摘要：随着经济和各行各业的快速发展，顶管施工技术的“非开挖”或“少开挖”特性，已经广受工程设计、施工人员的青睐。本文从顶管施工技术的产生背景、主要原理、施工前中期的测量准备工作、顶管工作坑的设置方式、降低顶进过程摩擦阻力的有效方式、应用于水利工程中时的顶管施工技术作业流程等方面对该技术进行了详细介绍，以供参考。
关键词：顶管施工技术；水利工程；应用
引言
顶管施工技术是一种始于19世纪末的表土层地下工程的非开挖施工技术，具有很多其他开挖技术所不具备的优点，能穿越地面建筑物、道路、河流以及位于地表以下的各种管线等，对地面的扰动小。顶管施工一般包括工作井、推进系统、注浆系统、定位纠偏系统以及辅助系统等，采用液压千斤顶或具有顶进、牵引功能的设备，以顶管工作井作为承压壁，将管子按设计高程、方位、坡度逐根顶入土层直至到达目的地。
1水利工程中应用顶管施工技术的产生背景及主要原理
在水利工程施工中，地下管道的安置、更换长期以来严重困扰着设计人员。频繁的开挖不仅费时费力、造成极大的成本支出，还会严重影响工程建筑主体下方的土层环境，一旦出现问题，将会严重影响工程整体质量。面对此类问题，盾构施工法应运而生，以更加先进的顶涵作业，革新了工程主体结构的顶进支护结构方式，并将明挖开槽转变为暗挖盾构支护，极大地降低了施工过程对交通造成的影响。而顶管施工技术在盾构施工法的基础之上，得到了进一步的改进。应用于水利工程、桥梁隧道工程、地下管线铺设时，无需开挖面层，即可穿越诸多障碍物。其主要原理为借助主顶油缸和管道间、中继间的推理，将作业工具管甚至是掘进设备沿着工作井内部直接穿过土层，一直推到接收井所在位置后，执行吊起操作。与此操作同时进行的，是将紧随工具管与掘进设备后方的管道埋设在工作井和接收井之间，最终通过非开挖的方式达到成功敷设地下管道的目的。
2施工前中期的测量准备工作
在水利工程中应用顶管施工技术时，必须重视导向问题。一般来说，顶管的距离越长、口径越大、导向工作的困难性就会越高。在施工前期，应该工作管道的顶进方向，一旦出现偏差，将会严重影响施工质量。具体流程如下：首先，在靠近建筑体后墙的平面位置进行详细计算后，设置顶管工作坑。如果水利工程规模较小、施工距离较短，可以采用样线法，将初始位置、终端位置的线路相连，确认顶级管道的“行驶”轴线后，执行打桩定向作业。如果顶进距离较长，可以在经纬仪等辅助工具的作用下，确定轴线。其次，将敷设工作坑平面的导轨作为顶进管道的基准。为了保证后续作业的精准程度，进行导轨安装作业时必须反复确认，直至满足“牢固”、“水平”等要求，同时还应注意导轨的中心线与顶管的轴线“完美重合”。最后，以第一根正确顶进的管道作为起点，通过吊装的方式，将之放置于导轨之上。此时可以启动油泵，正是开始顶进作业。在此过程中，必须时刻注意中心线与轴线的重合情况，一旦出现偏离必须即刻调整。水利工程周边环境较为复杂，地下土层很容易出现各种突发情况，因此在顶进过程中，必须采用良好的检测方式，使管道按照预定线路前行。达到一定的行进距离后（以1m作为分隔），进行降准测量，务必保证行进方向不会出现任何偏离。总体来看，在水利工程中应用顶管施工技术，很容易出现行进放线偏离预定线路的情况，因此，必须及时进行纠偏作业。常见的纠偏方式可以分为短距离人工法和长距离机械法：①施工人员可以将顶管偏离方向的土层清除干净，此举能够使偏离区段土壤对顶管的作用力失衡，在调整油缸端的顶点位置后，即可达到纠偏的目的。②采用机械方式，在工具管的顶头以及钢管的环圈断面上设置独立运行的液压系统。此举能够使工具管具备活络顶头的功能性，一旦出现偏离现象，受到异常作用力后，压力表上的读数会出现偏差，从而及时发现偏离现象。
