淺談泥水平衡式頂管施工工藝及質(zhì)量控制

梁建軍

摘要：頂管技術(shù)作為一種地下管道施工手段，無(wú)需大量挖泥、挖土及破壞路面，在道路、鐵路、建筑物、河床下等特殊地段敷設(shè)管道、電纜等施工工程，可避免為疏干和固結(jié)土體而采用降低水位等輔助措施，從而大大加快施工進(jìn)度、節(jié)省大量投資，是真正的無(wú)污染、高效率的施工技術(shù)，文章對(duì)泥水平衡頂管施工工藝及其質(zhì)量控制進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：泥水平衡；頂管施工技術(shù)

一、 泥水式頂管施工分類(lèi)及優(yōu)點(diǎn)

完整的泥水頂管系統(tǒng)分為八大部分：第一部分是掘進(jìn)機(jī)。它有各種形式，因而也就有區(qū)分各種泥水頂管施工主要依據(jù)；第二部分為進(jìn)排泥系統(tǒng)。普通泥水頂管施工的進(jìn)排泥系統(tǒng)大體相同；第三部分是泥水處理系統(tǒng)；第四部分是主頂系統(tǒng)，它包括主頂油泵、油缸、頂鐵等；第五部分是測(cè)量系統(tǒng)；第六部分是起吊系統(tǒng)；第七部分是供電系統(tǒng)；第八部分是洞口止水圈、基坑導(dǎo)軌等附屬系統(tǒng)。泥水式頂管施工有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、 適用的土質(zhì)范圍比較廣，如在地下水壓力很高以及變化范圍較大的條件下，它也能適用。

2、 可有效地保持挖掘面的穩(wěn)定，對(duì)所頂管子周?chē)耐馏w擾動(dòng)比較小。因此，采用泥水式頂管，特別是采用泥水平衡式頂管施工引起的地面沉降也比較小。

3、 與其他類(lèi)型頂管比較，泥水頂管施工時(shí)的總推力比較小，尤其是在粘土層這表現(xiàn)得更為突出，所以它適宜于長(zhǎng)距離頂管。

4、 工作坑內(nèi)的作業(yè)環(huán)境比較好，作業(yè)也比較安全。由于它采用泥水管道輸送棄土，不存在吊土、搬運(yùn)土方等容易發(fā)生危險(xiǎn)的作業(yè)。它可以在大氣常壓下作業(yè)，也不存在采用氣壓頂管帶來(lái)的各種問(wèn)題及危及作業(yè)人員健康等問(wèn)題。

5、 由于泥水輸送棄土的作業(yè)是連續(xù)不斷地進(jìn)行的，所以它作業(yè)時(shí)的進(jìn)度比較快。

二、 泥水平衡式頂管施工常見(jiàn)問(wèn)題的分析及預(yù)防

1、 管道軸線(xiàn)偏差過(guò)大。偏差結(jié)果：管道軸線(xiàn)與設(shè)計(jì)軸線(xiàn)偏差過(guò)大，使管道發(fā)生彎曲，甚至造成管節(jié)損壞，接口滲漏。

糾偏措施：（1） 頂管施工前對(duì)管道通過(guò)地帶的地質(zhì)情況認(rèn)真調(diào)查，指導(dǎo)糾偏。糾偏按照“勤測(cè)量、勤糾偏、小量糾”的操作方法進(jìn)行。（2） 采用同種規(guī)格的千斤頂，使其頂力、行程、頂速相一致，保持頂力合力線(xiàn)與管道中心線(xiàn)相重合。（3） 加強(qiáng)頂管后背施工質(zhì)量的控制，確保后背不發(fā)生位移，并使后背平整，以保證頂進(jìn)設(shè)備的安裝精度。（4） 頂進(jìn)過(guò)程中隨時(shí)繪制頂進(jìn)曲線(xiàn)，以利指導(dǎo)頂進(jìn)糾偏工作。

