供水管道过干渠顶管施工

1.工程概况

本工程为供水管道由新晋祠路至滨河东路穿越西干渠段顶管工程，设计顶管长度39m，从桩号0+036.4至桩号0+075.4顶管，管材采用内径④2150预应力钢筋砼管，管道壁厚22mm，长3.21m/根。本施工段西低东高，坡度0.005，顶管段平均挖深5.2m左右。西干渠一般为季节性水渠，常年有小流量水，施工期间，正值干渠春浇用水时期，流量较大。若因顶管导致渠底坍塌，必将造成安全事故。

2. 顶管施工方法

2.1 西干渠防水层施工

根据现场勘查，西干渠结构为片石砌筑，表面水泥砂浆勾缝，已有局部裂缝。为减少对顶管施工渗漏水，方便顶管作业，在西干渠内采用5层塑料布平铺作防水层，全长L=45m，干渠侧壁作草袋围堰固定防水层。2.2地下水处治因工作坑挖深距地面6m左右，地下水位在地面以下1.5m左右，故需降水施工。根据以往施工经验，降水采用深井井点，在西干渠两侧各打1眼深井，工作坑南北（对角线）各打1眼深井，接收坑打1眼，共计5眼深井，井深约为15m，地下水抽出后排入西干渠。

2.3 工作坑施工

（1）工作坑尺寸：长=管长3.23+顶镐1.1+U型顶铁0.20+小顶铁0.4×2+横顶铁0.45+砼梁0.6+横顶铁0.5=6.83m，取7m；

宽=管外径2.59+工作宽度1.2×2=5m；

接收坑尺寸定为5m×5m。

本工程根据设计要求，工作坑设在下游，因工作坑挖深距地面近6m左右，故工作坑和接收坑四周需打钢板桩围护，顶管设备就绪后，顶管前墙管径范围的钢板桩用氧焊割除，接收坑钢板桩当坑挖成形后，即可将管径范围的钢板桩割除，管两侧钢板桩原地不动。

（2）基坑开挖钢板及钢板板侧壁支护：工作坑或接收坑开挖，拟用反铲挖土机先挖2~3m，再用反铲挖土机将8m长28b型槽钢拖到坑内竖直（辅以人工）相互咬合下压，工作坑除顶管工作面外均用钢板桩作边坡支护。
接收坑除接受面外全部钢板桩支护，横撑采用28b型槽钢44m。钢板桩支护完成后，两坑沿宽度方向距钢板桩顶1m处要设两根④20cm园木平撑，以防钢板桩倾覆，四角用28b型槽钢长1.5m做斜撑，落角点要设在28b型槽钢横撑上。

2.4 顶管受力计算

 

 

2.5 顶管挖掘面稳定性计算

本工程属于敞开的手掘式顶管，挖掘面不稳定很容易造成事故。挖掘面不稳定的原因一般有两方面：一方面是由于地下水向挖掘面渗透造成管涌，导致工作面破坏，由于已经采用了深井降水和在西干渠铺设防水层，地下水或西干渠渗水的不利影响可以不予考虑。另一方面则是由于挖掘面上的应力被释放后失去平衡产生剪切应力，剪切应力大于土的抗剪强度后，挖掘面就产生塌方事故。根据地质资料：本工程为夹砂的粉质粘土，土容重r=18.5kNhm'，内摩擦角9=25°，内聚力c=13kPa，ho=4xcxtg（45°+/2）/r=4412mm，大于工具管外径2200mm，工作面可以保持稳定。

2.6 工作坑铺底

工作坑为东高西低，工作坑进口中线高程774.000m，接收坑出口中线高程774.200m，,工作坑长7m，前后中线高程后为773.965m，前为774.000m，为坑底承压和安装固定枕木需浇注20cm厚C15砼底板，西砼上平高程772.370m，东砼上平高程772.405m，纵坡坡度为0.005。浇注砼底板时，枕木20×20×300方木要预埋入砼内5cm，外露15cm，枕木间距60cm。枕木上安设导轨，枕木与导轨间垫1cm厚导轨垫铁，用道钉固定导轨，顶锦中心距套管中心线以下27.3cm，工作坑西端一角要预留积水坑：尺寸40cm×40cm×50cm，若降水效果不好，地下水进入工作坑，可用3#潜水泵明排。工作坑后背：后背钢板桩前，现浇C30钢筋砼，板墙，板墙后开挖深5m、宽3m基坑，换填级配砾石至自然地面。

2.7 测量

检测仪器：经纬仪1台，水准仪1台，激光水准仪1台。经纬仪打出中心线，利用垂球挂球线放到坑底作为激光水准仪定位中线，激光水准仪架空安在顶镐后面与中线对正，即可制导顶进作业。当管子用45t汽车吊放到导轨上后要校核，管两头和中心线是否符合要求，顶进开始后每加一次顶铁复核一次，发现偏差及时纠偏。施工期间对西干渠进行沉降观测，做好施工观测记录。

2.8 顶管作业

（1）顶进作业与出土。

顶进设备：管中心线方向高程准确，顶力中心线与顶管中心线要在同一垂直面内，高程要符合要求。吊装设备由于每节重约12.5t，且吊装半径约12m，故采用45t汽车吊下管。顶进开始管前掏土同顶管直径相同，顶进50cm后管顶及左右允许超挖1~1.5cm，管中心以下130°不许挖超。管内出土利用自制小车人工推运，垂直运输采用少先吊运至坑外。为减少管臂摩擦阻力，应在外侧涂冷底子油一道并刷沥青一道。

（2）给水管安装。

顶管完成后即可穿入给水钢管，按设计要求进行钢管焊接施工。

2.9 纠偏措施

纠偏方法较多，简单的纠偏方法有挖土纠偏、斜撑杆或千斤纠偏。挖土纠偏是管子出现左右偏差，若偏左管前左多留土，右侧多挖；上下偏差，若管子低头则管顶多挖，管底多留土，反之亦然。斜撑杆或千斤纠偏是利用圆木或别的材料或千斤，一头顶到偏的方向土体垫板上，一头顶到管内，管子顶进时纠偏。以上两种方法一般需进行多次才能完成。

2.10 钢板桩拔除

给水管Φ1420钢管安装完毕后，用25t汽车吊拔除28b型槽钢板桩。工作坑和接受坑回填后清理西干渠内防水层。

3. 结束语

通过详细分析，确定了大口径供水管道穿越西干渠的顶管方案，经过工程实践检验，西干渠在顶管施工期间运行工况正常，既保证了供水管道的正常施工，又确保了西干渠的安全，取得了不错的施工效果，为以后类似管道的穿越施工提供了成功的经验。

 

 

本文摘自《山西科技》中的《供水管道过干渠顶管施工》郑建伟，如有侵权请联系删除