国水利事业的繁荣和发展。1 顶管施工技术的特点顶管技术是一种先进的地下管线施工技术，它在应对城市地下管线施工过程中所面临的各种挑战方面能够最大限度地降低对周边环境的影响，减少噪音、振动、空气污染等不利影响，并降低施工对交通、居民生活等的影响。在不破坏地面的情况下进行施工，从而减少对地下水、土壤和地质环境的破坏，有利于维护生态平衡和生态环境的稳定。顶管技术能够大幅度降低施工成本，节约施工所需的人力、材料和设备等成本，并减少对城市道路、桥梁等公共设施的影响。其次，该技术所施工的管道能够更好地保护管道的质量和使用年限，从而减少因施工过程中管道损坏而引起的管道维修和更换成本，有利于保障管道的可靠运行和长期使用。相比传统的开挖施工方式，顶管技术施工周期短，可以缩短工期，提高工程进度和效率。同时，由于不需要大量的交通管制和占用公共资源，可以避免施工进度受到外界因素的干扰。2 顶管设计的要点2.1 总体原则 总体原则是在实际工程项目中，针对特定的问题或目标，制定出统领整个工程设计过程的基本准则。顶管设计应以满足工程使用要求为前提，同时充分考虑工程的经济性和可行性，确保在保证工程安全的前提下，尽可能地降低工程成本和投资风险。还要充分考虑地下管线所处的环境和地质条件，以便在设计过程中能够充分预测地下管线所面临的各种风险和难点，并采取有效的措施加以应对1。顶管设计需要充分考虑工程的维护性和维修性，以便在工程出现故障时能够及时排除故障，保证地下管线的正常运行和使用。顶管设计要遵循工程标准和规范，充分考虑工程的可持续性和环保性，以便在工程建设过建筑与装饰 2023年 8月下.indd 1842023/8/23 15:27:56建筑技术 Construction&Decoration建筑与装饰2023年8月下 185程中减少对环境的不良影响，实现可持续发展的目标。2.2 管线布置 需要根据工程设计的要求和现场实际情况，合理选择管道轴线和管径，以确保管道输送水流的稳定性和过水效果的最优化。在管道轴线的布置过程中，应尽量避免折弯，通过布设顺直的管道来减少水头损失。同时，要对特殊情况下的折弯进行流量核算，并在条件允许的情况下调整管径，以保证过水流量的稳定性和优化。管线布置应尽可能避开电缆、通信线路、燃气管道等其他设施，以免影响其正常使用和施工进度。还要注意管线布置的位置，避免对交通、居民生活等造成不利影响。管线的走向应尽可能地避免通过易发生地震或地质灾害的区域，以降低地震或地质灾害对管线造成的影响。对穿越河流、湖泊等水体的管线，使用加固管道或者在管道周围设置防护措施等适当的措施确保管道的稳定性和安全性。对于穿越高速公路或铁路等交通要道特殊场合的管道，需要经过充分的技术论证和设计，确保管线的安全性和对交通的影响降到最低。2.3 工程井位置 工程井的位置应该考虑管道的直径和施工方式，如果管道直径较小，井间距可以相对较远，但管道直径较大时，应该缩短井间距以减少管道长度和压力损失。施工方式也会影响井间距的选择，在山区或隧道中施工时，井间距可能需要更加密集。地形也是影响工程井位置设计的重要因素，在地势较高的地区，应该在适当位置设置调压井以平衡管道内的水压；在地势较低的地区，应该在适当位置设置泵站或增压站以保证管道内的流量和水压。此外，在设计工程井位置时，要考虑地质条件的影响。工程井的位置应该考虑管道连接点的位置，连接点应该尽可能靠近工程井，以减少管道长度和减小压力损失。在确定工程井位置时，还应该考虑管道连接点的数量和位置，以确保井的布局合理，方便管道连接和维修。工程井位置的选择还需要考虑周边环境的影响2。