2、 地面沉降或隆起。沉降或隆起結(jié)果：頂管施工過(guò)程中或施工后，在管道軸線(xiàn)兩側(cè)一定范圍內(nèi)發(fā)生地面沉降或隆起，使管道周?chē)缆方煌ㄊ艿接绊懀踔廖＜暗秸Ｊ褂煤桶踩?/p>

防治措施：（1） 嚴(yán)格控制頂管軸線(xiàn)偏差，執(zhí)行勤測(cè)量、勤糾偏、小量糾的操作方法。（2） 在頂進(jìn)過(guò)程中及時(shí)足量地注入符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的潤(rùn)滑支承介質(zhì)填充管道外圍環(huán)形空隙。施工結(jié)束及時(shí)用水泥或粉煤灰等置換潤(rùn)滑泥漿。（3） 嚴(yán)格控制管道接口的密封質(zhì)量，防止?jié)B漏。

3、 頂力突然增大。增大現(xiàn)象：在頂進(jìn)過(guò)程壓力表指針突然增大。

防治措施：（1） 按不同地質(zhì)條件配制適宜的泥漿，并采取同步注漿的方法，并及時(shí)足量的沿線(xiàn)補(bǔ)漿，經(jīng)常檢查膨潤(rùn)土質(zhì)量，特別是不得含砂。（2） 頂進(jìn)施工前對(duì)頂進(jìn)設(shè)備進(jìn)行認(rèn)真的檢修保養(yǎng)。（3） 停頂時(shí)間不能過(guò)久，發(fā)生故障及時(shí)排除。

4、 鋼筋混凝土管節(jié)裂縫。裂縫現(xiàn)象：管節(jié)縱向和環(huán)向有明顯裂縫，造成管道滲水、漏水。

預(yù)防措施：（1） 管材進(jìn)場(chǎng)后要進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，驗(yàn)收不合格要及時(shí)退貨。（2） 頂進(jìn)時(shí)嚴(yán)格控制管道軸線(xiàn)偏差，控制頂力在管節(jié)允許的承壓范圍以?xún)?nèi)。（3） 在管節(jié)運(yùn)輸過(guò)程中采取管墊等保護(hù)措施，并做到吊（支）點(diǎn)正確，輕裝輕卸。

5、 頂管前端正面土體坍塌。坍塌現(xiàn)象：頂管施工中實(shí)際出土量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論出土量，且地面有明顯塌陷。

預(yù)防措施：頂進(jìn)施工中采取短開(kāi)挖、勤頂進(jìn)的方法，并隨時(shí)注意到土質(zhì)的變化情況，向土倉(cāng)內(nèi)加泥漿，使出土量與頂進(jìn)量基本一致，保持土倉(cāng)壓力平衡。

三、 泥水平衡式頂管施工質(zhì)量控制措施

1、 頂進(jìn)軸線(xiàn)控制措施。（1） 導(dǎo)軌安裝必須嚴(yán)格控制其精度：軸線(xiàn)位置：3mm；頂面高程：0～+3mm；兩軌間距：±2mm。確保機(jī)頭出洞有良好的導(dǎo)向。 （2） 頂進(jìn)初始階段，根據(jù)激光點(diǎn)的位置隨偏隨糾，在開(kāi)始的100m，將平面及高程偏差控制在20mm以?xún)?nèi)。頂進(jìn)階段要做到勤測(cè)勤糾，每項(xiàng)糾偏角度應(yīng)保持10′～20′不得大于1°。偏差較大或有偏差趨勢(shì)時(shí)加大測(cè)量頻率。（3） 認(rèn)真做好測(cè)量及糾偏記錄，測(cè)量結(jié)果必須反映機(jī)頭切口的偏差情況。并分別繪制平面、高程偏差曲線(xiàn)圖。根據(jù)曲線(xiàn)圖認(rèn)真分析可能發(fā)展趨勢(shì)，制定切實(shí)可行的糾偏方案。 （4） 設(shè)置軸線(xiàn)偏差報(bào)警值，頂進(jìn)過(guò)程中，軸線(xiàn)累計(jì)偏差值超過(guò)50mm或每米管節(jié)偏差超過(guò)3mm時(shí)，需組織技術(shù)人員進(jìn)行分析研究，分析其可能的發(fā)展趨勢(shì)，制定切實(shí)可行的糾偏方案。（5） 頂進(jìn)過(guò)程中，每頂進(jìn)100m，測(cè)量人員必須對(duì)測(cè)量控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核一次；距離進(jìn)洞口200m以?xún)?nèi)，每頂進(jìn)30m對(duì)測(cè)量控制點(diǎn)復(fù)核一次。每次復(fù)核必須從業(yè)主提供的原始控制點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)行復(fù)核，一直復(fù)核到機(jī)頭切口，確保頂管順利進(jìn)洞。

