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頂管在水利取水工程中的應(yīng)用

文檔作者：賴真義文檔來(lái)源：廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年06月07日
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第54卷第2期
2018年2月
甘肅水利水電技術(shù)
GANSU WATER尉隅DURCES ANDHYDROPOWER TECⅡNOLOGY
V01．54．No．2
Feb．．2018
DOl：10．19645／j．issn2095—0144．2018．02．0012．
頂管在水利取水工程中的應(yīng)用
賴真義
(廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州510635)
摘要：頂管法施工技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)于一些施工時(shí)存在地質(zhì)斷層、庫(kù)區(qū)水位高、圍巖不穩(wěn)定等施
工條件限制大的有壓隧洞取水工程，采用頂管法進(jìn)行施工對(duì)于解決工程中所遇的難點(diǎn)有良好的效果。結(jié)合工程實(shí)例，介
紹了頂管法的應(yīng)用及相關(guān)設(shè)計(jì)過(guò)程，對(duì)于同類型工程具有很大的可參考性。
關(guān)鍵詞：頂管；地質(zhì)斷層；庫(kù)區(qū)水位高；圍巖不穩(wěn)定
中圖分類號(hào)：Tv674；Tv52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095一0144(2018)02一0046—04
1 工程概況
河源市區(qū)水源工程是以生活用水、生產(chǎn)用水為
主的城區(qū)供水工程。本工程是河源市十項(xiàng)民心工程
之一。工程輸水規(guī)模為64萬(wàn)m3／d。新豐江水庫(kù)原水
自取水口進(jìn)人取水隧洞，取水口設(shè)一座單孔取水
閘，閘孔尺寸為3．0 m×3．6 m(寬×高)，設(shè)計(jì)運(yùn)行
水位為116．00 m，閘底板高程為86．20 m，設(shè)計(jì)運(yùn)行
水深29．80 m，取水隧洞全長(zhǎng)l 788 m，洞徑3 600
mm，為圓形有壓過(guò)水隧洞。隧洞出口接入主干管，主
干管長(zhǎng)588 m，沿著桂山公路一側(cè)布置，管徑為DⅣ
3 600 mm；主干管末端接入分水口，分水口位于緊
靠南水廠的桂山大道。分水口至北水廠管線，為北
支管；至南水廠管線，為南支管。
由于供水對(duì)象河源市屬大城市，重要性屬于
“重要”。同時(shí)，隧洞取水口在水庫(kù)內(nèi)，新豐江水庫(kù)屬
I等大(1)型工程，取水口為大壩外獨(dú)立建筑物，按
照供水工程進(jìn)水口重要性屬于“重要”。因此本工程
等別為Ⅱ等，工程規(guī)模為大(2)型，建筑物級(jí)別為2
級(jí)。
2取水口工程地質(zhì)
2．1 地質(zhì)分類
根據(jù)對(duì)應(yīng)地質(zhì)鉆孔，取水隧洞進(jìn)口段圍巖為全
風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，局部穿越中風(fēng)化、微風(fēng)
化花崗巖、孤石；地質(zhì)復(fù)雜多變、軟硬夾雜交替。表
層有2—3 m厚的坡積層粉質(zhì)黏土；進(jìn)口處有5條
斷層通過(guò)，寬度為o．5～3 m不等，影響帶寬為2。4
m，擠壓破碎，石英脈充填，膠結(jié)較差，延伸較長(zhǎng)；其
中3條斷層與隧洞軸線交角較小，對(duì)隧洞進(jìn)口工程
地質(zhì)條件影響較大。取水隧洞進(jìn)口段圍巖穩(wěn)定性差，
抗沖刷能力弱，圍巖等級(jí)為V類。
2．2水文地質(zhì)條件
取水隧洞內(nèi)地下水以基巖裂隙水為主，少部分
為孑L隙性潛水?；鶐r裂隙水賦存于各種基巖裂隙之
中，巖體主要通過(guò)斷層、裂隙儲(chǔ)存和導(dǎo)送地下水。沖
溝底部基巖裂隙中常有少量水滲出，基巖面潮濕。地
下水的補(bǔ)給來(lái)源以大氣降水為主，水位隨季節(jié)的變
化而變化。由于受到裂隙和斷層的控制，基巖裂隙含
水不均，局部具微承壓現(xiàn)象。
