蘇戰(zhàn)軍

(浙江省水電建筑安裝有限公司，浙江杭州 310051)

垂直頂升法在水利工程中的施工應(yīng)用

蘇戰(zhàn)軍

(浙江省水電建筑安裝有限公司，浙江杭州 310051)

杭州市閑林水庫(kù)樞紐大刀沙泵站工程輸水管道出口段為豎直鋼管，鋼管出口接至正在運(yùn)行中的城市供水水庫(kù)。為盡可能地減少對(duì)水庫(kù)運(yùn)行以及水質(zhì)的影響，采用垂直頂升法施工。垂直頂升法具有施工工期短、對(duì)地表環(huán)境影響微小等特點(diǎn)。該工法在工程中的應(yīng)用使得該工程獲得了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

垂直頂升法;垂直頂管;施工應(yīng)用

垂直頂升法，亦稱(chēng)垂直頂管施工技術(shù)，是指在已建好的隧道(或管道)內(nèi)，利用液壓頂進(jìn)機(jī)械設(shè)備，將豎直管道向上頂出，穿破土層的施工技術(shù)。設(shè)于水中管道出口的施工，傳統(tǒng)常采用筑島沉井、浮運(yùn)沉井、圍堰沉井等施工法，不僅工程費(fèi)用大，而且受水浪影響，工期較長(zhǎng);而采用垂直頂升法施工，受水浪影響小，近乎“全天候”施工，從而降低工程費(fèi)用，縮短了工期。

1 工程概述

杭州市閑林水庫(kù)樞紐大刀沙泵站工程位于杭州市西湖區(qū)，取水流量26m3/s，共布置4臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)容量4480kW，工程規(guī)模為中型。該工程由泵站、輸水管道、附屬建筑物等組成。輸水管道主管包括長(zhǎng)486.86m管徑3500mm的鋼筋混凝土管、長(zhǎng)106.60m管徑3400mm的鋼管，出口段為6根管徑1400mm的豎直鋼管。豎直鋼管鋼板壁厚 20mm，管頂標(biāo)高為－5.250m，管高5.874m，豎管間中心距3300mm。豎直鋼管出口為正常運(yùn)行中的城市供水水庫(kù)，為盡可能減少施工對(duì)水庫(kù)運(yùn)行以及水質(zhì)的影響，經(jīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，決定采用垂直頂升法施工。

2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)設(shè)計(jì)勘察資料，豎直鋼管施工區(qū)域地層自上

而下分別為:素填土層、黏質(zhì)粉土層、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層、含礫粉質(zhì)黏土層、砂礫石層。豎直鋼管布置區(qū)段位于砂礫石層之上，穿越土層以含礫砂粉質(zhì)黏土層為主，工程地質(zhì)條件相對(duì)較好，但比較容易產(chǎn)生流沙。場(chǎng)區(qū)淺層存在地下水，屬孔隙潛水，其地下水位受大氣降水和地表徑流補(bǔ)給影響，水位年變幅度小。

3 施工工藝流程

單根豎直鋼管垂直頂升法施工的工藝流程為:豎直鋼管加固、頂升區(qū)水平鋼管及地基加固→頂升裝置就位→將第一節(jié)管節(jié)與頂蓋連接、在管節(jié)周?chē)O(shè)置止水裝置→頂升第一節(jié)→第一節(jié)到位后，固定管節(jié)，并設(shè)防回落措施→第二節(jié)及之后管節(jié)依次接入、依次頂升。

當(dāng)一根豎管的最后一個(gè)管節(jié)頂升結(jié)束后，將頂升裝置移到下一根豎管部位，進(jìn)行下一根豎管的施工。全部豎管施工完成以后，拆除頂升裝置。

4 施工工藝

4.1 鋼管加固

在豎管內(nèi)部設(shè)環(huán)肋板、縱肋板加固，肋板板厚24mm、板高240mm;環(huán)肋板，沿管縱向每隔400mm設(shè)一道;縱肋板，斜30°布置，沿管環(huán)向共布置12道。頂升開(kāi)口部分，采用環(huán)梁加固法，環(huán)梁高度358～650mm，寬度180mm，環(huán)梁主材為20mm厚鋼板。

