談污水頂管的施工與控制

韓建武

(晉中萬(wàn)華路橋建設(shè)有限公司，山西晉中 030600)

1 泥水平衡式頂管掘進(jìn)機(jī)的原理、特點(diǎn)

1)原理。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)正常工作時(shí)，閥門(mén)1和閥門(mén)2均打開(kāi)，而閥門(mén)3則關(guān)閉。泥水從進(jìn)泥管經(jīng)過(guò)閥門(mén)2而進(jìn)入掘進(jìn)機(jī)的泥水倉(cāng)里。而泥水倉(cāng)里的泥水則通過(guò)閥門(mén)1由排泥管道排出，只要調(diào)節(jié)好進(jìn)、排泥水的流量，就可以使掘進(jìn)機(jī)的泥水倉(cāng)中建立一定的壓力(見(jiàn)圖1)。2)特點(diǎn)。泥水平衡式頂管掘進(jìn)機(jī)除了具有兩種平衡機(jī)理、自動(dòng)化程度高、質(zhì)量易控制等特點(diǎn)外，還有以下特點(diǎn):a.可以控制切土口的大小，并且本機(jī)型掘進(jìn)機(jī)的刀盤(pán)是處于浮動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)前方土壓力變小時(shí)刀盤(pán)可自動(dòng)伸出，相應(yīng)的切土口會(huì)變小，始終保持一定的力，平衡正面的土壓力，從而達(dá)到避免前方土體塌陷而造成地面沉降。b.當(dāng)通過(guò)含砂量比較大的土層時(shí)可適當(dāng)增加泥漿濃度，在刀盤(pán)與前方土體之間形成一層泥膜，可達(dá)到穩(wěn)定前方土體的效果，可使頂進(jìn)面始終處于平衡的最佳狀態(tài)，有效地控制地表沉降。

