浅谈某水库涵管改造工程顶管施工技术.docx

          浅谈某水库涵管改造工程顶管施工技术                    摘 要：本文结合某水库涵管改造工程，介绍涵管改造方案确定和设计要求，分析顶管施工过程技术要求及质量控制Keys：水库 顶管技术 施工技术 质量控制一、工程概况本水库是一座以灌溉为主的小(1)型水库坝址以上集雨面2.07km2，总库容164.4万m3，有效库容128.8万m3，设计灌溉面积2000亩枢纽工程由大坝、溢洪道、放水设施组成大坝为均质土坝，最大坝高18.8m水库区域地层出露有石炭系下统岩关阶-中炭系中统大埔组，缓坡上为第四系残坡积层，大部分属于碎屑岩相区，少量为碳酸盐岩大坝坝基与坝肩下伏岩层岩性为砂岩，局部泥岩，基岩面顶部为强风化状，黄灰色及浅灰色，岩石破碎软弱，下部岩石新鲜质稍硬坝基土属残坡积层，岩性为浅褐色粉质粘土夹粉土，含少量碎石放水设施位于主坝右端，由穿坝涵管和坝后闸阀组成水库初建时放水设施为梯级放水，放水涵管为穿坝浆砌石无压放水管，总长110m，80年代改建为在浆砌石管中套入DN150镀锌钢管，管壁间灌水泥砂浆，坝后闸阀控制放水改为闸阀控制后形成有压放水，经多年运行钢管和闸阀老化锈蚀，放水口附近出现渗漏，对大坝安全造成极大的隐患，为保证工程安全运行，须对穿坝涵管进行改造。

二、涵管改造方案确定和设计（一）轴线设计原涵管在大坝右坝首，考虑到与原灌溉渠道衔接方便和地质稳定等各种因素，顶管布置在大坝右坝肩山体内，直线布置，轴线长90m二）顶进方法及顶管选用根据地质岩性情况，开挖管道土层多为含少量碎石的浅褐色粉质粘土夹粉土，顶进方法决定采用人工手掘式顶管法，单向顶进顶管采用平口钢筋砼预制管，每节长2.0m，管径考虑输水流量和在管内施工需要，水库灌溉需要放流量为0.2m3/s，管内径DN800mm，管外径为D1000mm，顶进前在钢筋砼预制管前端预留灌浆孔三）顶力计算顶管轴线长90m，管材为钢筋砼预制管，容重为2.5 t/m3，管内径为0.80m，外径为1.00m根据本地顶管工程施工经验，取顶管力系数F=2.9，根据文献计算，最大顶力P=224.60 t，选择顶进千斤顶为300 t顶力四）顶管工作坑尺寸设定顶管为单向顶进，顶管工作坑的位置设在下游工作坑宽度为3.2m，经计算工作坑底宽度为4.2m，工作坑长度7.73m顶管工作坑平面净尺寸为7.3m×4.2m工作坑深度1.4m，为最小深度五）后座设计后座位于顶管工作坑内，根据经验采用M7.5浆砌石与横木、立铁、横铁复合结构，后座尺寸结合坑宽设为宽4.20m，厚2.00m，高3.00m，浆砌石基础埋深2.50m。

按照总顶力2246 kN计算，设计后座墙高×宽=4.2m×5.5m=23.1m2>F=22.46m2，满足要求三、施工过程（一）施工准备施工主要机械及设备:经纬仪、水平仪、挖掘机、运输汽车、吊装设备、300t千斤顶、导轨、顶铁及运土工具、低压照明设备施工场地布置:工程已有道路通到主坝，作路面处理后，可投入生产使用;生产、生活用的工棚、材料加工厂、仓库、机械停放场、堆料场等其它生活设施布置在主坝右侧的空地上;施工用电采用30kW柴油机发电机组三相五线制架设绝缘导线，并安装好漏电保护装置施工用水抽取水库水，生活用水采用自然山泉水工程所需材料均从附近市场购买，预制顶管由厂家定制运至料场施工前全开水闸放水至死水位二）施工工艺流程顶管的施工工艺流程为:测量高程及轴线———挖顶管工作坑———铺顶管导轨———设置顶进后背———安装顶进设备———吊装砼管到轨道上———连接好工具管———装顶铁———开启油泵顶进———出泥———测量及纠偏———再次吊装砼管到轨道上———连接好工具管———装顶铁———开启油泵顶进———出泥———测量纠偏循环作业直致管道贯通完成三）施工过程工程施工期尽量定在枯水季节，按实际情况选为3-5月，计划工期45d，于当年3月15日进场施工。

