泥水平衡顶管施工技术

泥水平衡顶管施工技术

王博

北京市政路桥股份有限公司工程总承包一部， 北京 100073

摘要；顶管技术的应用优势有目共睹, 其应用效果获得了社会各界的一致认可。通过对泥水平衡顶管法施工进行分析研究，确定在投标施工方案中采用泥水平衡顶管法施工，以保证施工按期完成。
关键词：泥水平衡；顶管；施工技术
引言

随着城市建设的发展，城市地下管线工程不可避免地要在其他建（构）筑物附近穿过。泥水平衡顶管施工技术可突破地质条件限制及周边环境影响的局限性，不需对表层地面进行开挖而实现管道埋设施工，能穿越地面建（构）筑物、地下管线、道路、河道等复杂环境或特殊施工区区域，技术先进、效果明显，有广泛的应用价值。

1、概述顶管施工技术

泥水平衡顶管施工技术具有以下特点：适用地层土质范围广，应用范围广；选用成套顶管设备，自动化程度高，施工精度高，施工速度快，施工质量好，经济效益高；泥水平衡控制保证了施工的安全稳定可靠，土体扰动小，地面沉降小；泥水循环利用，分离渣土环保处理，对环境影响小。

顶管技术归根结底就是一种在地下开展的管道施工活动, 这一技术的应用并不需要较大的开挖作业量, 同时也不会对路面地面等造成破坏, 常被用于市政道路、铁路或建筑物等特殊区域中的管道电缆敷设施工中。相较于传统开挖技术而言, 在这些工程中应用顶管技术, 有助于减轻施工人员的工作量, 能够帮助施工人员将作业流程变得更加简便, 具体来说, 应用顶管技术后, 施工人员不再需要对地下水位进行控制, 就能够有效避免土体出现疏干和固结的现象。这样一来, 就能够帮助企业大大提升施工作业效率, 降低施工成本。

2、施工工艺流程及操作要点

2.1、施工准备

根据泥水平衡顶管施工工艺流程图，首先要熟悉并审查合同文件、设计文件和规范标准，研究施工界限范围地下管线及建（构）筑物、工程水文地质等原始资料。施工前要进行现场调查，掌握顶管施工沿线的地形地貌、水文地质、建（构）筑物、管线、障碍物及其他设施等周边环境情况，对原始资料详细核实确认，必要时进行复核勘测和探坑。建立地面与地下测量控制系统，确保控制点不易扰动并且校核方便，对施工影响范围内的地表、临近建（构）筑物及管线设置监测观测点。施工前应对参与施工的单位、人员进行资格审查，对各级施工人员开展相应培训教育和安全技术交底。

2.2、工作井、接收井施工

按设计要求进行工作井、接收井施工，编制专项施工方案，支护形式应依据其结构形式、尺寸和周围环境条件等因素确定，还要考虑井外附近材料、设备等堆载力的影响。依据施工条件采取必要的降水施工或土体加固措施。降水施工以保证顶管施工质量、安全为前提，合理选择相应的降水方法，水位控制在井底至少0.5m以下。土体加固可尽量利用工作井围护结构稳固土体，也可补充采用注浆、喷锚等技术措施，还可设置一定厚度的混凝土洞门并安装止水装置，必须适时确认止水效果。

依据设计顶力、地形、地质及设备材料等实际条件合理确定后座类型，通常采用现浇混凝土式后座，后座施工允许偏差为垂直高度和水平长度的1%。后座面积应确保反力墙的承载能力满足顶力要求，后座平面与管道轴线垂直，允许偏差不垂直度为5mm/m，并且表面坚实平整。反力墙经验算须满足设计要求和最大允许顶力的强度和刚度，否则须进行加固处理。

2.3、测量、纠偏

顶管顶进中的测量工作。在观测台架设激光经纬仪，经纬仪发出的激光束，预先设置并符合设计坡度要求，发出的激光束作为顶管导向的基准线。测量控制原理是机械顶管过程始终让顶管机的测量靶的中心与激光斑点中心重合，确保顶管机顶进方向按设计方位前进。施工过程中如果顶管机头出现偏差，相应激光斑点就会偏离靶中心，偏差的测量靶图像传送到操作台的监示器，检测人员就能发现偏差并采取纠偏措施。