3取水口段隧洞方案比選
3_1 施工條件
由于取水口受新豐江庫(kù)區(qū)控制影響，根據(jù)施工
進(jìn)度安排，取水口段施工宜安排全年施工。故取水
口施工水位為5年一遇全年最高庫(kù)水位113．0 m。
取水口閘室(閘室進(jìn)口樁號(hào)0+005．000)閘底高程
86．20 m，施工豎井(施工豎井出口樁號(hào)0+089．250)
井底高程85．69 m。取水閘至施工豎井距離84．25
m，兩者連接隧洞長(zhǎng)度73．0 m。取水閘采用灌注樁
地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)已施工完畢，施工豎井于施工
0+089．250之后隧洞時(shí)先前施工完畢。平面布置如
圖1所示。
收稿日期：2018—02—07
作者簡(jiǎn)介：賴真義(1986一)，男，廣東梅州人，工程師，學(xué)士，主要從事水利工程設(shè)計(jì)，E—mail：lai．zy@gpdiwe．com。
·46·
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
第2期賴真義：頂管在水利取水工程中的應(yīng)用第54卷
圖1 取水口O+005．000～O+089．250段平面布置
3．2方案對(duì)比
由于取水口0+005．000～0+089．250段工程特
殊及地質(zhì)條件復(fù)雜，施工時(shí)庫(kù)區(qū)水深較高，達(dá)26．80
m，為確保取水口段隧道施工的安全性和穩(wěn)定性，必
須采取可靠的安全技術(shù)方案。若按常規(guī)開(kāi)挖、支護(hù)
方法施工，施工過(guò)程中將面臨突水的施工風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)
施工方法復(fù)雜并且施工進(jìn)度慢。因此主要從安全、
進(jìn)度、投資三方面對(duì)各方案經(jīng)行對(duì)比。
方案一：常規(guī)隧洞開(kāi)挖。該方案采用新奧法施
工，隧洞開(kāi)挖臨時(shí)支護(hù)后用筑模臺(tái)車進(jìn)行砼襯砌。
安全上，若不采取有效的防滲措施，開(kāi)挖后裂隙水帶
走裂隙里的泥砂，并在水庫(kù)水壓力的作用下，裂隙就
變成流水通道，水庫(kù)水大量涌入開(kāi)挖隧洞，易發(fā)生涌
水和隧洞塌方，出現(xiàn)突水事故，安全風(fēng)險(xiǎn)很大；進(jìn)度
上，該段施工地質(zhì)斷層多，滲水量大或遇孤石等，為
盡可能確保安全，只能采取短進(jìn)尺和及時(shí)初期支護(hù)，
平均每天進(jìn)尺30—40 cm，進(jìn)度緩慢；投資上，需增
加管棚或超前預(yù)支護(hù)等措施。
方案二：灌注樁連續(xù)墻加固。該方案先采用灌
注樁連續(xù)墻加固隧洞兩側(cè)后再進(jìn)行隧洞開(kāi)挖施工
(新奧法)。安全上，由于增加了灌注樁連續(xù)墻具有
很好的防滲效果，能有效控制突水風(fēng)險(xiǎn)，與方案一相
比，安全風(fēng)險(xiǎn)降低很多。施工安全風(fēng)險(xiǎn)為中等；進(jìn)度
上，由于灌注樁連續(xù)墻防滲效果好結(jié)構(gòu)性強(qiáng)，施工速
度略快于方案一，但灌注樁連續(xù)墻占用施工工期。
投資上，由于灌注樁連續(xù)墻費(fèi)用大，故該方案投資較
大。
方案三：泥水平衡頂管。該方案以施工豎井作
為工作井，取水閘作為接收井，采用泥水平衡式頂
管，管材采用鋼管。安全上，使用泥水平衡頂管，可
有效解決滲水和坍塌的問(wèn)題，有效避免發(fā)生突水等
事故。對(duì)比方案一及方案二可有效降低安全風(fēng)險(xiǎn)，
安全風(fēng)險(xiǎn)為極??；進(jìn)度上，正常每天進(jìn)尺大于3 m，
但因地質(zhì)因素或施工過(guò)程遇孤石造成刀盤磨損嚴(yán)
重時(shí)，存在刀盤難于更換問(wèn)題。投資上，費(fèi)用比方案
一稍高。
方案四：鋼管作為內(nèi)襯開(kāi)挖。該方案先采用旋噴
樁在隧洞兩側(cè)形成止水帷幕后再進(jìn)行隧洞開(kāi)挖施
工。安全上，該段隧洞處于斷層破碎帶(采取鋼管襯
砌)，由于仍需采用新奧法進(jìn)行施工。雖然采取了帷
幕止水，但在隧洞掌子面開(kāi)挖作業(yè)至巖層破碎帶時(shí)，
發(fā)生塌方事故的可能性依然存在。故該方案僅比方
