垂直顶升法在水利工程中的施工应用

垂直顶升法在水利工程中的施工应用
摘要：在当前水利工程进行修建的过程中，广泛采用了一种全新的施工技术，
也就是本文所说的垂直顶升法，这一施工方法是建立在已经修建好的隧道基础上的，主要是通过相关的机械设备，如液压顶进机械等，把管道顶出并且使其穿透
土层，这项技术通常都在水中的管道出口位置上进行施工，在传统的施工方法中，需要消耗大量的人力、物力，并且还会受到外界环境因素（水浪）的影响，因此
不适用于当前的水利工程，在采用垂直顶升法进行施工以后，工程的建设质量得
到了明显的提升，因此是一项值得推广的施工手段。

关键词：垂直顶升法；垂直顶管；施工应用
某水利工程采用垂直顶升法进行施工，在施工现场共布置了4台机组，整个
工程的规模并不大，属于中等水平，在该水利工程中，主要是由以下几项设备构
成的，一是泵站，二是输水管，三是附属建筑物，在施工的过程中为了尽可能的
降低对水质产生的不良损害，并且满足经济效益的需要，经过相关人士的综合考量，最终决定采用垂直顶升法进行施工，下面笔者就详细的对这项水利工程的施
工情况展开论述，希望能够为相关工程的建设提供一定的经验与借鉴。

1、工程的地质环境
在对实地进行考察，并且查阅大量资料以后，发现在工程施工的区域中，主
要可以将土层分为以下几个部分，最上面的一层是素填土层，然后是粘质粉土层，紧接着是淤泥质粉质黏土层等，最下面的一层是砂砾石层。

在布置竖直钢管的过
程中，需要将其穿透到砂砾层中，该工程的整体土质比较适合施工，但是不足之
处在于有可能造成流沙的现象。

在场区浅层还发现有地下水的存在，地下水的性
质是孔隙潜水，水位在一年中并不会出现很大的变化，受到地表径流的补给影响。

2、主要施工流程
在施工过程中，工艺流程是十分重要的，只有明确每一个环节的具体流程，
才能顺利的展开施工。

具体的施工情况是先对竖直钢管进行加固，对顶升区的水
平钢管以及地基进行加固，然后将顶升装置放置在合适的位置上，先将第一节管
节连接在顶盖上，将止水装置都安装在管节的四周，这样就可以将第一节管节顶
升上去了，在确保第一节管节达到指定位置以后，将管节固定牢靠，做好相应的
防回落安全保证，紧接着就按照这一顺序将第二节管节接上去，进行顶升，以此
类推，知道将最后一根管节顶升上去为止。

在安装完全部竖管以后，才能将顶升
装置拆除。

3、具体施工工艺
3.1钢管加固
在对钢管进行加固的过程中，首先应该将环肋板以及纵肋板在竖管中进行加固，注意二者的厚度应该控制在24mm，高度在240mm，每隔400mm设置纵肋板，将其倾斜30°放置，整个的布置数量为12道，采用环梁加固的方式对顶升的
开口位置进行加固，其高度在358mm左右，不能超过650mm，然后保证宽度为180mm，厚度为20mm。

3.2顶升区水平钢管及地基加固
紧接着要对水平钢管与地基进行加固，在加固的过程中，应该先在顶升区下
方的位置上增设几个环肋板以及纵肋板，并且对其进行加固处理，肋板的厚度与
高度都是相同的，在设置肋板的过程中，相邻两道之间的距离是1.07m，并且倾
斜30°进行布置，总共在管环中布置12道。

在地基处进行加固，主要的加固手段
是劈裂注浆，保证其角度范围是150°，然后布置好注浆口，在纵向的方位上，相
邻5m就设置一排注浆孔，每排注浆口的数量是3个，其深度大约是3.5m，在灌
注浆液的过程中，主要采用的材料是普通水泥，在1至2小时后基本可以达到初
凝的状态，在注浆时应该按照先从下面再到上面的注浆顺序，并且使用监测仪器
对管道随时进行监测，这样才能有效的防止管道出现变形的情况。

