王 鹏

一、顶管施工技术分析

顶管施工属于水利工程中常用的一种非开挖的管道设备施工技术，在施工的过程中，不需要开挖土地面层，从而避免对地表及周围的建筑物造成严重的影响，有效减少输水路径及土地征迁补偿，降低工程建设成本。顶管施工技术主要是利用工作井及接收井进行地下管线的铺设和更换。工作井设置垂直于地面，借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起，同时把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道。利用顶管施工技术穿越高速公路施工，不会影响高速公路上车辆正常通行；还可以在很大程度上避免对周围环境造成影响，减少噪音、灰尘的污染，具有良好的环保效果。在穿越高速公路的顶管施工过程中，需要根据工程施工现场的实际情况进行分析，编制合理的施工方案，依据施工方案逐一展开施工环节，以此保证穿越高速公路顶管的施工质量，实现良好的经济效益。

二、工程实例

1.概况

南水北调宿迁市尾水导流工程施工01 标过S96 宿迁支线顶管工程全长140m，采用DN1020×18 涂塑钢管顶进穿越，管道与宿迁支线的交叉角度为87°。高速公路路面与现状地表土高度相差大约为3.8m，顶管管道中心高程14.80m，管道管顶距现状高速公路路面埋深8.8m。将工作井和接收井设置在高速建设控制区以外，其中工作井位于高速公路的东侧，井尺寸9.1m×8.5m，总埋深7.89m，沉井总高度6.75m，距高速公路隔离栅43m；接收井位于西侧，井尺寸为8.1m×5.5m，井总埋深7.79m，沉井总高度6.29m，距高速公路隔离栅48m。

2.地质条件

该段高速公路地质基础相对复杂，处理不好会严重影响顶管工程的施工质量及高速公路基础的安全，主要包括以下几个方面：（1）该项工程地基处于φ500 的挤密碎石桩复合基础，并且在施工的过程中，对地基的承载力要进行处理，保证其承载力达到相关要求，并且根据地质情况，将顶管方向分布长度大约控制在40m，这样可以有效避免施工质量问题的产生；（2）该项工程的碎石桩材质为20 ～40mm 级配碎石，桩的长度大约在13m，桩与桩之间的间距设定为1.2m。同时，以梅花的形态进行布局，桩顶高程为20.0m，桩底高程为7.0m。在后期施工中，该工程对顶管管道穿越中心高程进行了调整，高程最高不超过14.8m，管道横穿碎石桩群，以此保证该项工程施工的稳定性。

三、施工方案

1.顶管机以及工艺选择

在穿越高速公路顶管施工的过程中，合理地选择顶管机和工艺是非常重要的。为此需要对穿越高速公路工程的环境、地质条件等方面进行综合性的考虑。该工程在制定施工方案时，决定采用砂砾顶管机，选择土压平衡式或泥水平衡式顶管技术施工，这样可以有效提升工程施工质量。

2.设备安装

需要在地面上构建测量控制网络放置在工作井内，并且需要根据工程的实际情况，构建地面控制点，从而为顶进施工复测的展开提供了相对便利的条件。在工作井内测量放样时，需要精确测量、放样出顶进轴线，避免施工中产生不必要的误差。顶进安装时，在靠后一点的位置安装主顶装置和导轨，然后进行工作井内的平面布置及地面辅助设备的安装布置。地面辅助工作和工作井内安装结束后，需对顶管机设备进行吊放，与电气、液压等系统进行有效的连接，出井之前，需要做好相应的调试工作，避免产生不必要的施工质量问题。

3.洞口封门

在穿越S96 高速公路顶管施工方案中，需要对洞口封门施工进行综合性的考虑，一般情况下采用外封门的方式，用30#钢封门，钢封门的内外利用防水玻璃与防水涂料做好防水工作。洞内设置两道钢封门，保证其密封性。在施工过程中，外封门需要与洞圈预埋铁有效焊接，并且外封门底部需要低于洞门300mm，将其插入楔形槽中，上部延伸至高于地面300mm，与钢筋进行有效连接，避免沉井时发生脱落的现象。

4.管节接口处理

管节接口处理是穿越S96 高速公路顶管施工方案中的一项重点内容，也是保证穿越S96 高速公路顶管施工成败的关键。管节接口处理需要从以下几个方面展开。

（1）通常情况下，钢板卷管双面焊接制作钢管，焊接质量等级为二级。为了保证钢管的质量，需要在加工厂内加工制作，成品单管的长度大约为4m，并且在制作的时候，同一管节允许有两道纵向接缝。制作完成以后，需要进行焊缝质量检查，确保焊缝的质量，为后期施工环节的展开提供相对便利的条件。

（2）为了满足顶管施工需要，穿越S96 高速公路顶管施工井下管道连接宜采用V 形坡口内外焊接型式，坡口角度30°～35°，钝边高度2mm，并且在焊接的时候，需要先从内环展开焊接，内环焊接完成以后进行外环焊接，以此保证施工环节的有序性。在外环焊接时，需要先利用碳弧气刨挑根，将没有焊透的位置全面清除后再进行焊接，保证焊接的质量，实现良好的施工效率，降低施工成本。

（3）钢管井下焊接一般是以手工焊接为主，环向焊缝侧间相邻的纵缝间距一定要大于500mm，并且不能出现十字形焊缝，若出现十字形焊缝需要立即进行调整，否则会影响工程施工质量。

5.顶管进、出洞口施工

顶管进、出洞口所处的土体地基较为软弱，强度和含水量相对较低，因此该在顶管进、出洞口施工过程中，需要对地基进行改良处理，以保证顶管进、出洞口施工的质量。另外，需要对进出洞口的土体进行地基加固，一般情况主要是利用注水泥浆加固的方式，这样可以有效减少质量问题的产生。

四、实施效果

在该项工程中，过S96 高速路宿迁支线顶管钻头从工作井平稳准确地到达接收井，并且在施工阶段可以看出，对高速公路的正常运行没有造成实质性的影响。从整体施工环境来说，除了工作井以及接收井以外，没有展开多余土方的开挖施工，未对周围环境的造成较大的影响，提升了工程施工效率，保证了良好的经济效益。

五、结语

顶管施工技术不需要开挖面层，能穿越地面构筑物铺设地下管线，可节省大量投资和时间，在水利工程施工中得到广泛使用。南水北调宿迁市尾水导流工程施工01 标过S96 宿迁支线采用了顶管施工技术，减少了对高速公路和周边环境的影响，提升了工作效率，在工期内顺利完成了施工内容，取得了良好的实施效果，为类似工程的设计和施工提供了借鉴，值得广泛推广应用■