序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的非開挖管道施工在水利工程中的應(yīng)用樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。

1工程概況

濟(jì)南市全福河等河道生態(tài)補(bǔ)水工程利用水質(zhì)凈化一廠的再生水，通過加壓泵站提升、鋼制管道輸送的方式對市區(qū)全福河、柳行頭河、歷山路邊溝、黃臺南路邊溝和山大路邊溝進(jìn)行水源補(bǔ)給。主要工程內(nèi)容包含壓力輸水管線、提升泵站、鋼壩閘、疊石壩、河道生態(tài)景觀修復(fù)等。地勘報(bào)告顯示，管道敷設(shè)范圍內(nèi)均為填土、雜填土、素填土、粉質(zhì)黏土等，無巖石層分布。項(xiàng)目原設(shè)計(jì)壓力管線為頂管施工，經(jīng)多方論證比選后，采用定向鉆托管技術(shù)進(jìn)行施工，本文主要對頂管與定向鉆托管施工技術(shù)進(jìn)行研究，并對造價(jià)進(jìn)行分析。

2頂管施工技術(shù)

頂管技術(shù)施工[1，2]，需要先設(shè)置頂管工作坑與接收坑，并將頂管設(shè)備安裝在頂管工作坑內(nèi)。利用頂進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生的推力，將管道擠壓進(jìn)前方土內(nèi)，再將頂進(jìn)的土方通過垂直運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)輸至頂管工作坑上方后運(yùn)走消納。主要包括人工頂管、擠壓頂進(jìn)、水射流頂進(jìn)、泥水平衡機(jī)械頂進(jìn)、土壓平衡機(jī)械頂進(jìn)等方式。目前，頂管技術(shù)適用于直徑為600～4000mm的管道，管道材質(zhì)可以使用鋼筋混凝土管、鋼管等。地質(zhì)情況適用于天然土、素土、回填土、雜填土、軟質(zhì)巖、硬質(zhì)巖等。施工順序：沉井工作井施工→頂管工作設(shè)備下井→頂管作業(yè)施工→土方運(yùn)輸消納→管道頂進(jìn)施工完畢后拆除頂管作業(yè)設(shè)備→回填工作井。
2.1頂管工作井與接收井施工

頂管工作坑采用沉井下沉工藝進(jìn)行施工。首先進(jìn)行基坑測量放樣，按照設(shè)計(jì)縱坐標(biāo)定位工作井的具體位置；破除地面路面，施工刃腳墊層，刃腳墊層采用級配砂分層夯實(shí)；在井筒內(nèi)支立模板和支架，沉井高度超過10.0m時(shí)，井身混凝凝土分2節(jié)進(jìn)行澆筑，刃腳部分的模板采用磚砌結(jié)構(gòu)，寬度與刃腳寬度相同，井身模板采用鋼模板鋼支撐搭配木模板木支撐的形式；支模完成后進(jìn)行鋼筋綁扎，鋼筋表面油污等需清除干凈，鋼筋接頭、搭接形式、間距、保護(hù)層等均應(yīng)滿足驗(yàn)收規(guī)范要求；鋼筋綁扎完成后進(jìn)行外模板施工，頂進(jìn)預(yù)留洞預(yù)先采用磚砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行封堵；澆筑C30混凝土，養(yǎng)護(hù)達(dá)到拆模標(biāo)準(zhǔn)后拆除并清理模板；待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，沉井進(jìn)行挖土下沉，挖土工具采用蟹斗長臂挖掘機(jī)，井壁外采用灌漿處理，避免出現(xiàn)井身傾斜，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾偏處理；當(dāng)下沉達(dá)到接近標(biāo)高時(shí)，改用人工開挖吊車吊土，并預(yù)先做好止沉措施，禁止出現(xiàn)超沉現(xiàn)象；沉井封底完成后，對工作井外側(cè)進(jìn)行注漿處理。采用同樣施工方法，進(jìn)行接收井下沉施工。

2.2管道頂進(jìn)施工

頂進(jìn)施工采用泥水平衡頂進(jìn)工藝，工作井及接收井施工完成后，做頂管材料及設(shè)備進(jìn)場準(zhǔn)備。首先按照設(shè)計(jì)標(biāo)高及坡度在頂管工作井內(nèi)安裝導(dǎo)軌，安裝必須牢固。鋼筋混凝土沉井井壁作為頂管設(shè)備的后背墻，頂管設(shè)備采用120t吊車吊裝，各種線纜等均按順序進(jìn)行下井作業(yè)。頂管設(shè)備安裝完成后，開始頂進(jìn)作業(yè)，采用18t吊車進(jìn)行下管作業(yè)，每節(jié)管道前段頂進(jìn)后，后端接口均在工作井內(nèi)進(jìn)行焊接拼裝，鋼管焊縫須滿足相關(guān)規(guī)范要求。頂進(jìn)過程分初始頂進(jìn)、正常頂進(jìn)、接收頂進(jìn)幾個(gè)階段。初始頂進(jìn)階段需收集、分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并調(diào)整修正頂進(jìn)姿態(tài)。管道施工過程中，須對地面及周邊構(gòu)筑物、建筑物進(jìn)行密切檢測，避免出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。管道頂進(jìn)接近頂管接收井時(shí)，密切測量相關(guān)數(shù)據(jù)，做好進(jìn)洞準(zhǔn)備。采用頂進(jìn)進(jìn)洞方式，不采用外力進(jìn)行洞門破除，進(jìn)洞后及時(shí)清理磚渣等，鋪設(shè)接收軌道，待管道頂進(jìn)完成后，洞口進(jìn)行密封處理，采用120t吊車，吊出頂管設(shè)備。頂管工作井位于快車道下方，采用水泥石屑進(jìn)行回填，回填完成后對吊裝預(yù)制蓋板進(jìn)行封堵，封堵完成后恢復(fù)道路路面，開放交通。

