垂直顶管施工要点探讨
摘要：在实际工程中，垂直顶管管径一般不大于1m。

本工程采用1，4m的管径，并在本工程中成功的运用。

很多方面值得借鉴。

关键词：垂直顼管工程运用
一、工程概况
大刀沙泵站是闲林水库枢纽工程的一部分，大刀沙泵站的任务是将符合饮用水标准的钱塘江水抽入珊瑚沙水库蓄淡抗咸，二是突发事故或者咸潮入侵时，将闲林水库放至沉沙调节池之水加压送至珊瑚沙水库。

大刀沙泵站取水规模26m3／s，共布置四台水泵电动机组，总装机容量4320kw。

取水建筑物段从钱塘江取水自流至取水池。

输水建筑物段从取水池通过泵站加压至珊瑚沙水库，水平输水管道顶至珊瑚沙水库底面下6m后，采用垂直顶升1.4m钢管的方法，顶出珊瑚沙库底。

二、工程设计
大刀沙泵站工程输水管道顶标高为0。

珊瑚沙水库库底标高为6m，经设计，两者连接采用垂直顶升6支管径为1，4m钢管的方案，钢管壁厚δ=20mm，竖管中心距L＝3300mm，竖管环肋板240×240@400mm，每二节竖管的加固范围为8600ram，纵肋板240×24.12@30°。

竖管顶升时用槽钢钢板烧焊成竖管顶力支座平台，顶升油缸有4只100吨的双作用千斤顶。

行程400mm，通过KE30油泵车进行顶升。

：幻始顶升时，由于土体压缩后而产生的反力，会引起油缸退回时管节下落，前几节管节每节提升完毕后采用固定装置将管节固定。

管节运输采用自制小车人工推行。

根据地质资料，该段0-6m地质结构为粉质沙土。

三、垂直顶升顶力计算
以顶升高度6米计算：
最大顶力F=FI+F2(F1为正面阻力；F2为管外壁摩擦力)F1=Hγtg(45°+φ/2)π(D ／4)×2φ小粉质沙土取180D闷板直径为1 544米H为顶升高度取6米γ土的容重取19KN／m3F1=6x19×(tg54°)2×1.5442×π／4=404KNF2=πdLff单位摩擦力取18KN/22F2=π×1.44×6×18=488KNF=F1+F2=404+488=892KN因为未算上土体压缩后的反力，故F1取1.5的系数F=404×1.5+488=1094KN
四、管节顶升
在施工前先对珊瑚沙水库库底标高进行测量，计算出垂直顶管每支所需长度。

根据测量和计算，本工程每支长度为6.6m(高出库底0.6m)。

受水平输水管道的直径(3.5m)、顶升设备底座、焊接等加工的影响，每支顶管分6节。

即每节长1.1m。

管节和闷盖都在专业生产工厂统一制作，制作完成后运至工地现场。

开始先安装好顶升千斤顶底座，底座安装时，其平面要与顶管轴线垂直，可用水准尺及铅锤校正安装的顶管底座的水平及垂直度。

焊接采用c02气体保护焊，当焊接完毕后割除临时固定板，按照预计要求进行焊缝除锈防腐，然后进行顶升。

初始顶升时，由于土体压缩后而产生的反力，会引起油缸退回和管节下落，前几节管节每节提升完毕后采用固定装置将管节固定，直至反力与摩擦力平衡。

管段的制作及焊接：用于垂直顶升的管段，在制作时要求断面平直，其直径的偏差小于3mm。

钢管的剖口为30°单面剖。

采用单面焊接双面成型，管段焊接后，将焊渣磨平，以防破坏止水橡胶圈，引起泄漏。

垂直顶升管段制作时，要求端面平直，其直径的偏差小于3mm。

五、竖管顶升时垂直度和标高的测量
竖管顶升的垂直度采用在竖管闷板中央吊垂球进行测量。

其顶升顶标高控制可以先测量最后一节的钢管底标高，最后留置长度为止水轧兰底部50mm，然后确定所需顶升的总长度。

六、竖管顶升的纠偏
本工程每次顶升共用4只千斤顶，在竖管顶升时，如发生偏差，可采用调整顶升千斤顶的合力中心来进行纠偏。

其具体做法是，在发现偏差后，采用一只或者两只千斤顶行程调节来进行。

需要注意的是，在顶升过程中，要加强测量，及时发现偏差，必须做到纠偏在一开始发生时就进行。

七、顶升时的管道通风
在垂直顶升钢管焊接时，会产生大量烟雾，因此需要在水平输水管道内安装通风设备，进行通风，以保证施工人员的身体健康。

八、竖管顶升完成后的固定焊接
竖管顶升完毕后，不拆除止水轧兰，止水轧兰的环板与原预留管管的环板焊接，其间隙为2em。

可采用绕一圈φ20圆钢进行焊接，钢板底部与止水轧兰之间用8=20mm环板进行焊接。

九、垂直顶升施工支架应力扩散方案和垂直顶升下方基础加固施工方案
在垂直顶升下方的水平钢管上每隔 1.07米做一道环形肋板，钢板厚度为2.4cm。

沿环形肋板焊接纵肋板。

在水平钢管的底部用粗砂平铺，在砂子上面垫底座扩散块，将垂直顶升用的四个千斤顶放置于底座扩散块上。

垂直顶升的反力均匀扩散。

在竖管顶升前为了加强竖管顶升处的地基承载力，应按设计要求对竖管顶升处的水平输水管道底部进行加固。

注浆时采用水准仪观察以防注浆时管道上抬变形。

注浆顺序先下后上。

经监测。

在垂直顶管施工过程中没有发现水平管的沉降问题，因此劈裂注浆加固下方土体的效果是明显的。

十、闷盖拆除和喷头格栅的安装
由于珊瑚沙水库每天要为70％的杭州市人民提供水源，不能排，空水库，即本工程竖直顶管的实施都在水库正常水位下实施。

由于缺少实际施工经验，未考虑闷盖拆除的难度，由于水压的作用，1.4m直径闷盖上的水压力达4吨。

潜水人员拧除螺丝后，无法打开闷盖。

本工程水平管道在实施完成后需进行水压试验，刚好可以与闷盖上的水压力平衡，刚好解决了该问题，顺利把闷盖拆除和安装了喷头格栅。

此处建议在加工闷盖时可以在闷盖顶部设一螺丝孔，拧除后，用于注水，可以解决这一问题。

参考文献：
1.杭州市水利水电勘测设计院《闲林水库一大刀沙泵站工程珊瑚沙水库方案》
2.杭州市大刀沙泵站工程地质勘察报告
3.中国建设协会标准《给排水工程顶管技术规程》
4.《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
5.《给排水管道工程施工质量及验收规范》50268-2008
6.上海市标准《市政排水工程及验收规程》DBJ-08-220-96。