针对顶管空间受限的水利系统及双向顶进施工法

张荣鑫(辽河油田建设工程公司， 辽宁 盘锦 124010)

针对顶管空间受限的水利系统及双向顶进施工法

张荣鑫(辽河油田建设工程公司， 辽宁 盘锦 124010)

本文介绍一种针对小型流域顶管空间受限的水利系统及双向顶进施工工法。采用该新型施工形式，有利于保证施工质量，确保公路安全，降低施工成本。

长输管道工程项目;小型流域内顶管;空间受限;水利系统改造;双向顶进

1 使用背景

城市规划等级公路路由时，为节省用地，常伴行于小型河流。长输管道穿越通常采取中距离顶管方式。当穿越点位置存在建筑物或地区规划等造成空间受限，必须在河流侧进行顶进作业时，由于地下水位高易造成流沙，操作井无法正常开挖。若采取沉井、打止水帷幕等措施，施工成本较高。并且由于河流底部渗流效应，使套管内积水，无法保证顶进质量及公路安全。若采用水平定向钻方式，造价更高。

在这种情况下，应用“小型流域内顶管空间受限水利系统改造双向顶进施工工法”进行穿越施工，可以有效节约成本，保证施工质量安全。

2 方法概述

首先在小型河流侧布设主降水井配合完成围堰，通过排水管进行导流。其次，通过碾压、暴晒、置换土方等方式，改善河底土质至适于机械作业条件，然后在河底再设置观察降水井1～2口，监测地下水位，辅助排水，完成水利系统优化。然后，开挖构建操作井，进行双向顶管施工，先将后背墙设置于公路侧，反向顶进套管至设计位置，然后倒转后背墙，顶管穿越公路。顶进完成后进行主管道穿越，连头完成后，拆除围堰及主降水井。

3 适用范围及优点

适用于操作空间受限的中距离(60～120m)顶管穿越小型流域中的等级公路施工。操作方便，安全系数较高；施工周期短，施工成本低。

4 操作步骤及要点

4.1 管道预制及防腐补口、补伤

根据设计中线，使用RTK定位管道穿越中心线及工作管预制区域。预制管沿设计中线顺直摆放，防止施工中卡管。焊接后及时完成100%射线探伤和100%超声波探伤作业，并按要求进行压力试验。管道预制完成后进行电火花检漏，发现漏点及时补伤，复检合格后进行穿越施工。

4.2 布设主降水井

根据地勘报告、现场踏勘的地下水埋深(考虑季节性变化)确定降水井数量、深度、流量，泵规格型号。降水井内使用过滤处理。一般设置降水井2口，深度15～25m，降水井孔直径600mm，滤水管选用直径400mm无砂水泥管，井孔与滤水管间填充滤料为2～4mm细砾石。上流与下流围堰处各设置一口。降水井井管应高于自然地坪20—50cm并加设井盖予以保护。

4.3 围堰导流

通过流量计算选择对应规格的排水管进行导流。导流排水管、降水井排水管均通向下游。泵与排水管连接处用铁丝绑扎牢固防止渗漏。

围堰形式采用木桩小型围堰，步骤如下：①墙体定位：施工前，根据现场实际情况，结合图纸，确定墙体的具体位置。②清理基底：截水墙体修筑前，应清理堰底的杂物。填筑时，应自上游开始至下游合拢。堰底内侧坡脚距基坑顶缘距离不应小于1m。 ③固定结构安装：在墙体砌筑前，先打入一排长6m，直径20cm的木桩，木桩间距控制在0．5m内，然后再进行跳板安装。④墙体砌筑：墙体高度平均高于水面2．0m，堰体顶宽为1．0m，底宽平均为3．5m，墙体高度为H=(水深+淤泥深+500mm)，墙体长度为L=(河渠宽度+放坡+2m)，墙体放坡为1：0．5。施工时将土袋平放，上下左右互相错缝堆码整齐，水中土袋用长形工具推送就位。墙体形成后，迎水面设彩条布做挡水用，并抛掷土袋压脚，减少墙体渗水量。⑤紧固处理：墙体完成后于背水面使用木桩进行支护和捆扎加固。

4.4 布置作业场地

围堰导流完成后，将暴露出来的河床改善至适用于机械行走作业。在河床底部设置观察井以观察控制公路下水位情况。开挖操作井至设计穿越深度，视情况对操作井进行有效固壁、支护。在操作井中设置反向顶进背墙，在井底设置套管发送轨道，稳妥设置液压千斤顶并试顶，在操作井旁设置吊车及挖掘机预备倒运土方和钢筋混凝土套管，操作井底部应夯实、平整，并铺设枕木。

4.5 双向顶进、发送

首先反向顶进套管至设计位置；移动后背墙，开始正向顶进，利用红外线水准仪控制顶进轴线准直。

顶管作业宜连续进行，管顶部超挖量不应大于15mm，顶进作业时宜在套管外壁涂润滑剂。第一根套管顶进中心线偏差不应超过管长的3%。初始顶进中，每顶进300mm 应检查一次；正常顶进后，每顶进lm 应至少检查一次。顶进套管每次200～300mm，边顶进边用人工在管前端挖土，排土方式为手推车装土，人工牵引到送到操作坑料斗内，用吊车吊出操作坑运到指定地点。顶进完成后，对套管与地层间进行封闭，注浆保护路基。注浆时注意保持压力缓慢注入，泥浆黏度符合要求，当封闭处有明显排浆痕迹时完成注浆。顶进完成后，发送工作管进行连头施工，无损检测合格后进行回填。拆除降水井和围堰，完成施工。

5 经济及社会效益分析

小型流域内顶管空间受限水利系统改造双向顶进施工工法工程造价仅为泥水平衡顶进法的1／2～2／3，为水平定向钻方法的1/5～1/3。所用工期为泥水平衡顶进法的2/3左右，为水平定向钻方法的2/5左右。

由于采用了新式技术，最大限度地保护了公路、河流两侧原始环境，为生态保护做出了突出贡献，减少农耕植被破坏和纠纷，取得良好社会反响。