案一安全。進(jìn)度上，進(jìn)度比方案三慢。投資上，費(fèi)用比
方案三稍高。
方案五：手掘式頂管。該方案工作井、接收井布
置及管材與方案三一致，采用手掘式頂管。將工具管
端頭用鋼板縱橫劃分成9個(gè)網(wǎng)格，9個(gè)網(wǎng)格獨(dú)立開(kāi)
挖。工具管端頭制作時(shí)，每格加上門邊，并設(shè)9個(gè)封
門，如發(fā)生滲水等現(xiàn)象，可將封門關(guān)上，并可通過(guò)封
門的預(yù)留孑L進(jìn)行注漿加固。工具管端頭網(wǎng)格劃分如
·47·
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2018年第2期甘肅水利水電技術(shù)第54卷
圖2所示。安全上，在施工開(kāi)挖時(shí)，先開(kāi)挖第1—8
區(qū)，最后開(kāi)挖第9區(qū)?？梢杂行Ы鉀Q孤石、開(kāi)挖過(guò)程
中出現(xiàn)滲水和坍塌的問(wèn)題，避免發(fā)生突水等事故。
對(duì)比方案一及方案二可有效降低安全風(fēng)險(xiǎn)，安全風(fēng)
險(xiǎn)為較?。贿M(jìn)度上，每天進(jìn)尺大于3 m，略慢與方案
三。投資上，費(fèi)用較其他方案為最少。
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2 9 6
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圖2工具管端頭網(wǎng)格劃分
通過(guò)以上對(duì)比，從安全、進(jìn)度、投資三方面綜合
考慮，方案五為最佳方案。因此該段施工采用手掘
式頂管方案。
140
130
120
110
E
犁100
齷
90
80
70
60
4頂管設(shè)計(jì)
4．1 取水口段頂管具體方案
頂筆箍工以隧慟缸[豎井(豎井電已哥癌號(hào)：0+093750)
作為工作井，取水閘(取水閘中心樁號(hào)：O+011．ooo)
作為接收井進(jìn)行頂進(jìn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，頂管總長(zhǎng)度為
73．80 m，頂進(jìn)坡度為0．70％，頂管采用DⅣ3600鋼
管，壁厚為40 mm，管材采用Q235B。因隧洞施工豎
井作為頂管工作井工作空間有所限制，故頂管管節(jié)
長(zhǎng)度定為4 m。鋼管的外防腐設(shè)計(jì)采用環(huán)氧玻璃鱗
片涂料，干膜厚度為O．6 mm；內(nèi)防腐設(shè)計(jì)采用環(huán)氧
飲水涂料，干膜厚度為0．3 mm。頂管施工時(shí)如遇孤
石或弱風(fēng)化巖石，則采用人工挖除掘進(jìn)，同時(shí)為確保
掘進(jìn)斷面的穩(wěn)定性，防止工作面發(fā)生大范圍坍塌、減
少爆破震動(dòng)對(duì)圍巖結(jié)構(gòu)破壞影響，采用液壓劈裂機(jī)
預(yù)裂或靜態(tài)爆破施工工藝。頂管設(shè)計(jì)縱斷面如圖3
所示。
圖3頂管設(shè)計(jì)縱斷面圖
4．2工作井允許頂力
工作井在頂力作用下，如頂力超過(guò)井后被動(dòng)土
壓力，工作井位移很大，就會(huì)造成頂管失穩(wěn)，甚至發(fā)
生事故。因此需要核算井后土體允許頂力。土體允許
頂力R按參考文獻(xiàn)【1】中下列公式進(jìn)行核算。工作井
·48·
(圓形)豎截面尺寸如下圖4所示。
R≤f(O．8艮一E哪t)
Epk=(3／4)7r航f^
E吼k_(3／4)7r瓶f矗k
亭=(危廠I危廠危。I)／hf
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
第2期賴真義：頂管在水利取水工程中的應(yīng)用第54卷
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圖4工作井(吲形】豎截囪尺寸
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根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，該位置土體重度7=1 8．5 kN／m3，
凝聚力C=20 kPa，摩擦角幣=25。。其中。厶為最大
被動(dòng)土壓力以=l 899．76 kN／m2如為最大主動(dòng)土壓
力／毒=277．11 kN／m2；亭為考慮合力作用點(diǎn)可能不一
