泥水平衡頂管技術(shù)在市政排水施工中的應(yīng)用

【摘要】市政工程施工中，由于特殊地理位置和地質(zhì)條件導(dǎo)致施工場地受限，傳統(tǒng)開槽施工技術(shù)已經(jīng)很難適應(yīng)于現(xiàn)代市政施工要求。泥水平衡法頂管技術(shù)應(yīng)用具有先進(jìn)性、創(chuàng)新性、安全性、高效性等特征，在市政軟基工程、排水工程中都有廣泛應(yīng)用?；诖耍疚囊园咐治龇?，重點(diǎn)對(duì)泥水平衡法頂管在市政工程施工中的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行闡述，期望能夠給同領(lǐng)域施工技術(shù)人員提供一定理論參考。

【關(guān)鍵詞】泥水平衡法;頂管;市政工程;施工;應(yīng)用

與傳統(tǒng)開槽施工技術(shù)相比，泥水平衡法頂管施工技術(shù)不會(huì)因?yàn)殡S意開槽而導(dǎo)致工程承重結(jié)構(gòu)的變化，會(huì)有效的避免墻體裂縫的產(chǎn)生，而開槽埋管施工技術(shù)需要在整體施工結(jié)束以后開展的施工技術(shù)手段，因此在開槽施工的過程中，容易導(dǎo)致整個(gè)市政工程產(chǎn)生不利影響。泥水平衡法頂管施工技術(shù)又稱為不開槽施工，其主要施工技術(shù)要點(diǎn)是將頂管埋置于地下空間，具有占地少，施工效率高等優(yōu)勢(shì)，下面就將結(jié)合具體工程案例，重點(diǎn)探討泥水平衡頂管施工技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，供參考。

1、工程案例

某市政道路呈南北走向，沿線地形起伏較大，地面高程介于55.00-86.00m之間。由于某段道路設(shè)計(jì)高差較大，道路交通采用地道連通。該段排水工程采用雨污合流形式，部分路段開挖深度過大，設(shè)計(jì)采用頂管施工。本次頂管工程起于K0+780，止于K0+850，頂管工程位于道路地道東側(cè)，全長約79.6米，頂進(jìn)方向?yàn)?2#→23#。頂管采用Ⅲ級(jí)鋼筋混凝土管，管道直徑DN2400，頂管埋深2.2米～17.3米，管段流水面坡度8.2‰流水面高差約0.66米，23#井跌水5米。本段頂管工程原設(shè)計(jì)方案為人工頂管法施工，始發(fā)井為22#井已頂進(jìn)5m，由于地質(zhì)復(fù)雜在頂進(jìn)過程中出現(xiàn)叩頭及塌孔等現(xiàn)象，現(xiàn)改為泥水平衡機(jī)械頂管施工，始發(fā)井為22#井，需廢除22#井已頂進(jìn)的2節(jié)2.5m管。

2、頂力計(jì)算與中繼間設(shè)計(jì)要點(diǎn)

對(duì)于頂力計(jì)算來說，需要滿足相關(guān)規(guī)范的要求，包含管頂部的迎面阻力和頂進(jìn)阻力，兩者的加和即分段合計(jì)的頂管頂力：F= F1+F2。

對(duì)于迎面阻力F2來說，需要滿足以下設(shè)計(jì)流程：

依據(jù)不同頂管施工方法和井頭設(shè)備進(jìn)行迎面阻力的設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)方法如下（以本工程案例為主）。

3、頂管頂進(jìn)施工技術(shù)分析

3.1施工測(cè)量

由成立的外業(yè)施工測(cè)量組進(jìn)行項(xiàng)目施工現(xiàn)場的沿線調(diào)查，核實(shí)施工范圍、施工流程，并有序的排除施工現(xiàn)場障礙物，分析原有管線及現(xiàn)有管線之間的障礙，弄清楚具體的施工類型、施工環(huán)境及條件等，保證施工測(cè)量的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

3.2頂管頂進(jìn)始發(fā)

頂進(jìn)始發(fā)的相關(guān)條件及要求，通過試運(yùn)轉(zhuǎn)，如液壓、泥水壓等操作系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，確保所有的儀表及器械等處于正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，確定無故障后方可始發(fā)應(yīng)用。同時(shí)要制定防止流動(dòng)性土或者地下水由洞口進(jìn)入施工現(xiàn)場工作坑的相關(guān)措施等。