4.2 頂升區(qū)水平鋼管及地基加固

在頂升區(qū)下方的水平鋼管內(nèi)部設(shè)環(huán)肋板、縱肋板加固，肋板板厚24mm，板高240mm;環(huán)肋板，沿管縱向每隔1.07m設(shè)一道;縱肋板，斜30°布置，沿管環(huán)向共布置12道。

水平鋼管下方地基采用劈裂注漿加固，加固范圍角度為底部150°。注漿孔布置，沿縱向每5m設(shè)1排，每排沿環(huán)向均勻布孔3只，孔深3.5m。注漿漿液采用P·O32.5普通水泥配置，水灰比0.5∶1，水泥用量150kg/m3，漿液初凝時(shí)間1～2h，漿液注入率20%。注漿順序先下后上。注漿過(guò)程中采用水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)水平管道，以防注漿時(shí)管道上抬變形。

4.3 頂升裝置布置

頂升裝置主要有:?頂力支座平臺(tái)，包括龍門(mén)撐、龍門(mén)撐底座、直頂架等，主材為槽鋼、鋼板，焊接而成;?100t千斤頂，行程400mm，配KE30油泵車(chē)帶動(dòng)。

頂升裝置布置如下圖所示。

頂升裝置布置圖(環(huán)向視圖)

4.4 頂升裝置的應(yīng)力擴(kuò)散設(shè)置

在水平鋼管的底部鋪設(shè)粗砂，在砂子上面放置底座擴(kuò)散塊，將垂直頂升用的4個(gè)千斤頂放置于底座擴(kuò)散塊上，使垂直頂升的反力均勻擴(kuò)散。

4.5 止水結(jié)構(gòu)設(shè)置

設(shè)2道遇水膨脹止水橡膠圈，斷面為圓形，直徑52mm。止水圈的上下方采用20mm厚鋼板固定，防止施工中止水圈發(fā)生移動(dòng)而失效。

4.6 頂升操作

頂升時(shí)，先檢查頂升底座安裝偏差情況，確保底座平面與頂管軸線(xiàn)垂直。采用水準(zhǔn)尺及鉛錘檢查、校正底座的水平度。確認(rèn)無(wú)誤后，開(kāi)動(dòng)油泵車(chē)，進(jìn)行頂升。

上一節(jié)管節(jié)頂升到位后，固定管節(jié)，設(shè)好防回落措施，下降頂升底座，將小車(chē)運(yùn)送來(lái)的下一節(jié)管節(jié)拼接至上一節(jié)管節(jié)，拼接完成后，安裝調(diào)整底座，頂升管節(jié)。如此循環(huán)，直至所有管節(jié)頂升完畢。

管節(jié)間拼接采用焊接，頂升施工完成后，按設(shè)計(jì)要求對(duì)焊接處進(jìn)行除銹防腐處理。焊接過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量煙霧，開(kāi)動(dòng)通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，保證焊接現(xiàn)場(chǎng)空氣流通、新鮮。

4.7 頂升過(guò)程中的測(cè)量

頂升管節(jié)垂直度，采用在豎管悶板中央吊垂球進(jìn)行測(cè)量核驗(yàn)。頂升管頂標(biāo)高，通過(guò)管底標(biāo)高測(cè)量、頂升進(jìn)尺進(jìn)行推算，確保管頂標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。

4.8 頂升垂直度的糾偏

在豎管頂升時(shí)，如發(fā)生偏差，通過(guò)調(diào)整頂升千斤頂?shù)暮狭χ行奈恢眠M(jìn)行糾偏。具體做法是:在發(fā)現(xiàn)偏差后，調(diào)節(jié)1～2只千斤頂行程，從而改變千斤頂合力中心位置。施工過(guò)程多加測(cè)量，一旦發(fā)現(xiàn)偏差立即糾偏，否則將增加糾偏的難度。

4.9 頂升完成后的固定焊接

豎管全部管節(jié)頂升完畢后，在止水軋?zhí)m的環(huán)板、原預(yù)留管的環(huán)板之間(其間隙為2cm)，繞1圈φ20圓鋼，焊接。鋼板底部與止水軋?zhí)m之間，用20mm厚環(huán)板進(jìn)行焊接。

4.10 頂升過(guò)程的安全監(jiān)測(cè)