纠偏。纠偏遵循“勤测量、勤纠偏、多微调”的原则，纠偏角度≤0.5°，并预先设置偏差警戒角度。顶管机上、下、左、右4个方向安装矫正千斤顶，通4组千斤顶进行4个方向的矫正操作。连续观测测量靶图像，如发生偏移>20mm并有扩大偏差的趋势，应采取偏差措施。纠正偏量应缓慢进行，使管节逐渐复位，不得猛纠硬调。

2.4、顶管机到达接收井

顶管进洞的施工环节相当关键，顶管机进入接收井前应重新复核顶管机的位置，并评估顶管机出洞的状态，确保按预定的方案准确无误进入接收井，顶管进洞既要做好出口位置防水措施，又要控制好顶管机出洞速度。

顶管机接近接收井前应放慢顶进速度，让顶管机慢慢切削止水桩体，形成一个较完整的止水孔，当顶管机进洞后应快速顶进关节，缩短出洞时间，等顶管机完全出洞后按设计要求进行止水处理，减少水土流失。

2.5、中继站技术措施

而中继站技术措施的充分利用, 也能够有效解决泥水平衡顶管施工过程中的顶力问题, 特别是针对那些长距离顶管施工作业, 在不断顶进过程中, 管道承载的摩擦力也会不断增加, 这时使用中继站就能够有效分担主站所承受的顶进压力。通过设置多个中继站, 就能够帮助管道实现分段顶进, 此时仅最后区段的管道顶进工作由主站承担, 能够有效保障顶进施工进度。

2.6、地下管线沉降保护措施

在使用泥水平衡顶管施工技术的过程中, 挖掘正面土体不易出现沉降问题, 这是由于掘进设备性质所决定的。与此同时, 当出洞顶管第一节进入土层后, 施工人员还应注重将刀盘推力值与泥浆压力值控制在合理状态。通过对泥水平衡顶管施工技术的合理应用, 就能够有效控制挖掘面的结构稳定。通常来说, 在软弱土层中应用这一技术时, 施工人员能够将平均地层损失控制在百分之二以下, 也就能够有效降低地面沉降的几率。还需注意的是, 施工人员应注重对掘进设备顶进偏差趋势的科学分析, 通过对纠偏角度的合理控制, 将管道偏差值控制在30mm之内。

3、顶管施工特殊情况处理

(1)顶进过程中遇到障碍物。为防止顶进过程中遇到较大障碍物，施工前对工程地质条件和环境情况进行周密细致的调查。顶管施工过程中，如遇到小于10 cm的土块或石块，顶管机旋转切盘可以将其打碎并通过输送料盘进行出料。如粒径大于10 cm，输送料盘不能将其从前方土体中输出，应及时注浆减阻，检查堵塞并进行人工清堵。

(2)机头管管口破裂。管道顶进过程时中线、高程发生偏差位移，造成管口破裂。对此需使用20mm厚钢板制作好的内涨圈安装在机头管管口位置进行加固，管道高程中心在调整时要放缓调整频率，管道勤注触变泥浆，注浆量要满足管道顶力要求。

(3)地面沉降与隆起。开挖面取土量过多或过少，都会使机头推进压力与开挖土体压力不平衡;管道轴线偏差，或纠偏不当造成的地层土体损失;管道外围环形空隙(机头外径与管外径之差)引起的地层土体损失，或顶管完成后未置换泥浆造成的土体损失;管道接口不严密，造成的水土流失，都将造成地面沉降或隆起。

4、结语

综上所述, 随着现代城市建设发展的不断完善, 泥水平衡顶管技术这一非开挖施工技术的应用越来越普及。为此, 企业就应加大对泥水平衡顶管施工技术的研究, 确保全面把握泥水平衡顶管施工质量控制措施, 保障企业经济效益与社会效益的顺利获取。

参考文献

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