圖1 泥水平衡基本原理圖

2 施工流程

施工流程見(jiàn)圖2。

3 施工方法

1)場(chǎng)地平整、圍蔽、接通水電、周邊管線建筑物調(diào)查。施工隊(duì)伍進(jìn)場(chǎng)后，首先在工作井及接收井施工范圍內(nèi)進(jìn)行場(chǎng)地平整、圍蔽、接通水電、臨建搭設(shè)、周邊管線建筑物調(diào)查標(biāo)志工作。先向相關(guān)單位索取地下管線資料，再根據(jù)管線分布圖，在排水管、給水管、電纜等管線位置探挖，進(jìn)一步明確其位置，探挖范圍為井的施工位置，井圍護(hù)軸線位置。根據(jù)提供的“地下管線圖”在現(xiàn)場(chǎng)將已知的管線用油漆及鋼筋或木牌作好標(biāo)志，主要為管線的類(lèi)型、埋深、走向。如果周邊有需要保護(hù)的建筑物，需要將建筑物的原有裂縫用封條做好標(biāo)志，并拍照，作為備用資料。2)測(cè)量放樣及復(fù)核。根據(jù)測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，按設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行工作井及接收井的放樣工作，并放出頂管起點(diǎn)及終點(diǎn)的位置及頂進(jìn)的高程，在工作井正前方墻體頂部及底部、工作井后靠背中部頂部、接收井地面用鋼筋及油漆做好測(cè)量控制點(diǎn)的標(biāo)志。測(cè)量放樣需復(fù)核后方可進(jìn)入下一工序的施工。3)工作井、接收井施工。頂管施工的工作井、接收井均采用沉井施工。西側(cè)全部采用矩形沉井;東側(cè)在起點(diǎn)至K1+339.2采用矩形沉井，K1+339.23(包含此樁號(hào))至終點(diǎn)采用圓形沉井施工。其施工程序?yàn)?基坑放樣→開(kāi)挖→刃腳墊層施工→立井筒內(nèi)模→綁扎鋼筋→立外?！鷿矒v混凝土→養(yǎng)護(hù)及拆?！馄鲱A(yù)留孔→沉井安裝→鑿除墊層、挖土下沉→沉降觀察→封底。4)泥水平衡式工具頭頂管施工工藝流程見(jiàn)圖3。主要工序的施工方法如下:a.檢查交班記錄做好頂進(jìn)施工前的準(zhǔn)備工作。b.工具管進(jìn)洞:工作井預(yù)留孔安裝橡膠止水圈→洞口外側(cè)壓密注漿→頂管出洞后→底部安裝延伸導(dǎo)軌→鋼混凝土管與機(jī)頭做成可調(diào)節(jié)剛性聯(lián)接。工具管推進(jìn)完安放第一節(jié)管→工具管與導(dǎo)軌焊接牢固→工作井洞口封門(mén)設(shè)置注漿管。c.泥漿循環(huán)將工具頭刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)、開(kāi)進(jìn)出渣漿泵。接口組成有外套環(huán)(鋼套環(huán))、軟木襯墊和橡膠止水帶。頂進(jìn)、調(diào)整進(jìn)出渣漿泵流量應(yīng)達(dá)到平衡。d.泥水處理系統(tǒng)應(yīng)將砂土裝車(chē)外運(yùn)進(jìn)行處理。作好測(cè)量工具頭的糾偏記錄。一個(gè)行程頂完之后，調(diào)節(jié)好整體式頂進(jìn)構(gòu)架頂塊，方可繼續(xù)頂進(jìn)下一個(gè)行程。e.由拌漿、注漿和管道組成觸變泥漿系統(tǒng)。注漿流程:造漿靜置→注漿→頂管推進(jìn)(注漿)→頂管停頂→停止注漿。f.頂完一節(jié)管后，拆開(kāi)各管路、混凝土管吊裝、各管路安裝，繼續(xù)頂進(jìn)。g.工具管出洞:加強(qiáng)軸線復(fù)測(cè)力度，距離接收井30 m左右時(shí)，應(yīng)確保工具管安全出洞。工具管距接收井壁10 cm處時(shí)停止推進(jìn)。鑿除封堵洞口磚墻，將機(jī)頭徐徐頂進(jìn)接收井內(nèi)。機(jī)頭進(jìn)洞后及時(shí)將與機(jī)頭連接的管子分離，吊起工具管，立即用水泥砂漿將預(yù)留孔和管壁之間的空隙填充密實(shí)。

圖2 施工流程圖

圖3 泥水平衡式工具頭頂管施工工藝流程圖

4 頂管施工中的質(zhì)量控制

4.1 測(cè)量與方向控制

1)測(cè)量的方法。a.頂進(jìn)的測(cè)量與方向的控制，主要是采用全站儀，輔以激光經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀測(cè)量。b.在工作井后靠前設(shè)置牢固的測(cè)量平臺(tái)。平臺(tái)高度與軸線標(biāo)高相匹配，激光經(jīng)緯儀設(shè)置在平臺(tái)上，調(diào)整紅外線激光方向，高度與設(shè)計(jì)軸線一致，在機(jī)頭后殼體圓心處有一激光靶，光靶上的光點(diǎn)位置讀數(shù)就是機(jī)頭尾部的實(shí)際偏差。機(jī)頭前殼體土艙上有一前尺，前尺和激光靶的水平相互位置指示了機(jī)頭運(yùn)動(dòng)的水平趨勢(shì)。同時(shí)，在機(jī)頭放置一坡度板，掛好鉛錘，通過(guò)鉛錘的左右偏移可以知道機(jī)頭的轉(zhuǎn)向，通過(guò)機(jī)頭的前后偏移可以知道機(jī)頭的上下運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，從而便于控制機(jī)頭的走向。頂進(jìn)施工時(shí)結(jié)合機(jī)頭前殼激光點(diǎn)讀數(shù)，坡度板讀數(shù)，傾斜儀讀數(shù)，即可算出機(jī)頭的現(xiàn)存偏差及發(fā)展趨勢(shì)，從而確定糾偏動(dòng)作的方向大小及時(shí)調(diào)整機(jī)頭。