应该尽可能避免在重要建筑物下方或影响居民生活的地方设置工程井。同时，还需要考虑地下管道和电缆等设施的存在，避免造成损坏和影响。在确定位置时，还需要考虑到井的深度，以及井的进出口位置是否易于进出设备和工人。为了方便施工和维护，通常需要在井的周围留出一定的空间。同时，还需要考虑到井盖的大小和材质，以确保井盖能够承受重压和防盗。3 顶管施工的准备工作3.1 计划和方案的确定设计和方案要对工程要求进行详细了解，包括施工规范、技术标准、施工工序等，以确保顶管施工符合国家相关标准和规定。还要对地形条件进行充分的勘察和评估，包括地下水位、土层情况、地形地貌等，以便确定施工方案和工序计划。3.2 地质勘察 在地质勘察过程中，需要了解地质条件和地下水情况，评估地质风险，并提出相应的防范措施。通过地质勘察可以确定施工过程中可能遇到的地质问题，如软土、岩层等，及时采取措施减少施工风险。3.3 现场准备 在现场准备过程中，需要清理施工现场，搭建工地围栏、通风设备、排水设施等施工设施。还要根据施工方案，对现场进行布置，安排好施工区域、道路、通道等，在现场准备过程中还需要做好物资储备和消防安全管理等工作。现场准备是保证顶管施工顺利进行的前提条件，要严格按照施工计划和要求进行，确保施工现场的安全和有序3。4 顶管施工的技术要点4.1 测量工作 在顶管施工中，测量工作是至关重要的一环。在施工现场，需要先确定一个坐标系，作为测量的基准，以便后续的测量工作能够准确地对齐。需要建立一个控制网，用于确定地面或建筑物的位置，以便后续的测量可以参照这些控制点进行。控制点的建立需要保证其精度和可靠性。在确定好控制点后，需要对整个施工现场进行总平面图的测量，以获得场地的地形、地貌等信息，并基于这些数据制成总平面图，为后续的设计和施工提供基础数据。在总平面图的基础上，需要确定顶管的轨迹，包括顶管的走向、倾角、深度等参数。这些参数的测量需要根据设计要求进行，确保施工后的顶管能够符合设计要求。在测量过程中，需要对数据进行全面复核，确保数据的准确性和可靠性。4.2 洞口止水处理 在进行洞口止水处理前，必须清理洞口周围的泥土和杂物等，以确保施工现场的清洁整洁，避免对后续工作造成影响。为了实现预期的止水效果，需综合考虑地质条件、水文地质条件和施工要求，选择注浆止水、垫层止水、挖槽止水等常见的止水方式，确保施工效果符合要求。4.3 注浆控制 4.3.1 注浆设备的选择。注浆设备的选择应考虑隧道地质建筑与装饰 2023年 8月下.indd 1852023/8/23 15:27:56建筑技术 Construction&Decoration186 建筑与装饰2023年8月下条件、注浆剂的特性以及工程要求。对于固结性地质条件，常用的注浆设备包括水泥浆注浆设备和双液注浆设备。水泥浆注浆设备通过搅拌混合水泥、水和助剂，形成注浆浆液，并利用高压泵将其注入隧道周围的孔洞或裂隙中。双液注浆设备则使用两种液体混合形成注浆浆液，其中一种液体含有固化剂，可以实现更快的固化。对于软弱地层，常用的注浆设备包括聚氨酯泡沫注浆设备，该设备通过将聚氨酯材料注入地层，形成均匀且稳定的泡沫，提高地层的稳定性4。4.3.2 注浆剂的掺配比。注浆剂的掺配比是由地质勘探和钻孔取芯数据确定的，根据地质勘探报告中提供的地层特性、孔洞尺寸和裂隙情况，以及隧道设计的要求，可以选择合适的注浆剂。掺配比的确定应考虑注浆剂的适应性、固化时间、抗渗性能和强度等因素。通常，掺配比的优化需要在试验室进行一系列实验，以确定最佳的掺配比，以保证注浆浆液在地层中的稳定性和固结效果。4.3.3 注浆工艺的控制。