3.3顶升装置布置
顶升装置主要有：顶力支座平台，包括龙门撑、龙门撑底座、直顶架等，主
材为槽钢、钢板，焊接而成;100t千斤顶，行程400mm，配KE30油泵车带动。

3.4顶升装置的应力扩散设置
在水平钢管的底部铺设粗砂，在砂子上面放置底座扩散块，将垂直顶升用的
4个千斤顶放置于底座扩散块上，使垂直顶升的反力均匀扩散。

3.5止水结构设置
设2道遇水膨胀止水橡胶圈，断面为圆形，直径52mm。

止水圈的上下方采
用20mm厚钢板固定，防止施工中止水圈发生移动而失效。

3.6顶升操作
在进行顶升以前，首先应该进行详细的检查，防止出现安装偏差的情况，让
底座与顶管的轴线保持在一种垂直的状态下，使用水准尺以及铅锤对其垂直度进
行检查，如果出现差异性应该及时进行校正。

在保证一切准确的前提下才能开动
油泵车，进而加以顶升。

在保证一节管道顶升到指定位置以后，将管节固定下来，保证回落措施的完善，令其下降到底座的位置上，紧接着再顶升第二节管道，以
此类推，将每一节管道都拼接好，完成拼接以后，就能继续顶升管节了。

管节间
拼接采用焊接，顶升施工完成后，按设计要求对焊接处进行除锈防腐处理。

焊接
过程会产生大量烟雾，开动通风机通风，保证焊接现场空气流通、新鲜。

3.7顶升过程中的测量
顶升管节垂直度，采用在竖管闷板中央吊垂球进行测量核验。

顶升管顶标高，通过管底标高测量、顶升进尺进行推算，确保管顶标高符合设计要求。

3.8顶升垂直度的纠偏
在竖管顶升时，如发生偏差，通过调整顶升千斤顶的合力中心位置进行纠偏。

具体做法是：在发现偏差后，调节1～2只千斤顶行程，从而改变千斤顶合力中
心位置。

施工过程多加测量，一旦发现偏差立即纠偏，否则将增加纠偏的难度。

3.9顶升完成后的固定焊接
竖管全部管节顶升完毕后，在止水轧兰的环板、原预留管的环板之间（其间
隙为2cm），绕1圈φ20圆钢，焊接。

钢板底部与止水轧兰之间，用20mm厚环
板进行焊接。

3.10顶升过程的安全监测
业主方委托第三方专业检测单位对顶升部位的地表及周边建筑物进行沉降监测，以掌握顶升过程的安全状态和对周围环境的影响程度，确保顶升施工的顺利
顶进，在出现异常情况下及时反馈以便处理。

4、施工效果
顶升施工期间，对水库库底的扰动小，不影响水库的正常运行，对水质影响
微乎其微，符合业主、设计的要求。

顶升施工期间，监测结果显示，水平管无变形、亦无明显沉降，符合设计要求。

设计对水平钢管的沉降警戒值为:累计沉降为20mm，沉降速率为3mm/d（连续3d）。

设计对周边地表、建筑物的沉降警戒值为:累计沉降为30mm，沉降速率为3mm/d（连续3d）。

顶升施工期间，监测结
果显示，周边地表、建筑物无明显沉降，符合设计要求。

5、结语
垂直顶升法在电力工程、市政工程中应用较多，但在水利工程中应用较少。

本文通过介绍垂直顶升法在水利工程中的施工应用实例，验证了其施工工期短、对地表环境影响微小等特点，供类似工程参考。

参考文献：
[1]《顶管施工技术及验收规范》编委会．顶管施工技术及验收规范（试行）[M]．北京:人民交通出版社，2007．
[2]马保松，D．Stein，蒋国盛，等．顶管和微型隧道技术[M]．北京:人民交通出版社，2004．
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