【摘要】放水系统存在的病害在我国的病险库塘占有很大的比例，如何有效经济地处理坝内涵管存在的隐患，已成为一个必须面对和解决的难题。过去常采用的破坝重新埋管方法对原坝体的破坏较大，顶管法以其独特的优势而在小型水库放水设施病害处理中得到了广泛的应用。
【关键词】小型水库；顶管；除险加固
在修建中小型水库时，为了减少投资、加快施工进度，一般多采用坝下埋管的布置形式，即把输水管埋设在土坝底部，成为土坝的组成部分。从各地已建成的坝下埋管来看，绝大部分质量是好的，发挥了工程的应有的效用；但也有相当一部分输水管，由于勘测设计不周，施工质量差，材料选用不当，或者控制运用不合理，因而发生断裂、渗漏、气蚀等损坏，影响土坝安全和效益发挥，甚至不能继续使用，需要重建输水管。在这种情况下，过去都是破坝重新埋设新管；后
来则采用较先进的顶管法，不需要破坝施工。
1 顶管施工法的优点
1.1 工程量少
据统计，采用顶管施工法较破坝施工可以减少土石方开挖和回填工程量80%以上。
1.2 施工期短
过去采用破坝施工法，一般需要数月甚至更长的时间；而现在用顶管法施工，一般只需要1 个月左右（不包括预制钢筋混凝土管的时间）。
1.3 节约劳力
破坝施工，因开挖回填工程量大，又要抢在一个枯水季节内完成，需要投入很多劳力；而顶管施工法，工作面小，利用千斤顶顶进预制管，可以节约大量劳力。
1.4 节约钢材、水泥和资金
据统计比较，水库采用顶管法施工的钢材用量为破坝施工的30%，水泥用量为50%，投资为60%。
1.5 工程质量可以得到保证
用顶管施工法，将预制管顶进后，进行回填灌浆，可以将管外壁与开挖土洞面之间的空隙填充密实，因而在输水管投入运用后很少发现渗水情况。
2 顶管施工法
2.1 管线的选定
2.1.1 管线应尽可能选在土质比较坚硬且有一定粘性的地基上，以防止顶管过程中发生塌方或管基的不均匀沉陷。
2.1.2 选定管线时，应考虑输水管进口有较好的条件。输水洞进口除考虑要进水畅顺，有较好的流态外，还要考虑进口排沙和放空的需要。输水洞出口应考虑消能等建筑物的布置，并尽可能利用拟建的出口消能建筑物作顶管后座，以减少工程量。
2.1.3 选择管线要考虑施工要求，当水库水位不能降低到修建输水管进口高程以下时，应有条件修筑围堰，以便于进口建筑物的施工；同时还要满足管段浇制、顶管工作基坑、出土弃卸等施工场地和排水布置的需要，尽量缩短预制管搬运距离，且便于吊装，同时力求施工时各工程互不干扰。
2.2 施工施工法
顶管施工，一般可分为人工挖土法、挤压法和机械挖土法三种。目前在堤坝上采用的是人工挖土法，其具体施工方法如下：
2.2.1 工作坑开挖和管座浇筑
工作坑位置确定后，即可按设计要求开挖。为使顶管工作顺利进行，可在工作坑底部涵管轴线上，按管道设计坡度和涵管外缘尺寸，用150 号混凝土浇筑一般管座，其长度应大于每节管长，并在管座上留宽10cm 的环向槽，以便涵管吊运就位后，拆除钢丝绳。顶管时将涵管在管座上就位，然后挖土顶进。待涵管离开管座位置后，即退回千斤顶，撤除顶铁（亦称顶梁）等，空出管座，再吊运第二节涵管就位，如此继续前进。由于管座是按管道设计比降和高程要求。有的用两根18~24kg/m 的导轨埋设在混凝土管座上，顶进效果更好。
2.2.2 顶管后座施工
工作坑挖好后，可按设计进行施工。一般采用浆砌石墙和枕木混合结构型式。后座墙施工，要严格掌握后座墙面与涵管中心线垂直，使涵管顶进保持顺直。
2.2.3 挖洞和出土