致的折減系數(shù)，f=O．778；最后可得，R≤112 762 kN。
實(shí)際施工時(shí)，采用4個(gè)400 t的千斤頂作業(yè)，上下
左右各兩個(gè)，額定最大頂力為1 600 t，即16 000 kN。
工作井土體最大允許頂力為112 762 kN>16 000 kN，
故滿足施工要求。工作井結(jié)構(gòu)計(jì)算一般采用計(jì)算程
序軟件進(jìn)行計(jì)算，也可按參考文獻(xiàn)?中的方法進(jìn)行
結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算，不再贅述。
4．3管材允許最大頂力
鋼管除進(jìn)行運(yùn)行使用下各工況結(jié)構(gòu)驗(yàn)算外，同
時(shí)還需確定頂管施工時(shí)鋼管結(jié)構(gòu)允許的最大頂力。
鋼管允許的最大頂力按照參考文獻(xiàn)[2】中的以下公式
進(jìn)行計(jì)算確定： 玩：掣斛。
yod
其中，西。為鋼材受壓強(qiáng)度折減系數(shù)，可取1．0；咖，為
鋼材脆性系數(shù)，可取1．0；也為頂管穩(wěn)定系數(shù)，可取
0．36；‘為鋼材受壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按照參考文獻(xiàn)[31可查
得本方案對(duì)應(yīng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為205 N／mm2；A。為管道
最小有效傳力面積，對(duì)于本方案An．4．57×105 mm2；
y州為頂力分項(xiàng)系數(shù)，可取1．3；以上數(shù)值代人式中，
B。=25 967．15 kN。
施工時(shí)頂進(jìn)設(shè)備額定最大頂力為16 000 kN。
因此鋼管允許的最大頂力滿足實(shí)際施工要求。
4．4頂管施工總頂力估算
管道的總頂力可按參考文獻(xiàn)12】中的下列算式估
算，算式適用于使用減阻泥漿的頂管。
P=盯DL100NF
，vF=(7r／4)D觥(網(wǎng)格端面)
其中，D。為管道外徑，為3．68 m；￡為管道設(shè)計(jì)頂進(jìn)
長(zhǎng)度，取73．80 mi‘為管道外壁與土的平均摩阻力，
頂進(jìn)時(shí)采用膨潤(rùn)土觸變泥漿護(hù)壁，取值12 kN／mz；
D。為頂管機(jī)外徑，為3．60 m；a為網(wǎng)格截面參數(shù)，取
0．8；R為擠壓阻力，取400 kN／m2；以上數(shù)值代人式
中可得，P：13 495．68 kN。
施工時(shí)采用千斤頂設(shè)備額定最大頂力為
16 000 kN，則實(shí)際工作頂力約為額定最大頂力的
85％，故所選設(shè)備滿足要求。施工總頂力小于工作井
允許頂力及管材允許最大頂力，因此不需要加設(shè)中
繼間。
5結(jié)語(yǔ)
該取水口段隧洞采用手掘式頂管進(jìn)行施工，能
較好解決取水口段在高水頭壓力下洞穿斷層破碎帶
從而帶來(lái)的施工風(fēng)險(xiǎn)，并能確保工程施工進(jìn)度。
頂管施工至樁號(hào)O+026．000～0+048．000段時(shí)，
遇孤石并出現(xiàn)了滲水與塌方，因此撤離人員并停止
了頂管施工。此段隧洞兩側(cè)采用旋噴樁止水帷幕及
洞內(nèi)進(jìn)行固結(jié)灌漿后繼續(xù)施工，頂管施工如期完成。
現(xiàn)今該段隧洞已進(jìn)行整體驗(yàn)收并通水，事實(shí)證明工
程采用手掘式頂管施工是成功的。
參考文獻(xiàn)：
[1]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．
[2]cEcs 246：2008：給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程【s】．
[3]GB 50017—2003：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范【S】．
[4]余彬泉，陳傳燦．頂管施工技術(shù)【M】．北京：人民交通出版
社，1998．
[5]陳希哲．土力學(xué)地基基礎(chǔ)[M]．第4版一E京：清華大學(xué)出版
社．20()4．

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