2.3頂管技術(shù)造價(jià)分析

按照設(shè)計(jì)招標(biāo)圖紙方案，采用泥水平衡頂管工藝編制施工招標(biāo)清單，經(jīng)公開招標(biāo)后確定的造價(jià)進(jìn)行分析。最終確定建設(shè)頂管工作、接收井各3座，頂進(jìn)管道直徑為DN800mm，管道材質(zhì)為內(nèi)外防腐螺旋焊接鋼管，頂進(jìn)長度為706.8m。針對頂管工程進(jìn)行造價(jià)分析，頂管工作井造價(jià)為446.77萬元，接收井造價(jià)為128.48萬元，管道頂進(jìn)造價(jià)為194.61萬元，合計(jì)769.86萬元。經(jīng)過分析，造價(jià)指標(biāo)約為10892元/延長米，此造價(jià)未考慮降排水及臨設(shè)等措施費(fèi)。

3定向鉆托管施工技術(shù)

定向鉆施工技術(shù)，能夠進(jìn)行有工作坑水平定向鉆進(jìn)回托布管和無工作坑下臥式定向鉆進(jìn)回托布管，適用于直徑100～1200mm的鋼管、PE管、MPP管等，地質(zhì)情況適用于天然土、素土、回填土、雜填土、軟質(zhì)巖、硬質(zhì)巖等[3]。本文對有工作坑水平定向鉆進(jìn)的工藝進(jìn)行研究，施工順序：打設(shè)支護(hù)樁并開挖工作坑→定向鉆機(jī)安裝→定向鉆孔→擴(kuò)孔→回托布置管道→拆除機(jī)械設(shè)備→拔出支護(hù)樁→回填工作坑。

3.1工作坑施工經(jīng)過

論證分析，設(shè)置2座工作井、2座接收井。經(jīng)過土壓力計(jì)算，確定采用打設(shè)12.0mⅣ型拉森鋼板樁的方式進(jìn)行支護(hù)。拉森鋼板樁[4]支護(hù)主要有施工速度快、節(jié)約空間、對周邊環(huán)境影響小、工序簡單等優(yōu)點(diǎn)。采用拉森鋼板樁進(jìn)行工作坑支護(hù)，首先需進(jìn)行定位放線，然后打樁機(jī)進(jìn)場。選用EX400液壓打樁機(jī)，采用單根逐根打入法施工。打樁前應(yīng)對每根鋼板樁進(jìn)行刷油檢查，存在瑕疵的樁體不得使用。打樁過程中隨時(shí)測量樁體的傾斜度，并控制在規(guī)范要求范圍內(nèi)。拉森鋼板樁支護(hù)完成后進(jìn)行工作坑開挖，第一層土方開挖完成后，設(shè)置鋼支撐及鋼圍檁，防止樁身傾斜。逐層向下開挖，并做好基坑排水工作。根據(jù)拉管管道高程確定工作坑深度，并在工作坑內(nèi)設(shè)置相應(yīng)大小的集水坑，采用泥漿泵進(jìn)行基坑排水。開挖完成后，處理工作坑底部較軟土質(zhì)。因定向鉆托長度長，所需要的機(jī)械拉力較大，定向鉆機(jī)需要固定在混凝土基礎(chǔ)上?；炷粱A(chǔ)采用C20混凝土進(jìn)行澆筑，厚20cm，內(nèi)配雙層雙向?12鋼筋。

