王波

（山西省滹沱河坪上水利工程管理局，太原 030002）

1 工程概況

山西省坪上應急引水工程位于山西省忻州市的五臺縣、定襄縣、忻府區(qū)和原平市境內，工程的主要建設任務是向忻府區(qū)、定襄縣、原平市提供城鎮(zhèn)生活和工業(yè)用水。

輸水管道全長約90km，多次跨越滹沱河，穿越等級公路、高速公路及鐵路。忻州支線為玻璃夾砂管道安裝，穿鐵路段為直徑1.4m鋼管焊接，輸水管線要穿越鐵路。根據(jù)設計要求，先進行圓管涵套管施工，再安裝供水管道。圓管涵套管采用鋼筋混凝土圓管，內徑1.95m，壁厚20cm。

2 頂管施工特點

頂管法是隧道或地下管道穿越鐵路、道路或建筑物等各種障礙物時采用的一種暗挖式施工方法。頂管施工技術具有幾大方面的優(yōu)點：施工占地面積?。坏孛婊顒硬皇苁┕び绊?，交通干擾小；在城市中施工對居民生活環(huán)境干擾小，不影響現(xiàn)在管線及構筑物的使用；減少沿線的拆遷工作量，降低工程造價。其主要缺點是施工技術難度較高，需要詳細的工程地質和水文地質勘探資料，需要詳細計算，精確設計布置。

3 鐵路的加固維護

工程在施工過程中，必須保證鐵路的安全和正常運行，在工程施工前，應對鐵路進行加固維護。采用鐵路道軌橫抬梁加固線路，橫抬梁每根長1m，管道通過區(qū)橫抬梁下穿I30a槽鋼，每條線路設3～4個扣軌梁。頂管施工過程中密切觀注鐵路基礎，發(fā)現(xiàn)異狀及時整修。

4 頂管施工方法

在施工過程中首先在頂管段頂端軸線位置建一個工作坑，在工作坑中安裝后背墩、千斤頂、導軌等設施，然后將頂管吊入工作坑放在導軌上，調整好管道軸線和高程后開啟千斤頂使管頭切入土層，在頂進工作面開始人工挖土，并將棄土用小平車運至管口，采用小挖機運至地面，開挖完成一段隨時頂進一段，緩緩前進（見圖1）。

圖1 頂管施工示意圖

5 頂管施工準備

1）工作坑布置。工作坑設在下游側，采用單向矩形工作坑，工作坑長度應考慮工具管長度、管節(jié)長度、運土工作間長度、千斤頂長度、后背墩厚度，經(jīng)計算取5m；寬度取6m；深度根據(jù)設計管道底高程確定?；A采用漿砌石和混凝土基礎。

2）工作坑施工。工作坑采用機械和人工相結合進行開挖，在開挖前首先在鐵路兩側基礎位置打鋼板樁對路基進行防護，以防止鐵路基礎塌方。開挖完成后根據(jù)現(xiàn)場土質情況，對四周邊坡打木樁進行支護，四角加斜支撐形成封閉式框架。為防止工作坑地基沉降，導致管子在頂進過程中產(chǎn)生誤差，工作坑內應做基礎，本工程工作坑基礎做20cm厚漿砌石和10cm厚C25混凝土，同時在混凝土內預埋枕木。

3）后背墩布置。后背墩是千斤頂?shù)闹谓Y構，在原狀土的基礎上做5.0m厚的后背墩，其中包括1.0m厚鋼筋混凝土后背梁和4.0m厚的三七灰土。在后背墩的施工過程中，先澆筑鋼筋混凝土，待混凝土強度到7天齡期后，在鋼筋混凝土和原土之間填4.0m厚的三七灰土，每30cm一層，分層夯實，壓實系數(shù)控制在0.85。

在施工過程中，施工單位前期采用漿砌石擋墻作為后背墩，在管道頂進到30m時，頂力逐漸加大，由于受力不均勻，致使?jié){砌石出現(xiàn)裂縫、倒塌，故應采用鋼筋混凝土作為后背墩，使頂力能均勻傳于后面的三七灰土，并在千斤頂和鋼筋混凝土之間采用橫鐵、順鐵、立鐵作為頂鐵。

4）導軌安裝。為保證頂管按設計的中心線和坡度準確的頂入土中，在工作坑底板上安裝導軌。導軌采用兩根長約2m～3m的鋼軌，用道釘固定于混凝土基礎預埋的枕木上。導軌定位后必須互相平行，等高，牢固，防止在頂進過程中產(chǎn)生位移。導軌面應光滑，以減少管節(jié)前行時的阻力。，導軌安裝好應按設計要求檢查測量軌面高程、坡度及方向。

5）千斤頂。根據(jù)頂管所處土層為土質為低液限黏土和級配不良砂，頂進設備采用液壓千斤頂，根據(jù)頂管設計最大頂力，采用雙作用200t臥式千斤頂，配備電動機帶動高壓油泵工作，把工作油加壓到工作壓力后，由管路輸送經(jīng)分配器、控制閥送入千斤頂。

6 頂進施工

工作坑、導軌、千斤頂?shù)葴蕚涔ぷ骶途w后，用吊車將管子放到導軌上就位。為減少摩擦力，頂管在吊下工作坑前外壁表面涂以石蠟及機油，配合比按4：1熬成潤滑劑，趁熱涂刷。調整好后將管子用千斤頂頂入土內，然后進行管前挖土，同時將土運送出去，邊挖邊頂，如此循環(huán)作業(yè)，直到管與千斤頂之間可以滿足一節(jié)管就位長度后，工作坑內再安裝下一節(jié)管，繼續(xù)頂進。

在兩節(jié)管連接時，頂管承口要加橡膠圈，并要調整好兩節(jié)管的軸線和高程，以提高管段的整體性，減小誤差產(chǎn)生的可能性。

在頂進過程中遇到木樁或樹根等障礙物時，在管壁外部鋸斷取出；當遇到孤石時或堅硬人工無法挖除障礙物時，采用風鉆擊碎挖出，管外空隙用土填實。

在頂進過程中，密切關注后背墩的三七灰土面，當頂力增大時三七灰土面易出現(xiàn)裂縫，應夯實或采取其他加固措施后再繼續(xù)頂進。

7 施工測量

在頂進過程中，每頂20～30cm，對中心和高程調整測量一次，在正常頂進中每頂進40～60cm測量一次，以及時控制頂管軸線和高程。

8 注意事項

工程施工前先與鐵路部門進行協(xié)調，將施工方案報鐵路部門同意后再施工，同時隨時和鐵路部門聯(lián)系，掌握過往列車的情況，線路上有列車通過時嚴禁挖土和頂進，并與鐵路有關部門簽訂安全協(xié)議，施工時加強安全防護，必須保證鐵路的安全順利通行。

施工時遵循“先挖后頂，隨挖隨頂”的原則，自上而下分層開挖，在鐵路道床下，管前挖土的長度不宜超過管端以外10cm，道床以外不得超過30cm。

頂進過程中要連續(xù)頂進，不能停滯不前，以免由于停工時間長地下水滲透量增加，土拱容易坍塌，再開頂時頂力將會大幅度上升。

9 結束語

頂管施工方法較好地解決了在不影響鐵路運行的條件下輸水管道穿越鐵路的施工問題，在社會效益與經(jīng)濟效益上更具有優(yōu)越性，其操作簡單、靈活、方便，滿足工期要求，為類似工程的設計施工提供參考和借鑒。