测量放样使用经纬仪、水平仪，确定管道轴线走向、工作坑位置及高程，打下中心桩，桩顶钉中心钉，并在顶管坑位置外设栓桩工作坑定位画线后先由挖掘机开挖成形，底面离设计高程约0.3m时改人工开挖修整底面顶管工作坑检查达到要求后在底部铺设混凝土基础，同时砌筑后背浆砌石墙，基础C15混凝土厚度为20cm，在混凝土基础中每隔0.5m埋设道轨枕木，间距均匀，铺装纵坡与管道纵坡一致基础混凝土初凝后安装两根导轨，导轨安装牢固，其纵坡与管道设计坡度一致，直顺、平行、等高浆砌石后背墙完工72h后紧贴安装方木和工字钢(立铁、横铁)的组装后背顶管机具就位调试本工程采用2台150t液压千斤顶，安装前对液压油缸、高压油泵、液压管路控制系统等设备进行检查，确定完好后安装并试运行3月23日首节管顶进，首节管作为替代工具管，管口前端安装钢板制成的前小后大喇叭口以保护砼管管道用辅助工具人工运送、下管，安放到导轨上首节管放到导轨上测量管道中心及前端和后端的管底高程，确认安装合格后方可顶进首节管作为工具管，顶进方向与高程的准确，是保证整段顶管质量的关键 顶进前先在管前端人工开挖管洞，安排一个人挖土，每班两个人，轮流开挖，土方在管内运输采用自制小车进行，出管后采用人力斗车进行运输。

管端前可超挖300-500mm，最多不得超越管段以外100mm，在管周上面可超挖15mm，下面135°范围内不允许超挖管洞开挖成型后用液压千斤顶将管顶入顶首节管时，每顶进300mm测量一次，管道进入土层后正常顶进时，每顶进500mm用水准仪测一次管前端高程，每下一根管用经纬仪检测管前端中心，并作好顶进记录顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进首节管进入土层后，余有0.5m管长在工作坑内时卸下顶铁，接第二节管，两节管相邻接口外侧垫麻丝，管内安装钢制胀圈，用木楔塞紧使胀圈与管壁紧成为一个刚体，保证两节管的连接紧密胀圈对正接口缝隙，安装牢固，并在顶进中随时检查调整测量检查达要求后顶进其后各节管按相同的施工方法顶进，初始顶进的前3节管，昼夜两班连续施工，中途不停止作业3月28日人工开挖管洞时遇较坚硬砂岩，进行洞内爆破开挖;4月18日由于雨水的影响，库内水位上涨，顶管施工停工;4月25日库内水位放至施工水位，恢复顶管施工5月31日顶管从上游贯通出洞，开始埋设灌浆管每节管头采用三层防水油布充填，1∶2水泥沙浆勾缝，管周采用灌浆回填，利用顶管预留孔，每根管头埋设4根DN40镀锌钢管作为灌浆管。

预埋的镀锌钢管伸至管周岩面，采用压力灌浆，灌浆压力不大于2.5 kg/cm2先灌下游(即出水口处)，后灌上游(即进水口处)搭建两个灌浆平台(浆液拌和工作平台)，并按顺序进行回填灌浆，下游负责洞全长的2/3段，上游负责回填灌浆洞的1/3段回填灌浆浆液配合比由稀到浓，即2∶1、1∶1、05∶1三个级配，先在下游第一孔段往里压浆，待第二孔段管口漏出浆液后，用木塞堵孔，逐一灌进，直至全部灌满为止当吃浆过大或洞壁渗漏过大时，采用浓浆，或按比例掺粉煤灰和水玻璃进行压灌6月12日完成灌浆，顶管施工完毕四、质量控制质量控制指标:每根管管道中线位移≤30mm，管内底高程+10--20mm根据引入工作坑内设置的控制点，采用经纬仪和水准仪测量按质量控制指标在顶进中依据测量结果，经分析发现管道顶进中出现偏差趋势即开始进行纠偏，纠偏采用渐近方式，使顶进管段逐渐复位工程采用挖土法进行纠偏，即在偏向的反侧适当超挖，在偏向侧不超挖，留坎形成阻力，施加顶力后，使偏差回归纠偏过程中每100-200mm测量一次五、结语顶管施工技术在小型水库新建涵管中多有应用，技术已比较成熟，一般采用手掘式人工顶管比较其他技术方式有施工设备单一、操作简便，施工成本低、进度快，对交通和建筑物影响较小等优点，具有一定应用价值。

在适合条件下可作为涵管建设的一种方案进行比较选择[Reference][1]康鹏；顶管法施工技术在水利工程中的应用[J]大坝与安全；2011.03[2]何幼华；软体排护脚在晋江低水驳岸除险加固中的应用[J]水利科技；2010.02（作者单位：韶关市水利水电建设公司 广东韶关）   -全文完-。