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  • 技術交流

    水利工程施工中頂管施工技術研究

    發布時間:2023-04-13 發布者:力程建設工程 點擊量:

    水是人們生活的根本條件,而水利工程是人們獲取水資源的主要方式??v觀國家發展歷史,水利工程、水利設施的建設,對于國家的發展、經濟的提升、人民的富足具有舉足輕重的地位,為人們提供了“安身立命”的生活條件。國家用在水利建設的費用逐年增加,工程建設規模持續擴大,每年的風險事故造成的人身與財產損失較多,水利安全工作形勢亟待加強。水利工程安全事故是蠶食國家經濟效益與工程利潤的關鍵因素,影響著水利工程的施工質量。頂管施工技術能夠根據復雜的地形條件,制定出相應的施工方案,在水利工程方面的應用價值更高。因此,本文設計了基于水利工程施工的頂管施工技術,為頂管施工技術提供安全保障。

    1.鋪設水利工程施工的頂管管線

    在頂管施工過程中,頂管管線的鋪設至關重要。本文根據頂管長度與頂進深度,進行精準放線。在不影響頂管軸線的情況下,將頂管軸線設計一個固有位置,管線鋪設偏差不超過10mm。鋪設完成頂管管線之后,本文在后座墻制作了附加墻,如圖1所示。


    如圖1所示,在頂管工作坑內,后座墻是承受全部頂力的區域,出現后座墻坍塌事故較多,影響施工安全性,本文在后座墻后方制作了一個后座墻附加墻,保證了頂管能夠順利頂進。本文在管線與附加墻均施工完畢之后,設置長距離頂進中繼間,滿足后續頂進任務。

    2.設置長距離頂進中繼間

    在頂管施工過程中,受到水利工程長距離施工的影響,繼電器的啟動與使用無法滿足頂進任務。第一繼電器頂進的過程中,受到地質條件的影響,使頂力出現一定的偏差,無法滿足頂進過程的要求;第三繼電器頂進的過程中,受到其他條件的影響,頂力同樣偏差,超過頂進過程的要求。因此,本文在水利工程長距離施工過程中,設置了一個頂進中繼間,中繼間安裝指標如表1所示。


    如表1所示,在不改變繼電器形狀,且不超過頂管允許頂力的情況下,本文將管道管徑設定為J100、J200、J300,根據實際施工情況而決定。并在中繼間中放置20個油缸,使第一中繼間的主頂油缸頂力為6000kN,第二中繼間的主頂油缸頂力為8000kN,減輕了主頂油缸的頂力作用。

    3.進行頂管頂進管道的泥漿注射

    本文在頂管施工過程中,將泥漿注射作為最終步驟。泥漿注射之前,在攪拌缸中攪拌,靜置水化之后,成為可以使用的出邊泥漿,在使用前攪拌之后即可直接使用。將泥漿攪拌完成之后,本文將泥漿注入注漿管中,減少頂管后續頂進阻力。注漿完成之后,本文在頂進管道區域安裝了止水墻裝置,如圖2所示。


    如圖2所示,本文在頂管管道頂進方向的坑內,利用泥漿澆筑出一個止水墻,止水墻的預留孔安裝止水圈,減少頂管機出洞洞口外帶水的現象。在螺栓后方設置了止水口,配合止水墻形成了一個更加安全的洞門止水裝置。

    4.實例分析

    4.1工程概況

    為了驗證本文的實用價值,現以M攔河閘工程為例,對上述技術進行實例分析驗證。M攔河閘工程位于S市,其規模不大,屬于中型規模,設計洪水量約3000m3/s,設計蓄水位為35.00m,相應蓄水庫容積約42365214m3,設計灌溉面積約5.50×107m2。M攔河閘工程主要任務為清除危險及時加固,在老閘下游2000m處,建造了一個新的攔河閘。老閘拆除之后,M攔河閘工程在兩岸建造了監測站與控制系統。工程建設過程中,要求蓄水位始終為35.00m左右,并恢復灌溉、生態補水等功能,促進S市的水利環境發展。

    在此條件下,本文將M 攔河閘工程的工程樁號設定為WJ,頂管管徑為J100(166.32m),J200(1652.33m),J300(1044.26m)。在頂進區間內的地層結構分別為粘性土、淤泥質粉粘土、粉砂層、碎石層,頂管設備如表2所示。


    如表2所示,本文使用頂管機、門式起重機、中繼間泵站、中繼間油缸、注漿泵、泥漿泵、攪拌缸等設備進行頂管施工。頂管施工流程如圖3所示。


    按照圖3的工作流程,能夠保障頂管施工的全流程監控,提高施工質量。

    4.2應用結果

    在上述施工條件下,本文隨機選取了WJ1~WJ9共9個頂進區域,頂進區域相互連接。不同的頂進距離,決定著水利工程施工能夠接受的最大地面沉降量的大小。在此條件下,使用本文設計的基于水利工程施工的頂管施工技術進行施工,地面發生的沉降結果如表3所示。


    如表3所示,本文選取了WJ1~WJ9共9個頂進區域,頂進區間分別為WJ1~WJ2、WJ2~WJ3、WJ3~WJ4、WJ4~WJ5、WJ5~WJ6、WJ6~WJ7,WJ7~WJ8,WJ8~WJ9。每個頂進區間的頂進距離不同,頂管施工之后,地面沉降情況也不同。一般情況下,水利工程施工能夠接受的最大地面沉降量隨著頂進距離的增加而增加。本次工程的頂進距離在166.32m~1652.33m的范圍內波動,水利工程施工能夠接受的最大地面沉降量則在0.58mm~3.02mm的范圍內波動。在此范圍內,即可保證頂管施工的安全性。

    使用本文設計的基于水利工程施工的頂管施工技術之后,地面產生的沉降量均在水利工程施工能夠接受的最大地面沉降量的范圍內,并在0.05mm~0.30mm的范圍內波動。由此證明,使用本文設計的頂管施工技術,安全性較高,并不會對周圍既有設施存在危害,節約了大量的拆遷成本,具有較高的社會效益,符合本文研究目的。

    5.結束語

    近些年來,水利安全問題受到重視,水利安全生產得到了標準化的提升,水利安全事故得到了明顯的控制。水利建設是一個十分關鍵的環節,大部分水利工程施工作業面積較少,管線縱橫,施工工藝復雜。中間很可能會對其他項目的經營產生一定的干擾,進而對工程的質量產生不利的作用。因此,水利工程施工過程中,頂管施工至關重要,其施工后地面沉降問題亟待解決。本文設計了基于水利工程施工的頂管施工技術。從鋪設管線、設置中繼間、注射頂管泥漿等方面,減少了地面沉降情況,有效地保障了頂管施工的安全性。希望本文研究能夠為后續的水利建設提供依據。

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