2、 后靠穩(wěn)定保證措施。（1） 后座安裝時(shí)必須與后座支墩緊貼，并與頂管軸線(xiàn)垂直，頂進(jìn)過(guò)程中經(jīng)常檢查后靠的穩(wěn)定情況。（2） 在后靠上設(shè)置位移觀測(cè)點(diǎn)，每頂進(jìn)一節(jié)管子，對(duì)后靠進(jìn)行一次位移觀測(cè)。如發(fā)現(xiàn)后靠有位移甚至開(kāi)裂等情況，根據(jù)具體情況研究解決方案。（3） 當(dāng)頂力接近后靠頂力設(shè)計(jì)值時(shí)，盡早開(kāi)啟中繼間。

3、 沉降控制措施。（1） 控制地層損失，在頂進(jìn)初始階段30m，設(shè)立地面沉降實(shí)驗(yàn)段；在頂進(jìn)結(jié)束時(shí)及時(shí)關(guān)閉出土閥，同時(shí)刀盤(pán)停止旋轉(zhuǎn)，杜絕主頂停止頂進(jìn)時(shí)機(jī)頭刀盤(pán)空轉(zhuǎn)、排泥等人為影響地表沉降的因素。（2） 控制注漿量。（3） 控制糾偏幅度。（4） 管材供應(yīng)及拼裝。（5） 泥漿置換。

4、 頂管施工監(jiān)測(cè)。工程監(jiān)測(cè)是確保工程質(zhì)量、施工安全的重要手段。首先布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，然后設(shè)置監(jiān)測(cè)報(bào)警值，并對(duì)管線(xiàn)部位的要求設(shè)置報(bào)警值，根據(jù)施工進(jìn)度，在不同階段應(yīng)有不同的監(jiān)測(cè)頻率。

四、結(jié)論

頂管技術(shù)作為一種地下管道施工手段，無(wú)需大量挖泥、挖土及破壞路面，在道路、鐵路、建筑物、河床下等特殊地段敷設(shè)管道、電纜等施工工程，可避免為疏干和固結(jié)土體而采用降低水位等輔助措施，從而大大加快施工進(jìn)度、節(jié)省大量投資，是真正的無(wú)污染、高效率的施工技術(shù)，已有一百多年歷史。隨著液壓技術(shù)的進(jìn)展，大型千斤頂?shù)牟捎茫攀蛊湓诩夹g(shù)上有可能獲得迅速推廣。與傳統(tǒng)的“挖槽埋管法”相比，適應(yīng)當(dāng)前的環(huán)保要求，去除因傳統(tǒng)施工所造成的塵土飛揚(yáng)、交通阻塞等擾民因素，這一技術(shù)還可以在一些無(wú)法實(shí)施開(kāi)挖作業(yè)的地區(qū)鋪設(shè)管線(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 魏綱，魏新江，徐日慶.頂管工程技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[2] 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，2011.

（作者單位：山東水利建設(shè)集團(tuán)有限公司）