2)測(cè)量與方向控制要點(diǎn)。a.有嚴(yán)格的放樣復(fù)核制度，并做好原始記錄。頂進(jìn)前必須遵守嚴(yán)格的放樣復(fù)測(cè)制度，堅(jiān)持三級(jí)復(fù)測(cè):施工組測(cè)量員→項(xiàng)目管理部→監(jiān)理工程師，確保測(cè)量萬(wàn)無(wú)一失。b.布設(shè)在工作井后方的儀座必須避免頂進(jìn)時(shí)移位和變形，必須定時(shí)復(fù)測(cè)并及時(shí)調(diào)整。c.頂進(jìn)糾偏必須勤測(cè)量、多微調(diào)，糾偏角度應(yīng)保持在10'～20'。d.初始推進(jìn)階段，方向主要是主頂油缸控制，因此，一方面要減慢主頂推進(jìn)速度，另一方面要不斷測(cè)量并調(diào)整油缸編組以實(shí)施機(jī)頭糾偏。e.開(kāi)始頂進(jìn)前必須制定坡度計(jì)劃，對(duì)每一米、每節(jié)管的位置、標(biāo)高需事先計(jì)算，確保頂進(jìn)時(shí)正確，以最終符合設(shè)計(jì)坡度要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為原則。f.前20 m每頂1 m測(cè)軸線一次并記錄，所有報(bào)表須按實(shí)填寫(xiě)。

4.2 頂管施工中控制

1)在頂進(jìn)初始階段，設(shè)立地面沉降實(shí)驗(yàn)段，通過(guò)對(duì)地面沉降的反復(fù)測(cè)量、監(jiān)控，掌握沉降變化規(guī)律，以便更好的調(diào)整頂進(jìn)壓力、機(jī)頭倉(cāng)內(nèi)泥水壓力、機(jī)尾及沿線壓漿量，以控制沉降量以及推進(jìn)速度。

2)頂進(jìn)軸線偏差也會(huì)引起較大的地面沉降，故在頂進(jìn)操縱時(shí)，操縱人員要認(rèn)真仔細(xì)分析機(jī)頭偏差量，謹(jǐn)慎糾偏，確保管道偏差控制在小的范圍內(nèi)。

3)頂完每一節(jié)管材后，截止閥必須確保關(guān)死，防止土體從截止閥處流出而產(chǎn)生沉降;同時(shí)將刀盤(pán)浮出，使刀盤(pán)與土體間無(wú)空隙，以免空隙處產(chǎn)生沉降。

4.3 沉降監(jiān)測(cè)

測(cè)量頻率為機(jī)頭切口經(jīng)過(guò)前后范圍內(nèi)每頂進(jìn)4 m測(cè)一次，并要將測(cè)量結(jié)果繪成圖上報(bào)備案。

5 注意事項(xiàng)

沉井施工過(guò)程中如出現(xiàn)傾斜、位移和扭轉(zhuǎn)，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)通知技術(shù)人員采取措施，及時(shí)糾偏，使偏差控制在允許范圍之內(nèi)，并分析其原因。例如:傾斜產(chǎn)生的原因及糾正措施如下:1)刃腳下土質(zhì)軟硬不均。刃腳施工前，基礎(chǔ)要填筑好砂層，并整平壓實(shí)，之后澆筑混凝土墊層。2)挖土不均使井內(nèi)土面高低懸殊。分層均勻開(kāi)挖，挖土中間稍低于四周，高差控制在1 m。3)刃腳局部被石塊埋設(shè)或擱住。小塊石頭可將四周土挖空后，立即撬去;大塊石頭可用風(fēng)動(dòng)工具破碎;在井口上端加偏心壓載直到合格為止。4)井內(nèi)棄土或施工荷載對(duì)沉井一側(cè)產(chǎn)生偏壓。堆土均勻或及時(shí)將土運(yùn)走。