人工挖土，先将土体挖成与预制管同样大小的土洞。为了减少顶力，土洞上部可以略微超挖一些。挖下的土，根据洞径大小，用小车可土箕推送至管外卸弃。然后撤出施工人员，利用千斤顶将预制管段顶进。管段顶进预挖的土洞后，施工人员再次进管挖土，继续将管顶进。依此不断循环前进，直至全部管段顶完。每次挖进的土洞长度，应视坝体土质而定。土质较好，挖进长度可以大些，一般可为每节预制管长度的1.5 倍。土质较差，易于坍塌的坝段以及管径较小，挖土困难的，每次挖进长度可以短些。
2.2.4 顶进和测量
土洞开挖到一定深度，经过测量检查合格后，即可进行顶管，其程序是：在第一节管段前装上钢制切削环，安放钢环及钢横梁，检查预制管位置和顶点是否正确，然后启动油压千斤顶，开始将管段逐渐顶进，待油压千斤顶行程走完后，关闭油泵；测量检查涵管中心有无偏斜，然后加放顶梁，启动油泵，继续顶进，直至顶进一节管段后，撤出钢环、横梁和顶梁等，在涵管接头处贴上油毡或空心橡胶管等防渗材料；然后吊装另一节涵管就位，继续按以上程序顶进，依此循环作业，直至将全部涵管顶完。
2.2.5 质量检查
顶管施工过程中及顶管完毕后，均应检查质量。其内容主要有：①应检查预制管的质量，除外观检查外，有条件的可进行抽样试压检查，质量不好的管段，不能用来顶管。②涵管在工作坑管座上就位后，需检查该段经过运输吊装后有无裂缝等破坏现象。③在涵管顶进过程中，应注意观察后座有无变形、位移、裂缝等现象。④用两个千斤顶顶进时，应密切注意是否同步，以免顶偏。
2.3 结构的防渗
2.3.1 管身与进出口建筑物连接部分的防渗
管身顶进完毕后，在上游进口位置，需开挖部分坝体修建进水口建筑物；在下游出口工作坑内继续修建消能建筑物。管身与进出口建筑物在连接处需嵌塞沥青麻絮或油毡等防渗材料，并能适应不均匀沉陷和管身因温度伸缩和需要，然后在连接段上回填坝体土料，夯压密实。
2.3.2 管壁与坝体接触部分防渗
截水环的施工，对土质较好的坝体，可在管端顶进到设计预定的位置，在开挖土洞时，按要求的截水环轮廓尺寸一并开挖成形；然后立模浇筑底部和两侧混凝土，暂留顶部空间或者预填混凝土骨料，预留灌浆也，待全部涵管顶完后，结合灌浆一并进行回填。如拟设截水环位置的土质稍差，不能预挖时，可考虑在拟设截水环的管段，预制分块的短管，待管身全部顶至预定位置时，拆除顶块短管，自下而上浇筑混凝土，或者换上预制好的分块截水环，接合成新管段，进行回填灌浆。
2.3.3 管段接头防渗
顶管法施工是将预制管分节顶进，为运输吊装方便，通常每节管段长2m 左右，全管道将有很多管段接头。在长期运用中要满足防渗要求，同时，在顶管时要承受顶力。目前，实际采用的有以下几种型式：
（1）承插式接头是浆预制管口做成企口形式。采用这种接口可以防止在顶管过程中管段错位，保证顺直顶进。接头的企口外壁较宽，在顶管时，事先填涂两层沥青油毡。管段顶进后，沥青油毡即被挤紧，以防止渗漏，并可使管口接触面在顶进时均匀受压。企口内壁处较薄，并预留1cm 缝隙，待顶管完毕后，填塞沥青麻布等防渗材料，然后在缝口用环氧砂浆封闭。采用承插式接头，要求预制管的管壁有相当的厚度，因而适用在较大管径的管道上。
（2）平口接头是较好的一种形式，管段预制时，施工比较方便，顶管进受压也比较均匀。为防止顶管时管段错位，可在各管段间加设内胀圈（分三块或四块拼缝的钢圈），待顶管完毕后拆除。在管口用直径3~4mm 的沥青浸透的麻绳，然后继续顶进，把接缝挤紧。有的单位还把管段接头内壁做成跨缝的凹槽，在槽内先在平口处用1：3：7 的水：石棉：水泥的填料堵塞，然后用钢丝网水泥砂浆填平封闭。有的采用钢丝网环氧砂浆防渗，效果更好。
采用顶管法重修输水管，目前都是分节顶进的，每节管的长度一般采用2m，因此管道有很多接缝。经过接缝防渗处理，用于无压明流涵管是比较成功的。但能否用于压力涵管，还缺乏实践经验，特别是当土质较差或土质不一致的情况，容易产生不均匀沉陷。因此，用顶管法施工的涵管能否承受压力，有待进一步研究探讨。