業(yè)主方委托第三方專(zhuān)業(yè)檢測(cè)單位對(duì)頂升部位的地表及周邊建筑物進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，以掌握頂升過(guò)程的安全狀態(tài)和對(duì)周?chē)h(huán)境的影響程度，確保頂升施工的順利頂進(jìn)，在出現(xiàn)異常情況下及時(shí)反饋以便處理。

5 施工效果

5.1 頂升作業(yè)時(shí)間符合合同工期要求

2010年5月29日開(kāi)始進(jìn)行頂升施工準(zhǔn)備，6月5日開(kāi)始頂升第1根豎管，6月22日6根豎管全部頂升完畢，總歷時(shí)25d。其中正式頂升期為18d，平均每根豎管施工時(shí)間3d。施工速度快，工期短，符合合同工期要求。

5.2 對(duì)水庫(kù)運(yùn)行、水庫(kù)水質(zhì)的影響微小

頂升施工期間，對(duì)水庫(kù)庫(kù)底的擾動(dòng)小，不影響水庫(kù)的正常運(yùn)行，對(duì)水質(zhì)影響微乎其微，符合業(yè)主、設(shè)計(jì)的要求。

5.3 頂升區(qū)水平鋼管及地基加固效果好

頂升施工期間，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，水平管無(wú)變形、亦無(wú)明顯沉降，符合設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)對(duì)水平鋼管的沉降警戒值為:累計(jì)沉降為20mm，沉降速率為3mm/d(連續(xù)3d)。

5.4 對(duì)周邊地表、建筑物的影響微小

設(shè)計(jì)對(duì)周邊地表、建筑物的沉降警戒值為:累計(jì)沉降為30mm，沉降速率為3mm/d(連續(xù)3d)。頂升施工期間，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，周邊地表、建筑物無(wú)明顯沉降，符合設(shè)計(jì)要求。

5.5 頂升止水結(jié)構(gòu)設(shè)置效果好

頂升施工期間，6根豎管均未出現(xiàn)漏水、滲水現(xiàn)象，止水結(jié)構(gòu)設(shè)置滿(mǎn)足要求。

5.6 豎直鋼管加固效果好

頂升施工期間，6根豎管均無(wú)變形，豎直鋼管加固設(shè)置滿(mǎn)足要求。

5.7 頂升裝置的設(shè)置效果好

本工程設(shè)置4只100t千斤頂進(jìn)行頂升推進(jìn)，頂升過(guò)程未覺(jué)察有頂升困難現(xiàn)象，頂升裝置設(shè)置滿(mǎn)足要求。

6 結(jié) 語(yǔ)

垂直頂升法在電力工程、市政工程中應(yīng)用較多，但在水利工程中應(yīng)用較少。本文通過(guò)介紹垂直頂升法在水利工程中的施工應(yīng)用實(shí)例，驗(yàn)證了其施工工期短、對(duì)地表環(huán)境影響微小等特點(diǎn)，供類(lèi)似工程參考。

［1］《頂管施工技術(shù)及驗(yàn)收規(guī)范》編委會(huì)．頂管施工技術(shù)及驗(yàn)收規(guī)范(試行)［M］．北京:人民交通出版社，2007．

［2］馬保松，D．Stein，蔣國(guó)盛，等．頂管和微型隧道技術(shù)［M］．北京:人民交通出版社，2004．

［3］中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部．GB 50268—2008給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009．

［4］葛春輝．頂管工程設(shè)計(jì)與施工［M］．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012．

［5］余彬泉，陳傳燦．頂管施工技術(shù)［M］．北京:人民交通出版社，1998．

［6］葛金科，沈水龍，許燁霜．現(xiàn)代頂管施工技術(shù)及工程實(shí)例［M］．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009．

Construction application of vertical jack-up method in water conservancy project

SU Zhanjun
(Zhejiang Hydropower Construction and Installation Co.，Ltd.，Hangzhou 310051，China)

Hangzhou Xianlin Reservoir Hub Dadaosha Pump Station water pipe outlet section is made of vertical steel pipe．Outlets of pipelines are connected to urban water supply reservoir under operation．Vertical jack-up method is adopted for construction in order to minimize influence on reservoir operation and water quality．Vertical jack-up method is characterized by short construction period，tiny influence on surface environment，etc．Good social and economic benefits have been obtained by applying the method in the project．

vertical jack-up method;vertical pipe jacking;construction application

TV675

A

1005-4774(2015)05-0019-03