3.3泥水平衡頂進(jìn)施工工藝

主頂系統(tǒng)的選型設(shè)計(jì)。依據(jù)采取2個(gè)千斤頂，每個(gè)千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)推力為4000kN，而總推力累加為8000kN>頂進(jìn)阻力值。由此對(duì)比可知滿足頂進(jìn)的具體施工要求;液壓泵站系統(tǒng)主要選取的型號(hào)為YZ-1000型液壓泵站系統(tǒng)。針對(duì)泥水平衡系統(tǒng)的選型，例如泥漿管設(shè)備的管徑應(yīng)與頂管機(jī)預(yù)留口的尺寸一致，管材主要以鋼材為主，且在轉(zhuǎn)彎的結(jié)構(gòu)處以軟管進(jìn)行連接;輸水電機(jī)功率應(yīng)高出地下水壓20～40kPa。泥水的濃度要保證排泥的正常開展，與外界平衡泥水壓力，泥水比重要控制在1.05以下，對(duì)于滲透系數(shù)較大的土層結(jié)構(gòu)來說，比重應(yīng)控制在1.10～1.20之間，要確保泥水循環(huán)過程中黏土質(zhì)量損失較小。注意在頂進(jìn)施工的過程中，每段管在正常頂進(jìn)后，要在停機(jī)前保證泥水循環(huán)時(shí)間控制在2～3min，且泥漿管結(jié)構(gòu)的拆卸過程中，要關(guān)閉泥水循環(huán)管的截止閥結(jié)構(gòu)。泥水平衡頂管工藝組裝流程如下圖1所示。

3.4頂進(jìn)施工技術(shù)分析

3.4.1頂進(jìn)穿墻

準(zhǔn)確確定頂進(jìn)穿墻的位置是頂進(jìn)穿墻施工的關(guān)鍵一步，要做好洞口結(jié)構(gòu)的加固水樁施工作業(yè)，有效的確保洞口止水圈、機(jī)頭外殼等環(huán)形間隙的均勻性，要保證無泥漿的流入，待所有的施工準(zhǔn)備作業(yè)都按照規(guī)范的要求落實(shí)好后，掘進(jìn)機(jī)頭進(jìn)入到工作井墻面結(jié)構(gòu)，并且在拆除封門板結(jié)構(gòu)后，要重新的啟動(dòng)千斤頂，保證頂管掘進(jìn)機(jī)能夠保持正常的頂進(jìn)施工作業(yè)。

3.4.2頂進(jìn)施工正常開展

做好頂進(jìn)過程中的方向把控。（1）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)量萬無一失。（2）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。（3）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不得大于0.5°并設(shè)置偏差警戒線。

頂進(jìn)機(jī)械在施工的過程中，要遵循“先慢后快”的一邊頂進(jìn)一邊控制的原則，隨時(shí)觀察土質(zhì)的變化情況，要保證加入土倉的泥漿量與頂進(jìn)量保持一致，實(shí)現(xiàn)土倉壓力的平衡性。在頂進(jìn)施工的過程中，要科學(xué)合理的控制頂進(jìn)的速度，例如控制在10mm/min以內(nèi)，施工過程見圖2。

3.4.3做好測(cè)量糾編工作

當(dāng)在頂進(jìn)施工作業(yè)的過程中，具體的測(cè)量過程，如果發(fā)現(xiàn)偏差在10～20mm時(shí)，采用超挖糾偏法，即在偏向的反側(cè)適當(dāng)超挖，在偏向側(cè)不超挖，甚至留坎，形成阻力，施加頂力后，使偏差回歸。

當(dāng)偏差大于20mm時(shí)，采用千斤頂糾偏法，當(dāng)超挖糾編工作后的作用不明顯的情況下，可選取使用小型千斤頂頂在管端的反側(cè)內(nèi)管壁系統(tǒng)中，另一端需要斜撐在含有墊板的管前土壁結(jié)構(gòu)上，這樣經(jīng)過支頂牢固以后，可對(duì)應(yīng)施加頂力，同時(shí)，要結(jié)合超挖糾編的相關(guān)施工方法，實(shí)現(xiàn)邊頂進(jìn)邊支撐，直到偏差參數(shù)回歸規(guī)范的要求。具體見圖3。

結(jié)語：

綜上所述，在泥水平衡法頂管施工應(yīng)用于市政工程中時(shí)，前期的施工準(zhǔn)備工作至為關(guān)鍵，應(yīng)充分的結(jié)合具體是工程施工條件及相關(guān)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合周邊建筑環(huán)境影響因素，選取合理的機(jī)械設(shè)備類型，加強(qiáng)對(duì)頂進(jìn)設(shè)備、泥水系統(tǒng)的運(yùn)行和管理，同時(shí)要做好施工過程測(cè)量糾偏，尤其是穿越軟弱地基層時(shí)要采取相應(yīng)的預(yù)加固措施，從而保障項(xiàng)目建設(shè)安全快速推進(jìn)和工程質(zhì)量持續(xù)提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]張金剛.泥水平衡法頂管施工工藝關(guān)鍵技術(shù)解析[J].河南水利與南水北調(diào)，2020，49（10）：57-58.

[2]張益，周書東，張彤煒，文杰，韓龍偉，劉正剛，田錦虎.小口徑泥水平衡頂管注漿減阻技術(shù)[J].建筑科學(xué)，2020，36（S1）：223-226.

[3]彭富波，張磊，魯燕杜，李圍.市政管網(wǎng)小管徑泥水平衡頂管機(jī)不同地層刀盤選型技術(shù)[J].長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2020，37（02）：4-7.

[4]李小坤.泥水平衡頂管施工工藝在污水管網(wǎng)敷設(shè)中的運(yùn)用探討[J].綠色環(huán)保建材，2020（05）：163+166.

作者簡介：

李海軍（1985.09-），男，漢，河南開封人，本科，工程師，中共黨員，研究方向?yàn)楣芳笆姓こ獭?/p>