3.2定向鉆施工

首先進(jìn)行導(dǎo)向孔鉆進(jìn)軌跡設(shè)計(jì)，即根據(jù)管線設(shè)計(jì)剖面圖進(jìn)行導(dǎo)向孔最佳線路設(shè)計(jì)，各種既有管線距離應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求?；娱_挖完成且平基混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，采用120t吊車吊裝定向鉆機(jī)下坑。定向鉆設(shè)備安裝就位后，首先進(jìn)行導(dǎo)向孔鉆進(jìn)，導(dǎo)向桿起始鉆進(jìn)高度應(yīng)略高于管道設(shè)計(jì)中心線位置。將定位發(fā)射機(jī)安裝在導(dǎo)向鉆頭中，通過鉆頭內(nèi)的傳感器發(fā)射信號至地面接收器，接收器顯示其運(yùn)行深度、鉆孔角度、鉆頭溫度、鴨嘴邊的面向角度等數(shù)據(jù)。操作員將測量數(shù)據(jù)與既定的鉆孔設(shè)計(jì)軌跡進(jìn)行比對后，及時(shí)判斷并調(diào)整鉆孔線路，保證鉆孔線路與設(shè)計(jì)軌跡一致。根據(jù)規(guī)范要求，選用直徑為1200mm的刮刀式擴(kuò)孔器，為設(shè)計(jì)管道直徑的1.5倍[5]。為保證擴(kuò)孔安全順利地完成，需要保證護(hù)壁泥漿流動(dòng)順暢且充滿整個(gè)空隙。泥漿制作采用DDW-350定向鉆機(jī)自用的攪拌和泵送系統(tǒng)，泥漿材料采用膨潤土、聚合物和水進(jìn)行混合制備。擴(kuò)孔完成后，進(jìn)行管道回托施工。準(zhǔn)備鋼制管道，保證回托管道一次成型回托，單根9.0m長管道需預(yù)先完成焊接連接。組裝回拖支撐，回托支架采用砂包進(jìn)行鋪設(shè)，每間隔20.0m放置1個(gè)砂包。拉管回拖結(jié)束后，為了防止地面沉降，定向鉆空隙內(nèi)需要選用水泥漿對孔內(nèi)注漿進(jìn)行加固。注漿管選用2根直徑25mm的鋼花管，與主管道同時(shí)拉入土中。完成回托布管后，定向鉆機(jī)遷移至終點(diǎn)工作坑，反向回托注漿管，邊回托邊注漿，每回拽6.0m，就采用高壓注漿機(jī)注入1∶1的水泥粉煤灰漿液，直至漿液完全充填鋼管間隙。注漿過程中應(yīng)保持不間斷注漿直至完成，防止?jié){液流出，當(dāng)出現(xiàn)縫隙時(shí)，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充注漿加固。在注漿及定向鉆托管施工完成后，吊出鉆機(jī)，拔出拉森鋼板樁，回填工作坑。

3.3定向鉆托管技術(shù)造價(jià)分析

按照經(jīng)過論證的實(shí)施方案，設(shè)置定向鉆工作坑2座，定向鉆接收坑2座，定向鉆托管道直徑為DN800mm，管道材質(zhì)為內(nèi)外防腐螺旋焊接鋼管，施工長度為706.8m。針對定向鉆托工藝進(jìn)行造價(jià)分析，因定向鉆無合同清單單價(jià)，按照合同約定套用《山東省市政工程消耗量定額》SDA1-31-2016，人工費(fèi)及其他取費(fèi)均按照濟(jì)南市2021年相關(guān)規(guī)定計(jì)取，鋼管管材費(fèi)用采用原合同單價(jià)。因此，頂管工作井造價(jià)為46.02萬元，接收井造價(jià)為31.86萬元，管道頂進(jìn)造價(jià)為237.28萬元，合計(jì)315.16萬元。經(jīng)過分析，造價(jià)指標(biāo)約為4458元/延長米，此造價(jià)未考慮降排水及臨設(shè)等措施費(fèi)。

4結(jié)語

通過研究頂管與定向鉆托管技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，經(jīng)技術(shù)對比分析發(fā)現(xiàn)，在地質(zhì)情況允許的條件下，兩種施工技術(shù)均能解決水利管道工程在主城區(qū)內(nèi)施工時(shí)無法大范圍開挖的問題，可以大幅減少施工過程中對既有建筑物、道路、地層、交通疏導(dǎo)組織的影響。但通過造價(jià)對比分析，頂管工施工技術(shù)較定向鉆托管技術(shù)造價(jià)偏高，主要原因?yàn)轫敼芄ぷ骶┕るy度大，頂管機(jī)械設(shè)備及勞務(wù)市場價(jià)格高。隨著定向鉆托管技術(shù)的迅速發(fā)展，已經(jīng)可以開展大口徑的管道施工，且具有單次施工長度長、市場價(jià)格低、施工速度快等特點(diǎn)，在降低工程造價(jià)、節(jié)約投資、縮短工期等方面起到重要作用。

［參考文獻(xiàn)］

［1］侯慶雷，王江峰.南水北調(diào)配套工程頂管施工技術(shù)研究［J］.華北水利水電大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，36（1）：21-24.

［2］達(dá)云玲.頂管施工技術(shù)在長距離水利管道工程中的應(yīng)用研究［J］.黑龍江水利科技，2019，47（7）：138-140.

［3］梅英軍.水平定向鉆進(jìn)技術(shù)在市政供水管道施工中的應(yīng)用分析［J］.住宅與房地產(chǎn)，2019（24）：188.

［4］陳吉亮，孫源，何青.拉森鋼板樁在防河防洪堤工程中的應(yīng)用［J］.山東水利，2022（3）：29-30.

［5］朱萬濤.水平定向鉆工藝在余莊水庫輸水設(shè)施工程中的應(yīng)用［J］.大壩與安全，2022（2）：58-60.

作者：劉洪君 單位：中正信造價(jià)咨詢有限公司