注浆工艺的控制涉及注浆参数的监测和调节，注浆压力、流量和时间是关键的参数，需要根据地质条件和注浆剂的特性进行合理的控制。注浆压力应根据孔隙裂隙的情况和地层的承载能力来确定，过高的注浆压力可能导致地层破裂或漏浆，而过低的注浆压力可能无法充分填充空隙。流量和时间的控制要考虑注浆剂的流动性和固化速度，确保注浆均匀且充分。此外，还应注意注浆设备的维护和清洁，避免堵塞和注浆剂变质等问题影响注浆效果。在施工过程中，可以通过监测注浆压力、流量和注浆后的反弹值等方式进行控制，确保注浆效果符合设计要求。4.3.4 注浆效果的检测。注浆效果的检测和评估是保证隧道安全和稳定的重要措施，一般情况下，可以采用多种检测方法，例如地质雷达、超声波检测、摇摆试验、反弹式硬度计测量等。地质雷达可以检测注浆区域内围岩的密实度和坚硬程度，超声波检测可以探测隧道内部裂隙、空洞等问题，摇摆试验可以测量注浆后隧道的稳定性，反弹式硬度计可以用来测量固结区域的硬度等。通过综合运用多种检测方法，可以全面、准确地评估注浆效果，以保证隧道施工的安全和稳定。4.4 施工纠偏与安全控制 施工过程中，由于各种因素的影响，机头可能会偏离设计轴线。此时，需要采取纠偏措施，以保证管道施工的顺利进行。对于机头偏移的情况，施工人员应当遵循微动、勤调、勤测的原则，及时进行纠偏操作。在纠偏过程中，需要重点控制以下环节：根据工具管已有的轨迹和斜率为基准，经过综合分析合理确定纠偏量及校正方案；在顶进过程中完成纠偏操作，不要在顶进停止时再进行纠偏。此外，施工人员还应当使用先进的纠偏设备，确保操作的精度和安全性。通过合理的纠偏控制，可以避免机头偏移带来的影响，保证管道施工质量和效率。在处理工作井和各类管道维护、施工过程中出现的有害气体时，必须采取严格的控制措施。针对存在氨气、沼气等有害气体聚集区的顶管施工，需要及时监测有害气体的含量，并配置适当的通风装置。为了确保施工区域内空气的新鲜，必须使用防爆型电器，并在穿越易燃气体区域时，配备防爆开关、照明和电气设备。为了应对通风设备故障的情况，还应安装自动断电装置。同时，为了避免设备损坏和顶力增大等不良后果，需要保持连续施工。在施工过程中，还应加强地下管线和周边建筑物的保护，重点控制沉降现象的发生。在施工前，必须对地表沉降影响范围内的地下管线、地表构筑物和建筑物进行全面调查，并制定相应的保护和监测措施。针对受影响范围内的构筑物和建筑物，应进行裂缝和沉降监测，以便及时了解沉降情况并采取适当的措施。在施工过程中，可以委托第三方机构或与主管单位共同监测共用管线的情况，以确保施工的安全性。这些措施的实施能够有效地降低施工中的安全风险，提高整体施工的安全性水平。5 结束语随着技术的不断进步和创新，顶管施工技术在水利工程建设中将会得到更广泛的应用和推广。未来，我们可以看到更多基于数字化、智能化和自动化的顶管施工方案，这将显著提高施工效率和施工质量，降低施工成本和安全风险。同时，随着人们对于环保和可持续发展的日益重视，顶管施工技术的绿色化和环保化发展将成为未来的主要发展方向。参考文献1 李晓楠.水利工程建设中顶管施工技术的应用探讨J.建材发展导向,2023,21(8):154-157.2 韩显达.水利工程建设中顶管施工技术的应用研究J.地下水,2022,44(5):270-272.3 张碧.格宾石笼施工技术在水利工程建设中的应用研究J.工程机械与维修,2022(4):66-68.4 蒋建华.水利工程中顶管施工技术的应用分析以民兵水库涵管更换施工为例J.珠江水运,2021(21):33-34.建筑与装饰 2023年 8月下.indd 1862023/8/23 15:27:56