通过针对性改变油缸压力的方式，可以对偏离的导管进行“导正”，从而完成纠偏。
3顶管工作坑的设置方式
顶管工作坑作为顶管施工技术的核心操作场所，必须维持安全、稳固的工作状态。如前文所述，水利工程周边的土层环境不可控性较大，工作坑的大小、应用的支护设备等需要经过精确计算。一般来说，工作坑的实际尺寸与顶管的各项参数息息相关。（1）进行平面参数确认时，应该按照下列公式进行计算：工作坑宽度=顶管外径（m）+2×套管两侧操作宽度（1.5m）+2工作坑两侧支撑板装厚度（0.25m）工作坑长度=单一顶管长度（m）+油缸长度（m）+后靠墙厚度（0.5m）+顶管外留的焊接长度（0.5m）+引出土环长度（m）+顶头等特殊工具管长度（m）（2）进行断面位置确认时，应该按照以下公式进行计算：断面位置务必与水平方向保持垂直状态，在此基础上，开发深度=地坪至顶管顶部的深度距离（m）+平铺槽钢的深度距离（0.25m）+混凝土基础厚度（0.35m）+顶管的截面直径（外径，m）（3）进行后靠墙确认时，应该充分考虑顶管的深度，否则在巨大的反作用力下，容易对水利工程的地下建筑结构造成冲击。此外，墙面必须保持90°的垂直状态。（4）布置操作面。首先，使用混凝土，在工作坑的地步浇灌厚度在30cm以上的土层。其次，在土层上方铺设两层以上的槽钢，同时还应注意对水平面的矫正。再次，沿着顶进轴线设置一组导轨（一般来说，导轨之间的距离应该在顶管外口径的60%-70%之间）。之后，选用一组或两组油缸（双数），将之放置在升降调节架上，并执行固定作业。最后，在顶坑的前端预留1m左右的工作坑，用来焊接导管。
4水土流失防治
水利作业本身对于环境的改变是比较大的，为了减少这种影响，尤其是水土流失，就需要根据作业区、工程实际条件，用因地制宜的方法科学配置、全面布局、优化设计做好各种风险控制。以免各种因素引起水土流失，破坏到周围的生态环境。在顶管施工中，开挖是非常基本的工作。基础开挖、平整场地得到的各种土石方在施工后，应做到填方和挖方的平衡处理。一般来说都会将作业中得到的土石直接当做是平整场地用的土石。当然如果条件允许也可以将施工中得到的土渣石运到灰场堆放。水利水电作业作业周期长，所以施工方往往会在作业区域建设生活区、办公区等场地。在工程项目结束后要彻底清除这些场地带来的废弃物和污染物，做好土地平整工作，减少水蚀负面影响。
5节能措施
由于水利水电项目有着比较大的体量，会投入非常多的资源，而水利水电项目本身属于创造效益型的项目，所以要突出开源节流原则，使用合适的节能方法和措施。
结语
在水利等工程施工中，“非开挖”的设想虽然早已出现，但得以实现并受到广泛应用的时间较短。其主要作用为纠正管道在地下延伸的偏差。很多大中型管径的开挖施工“动静”极大，稍有不慎即会对周边环境造成破坏，故而具有“不开挖地面、不拆迁、不破坏工程主体建筑物、不影响管道段差变形”的顶管施工技术能够从经济性、环保性等方面，为诸多工程项目提供更加合理的解决方案。
参考文献
[1]石荣钢.研究顶管施工技术在水利水电工程中的应用[J].建材与装饰，2019（33）：293-294.
[2]王小焕.顶管施工技术在水利水电工程中的应用[J].珠江水运，2019（19）：85-86.
[3]石振军.顶管施工技术在水利工程中的应用[J].科技创新导报，2018，15（8）：40，42.