泥水平衡法顶管在市政工程施工中的应用

泥水平衡法顶管在市政工程施工中的应用

黎伟

荆门市弘景园林工程有限公司  448000

摘要：为改善市政工程施工条件，突破传统施工技术的局限性，顺利实现工程预期建设目标，施工单位必须提高对泥水平衡法顶管施工技术的重视程度，根据工程情况选择技术种类，掌握正确的技术应用方法，严格控制顶管机出洞、正常段顶进施工等关键工序的现场作业质量，为市政工程总体建设质量提供技术保障。

关键词：泥水平衡法；顶管；市政工程；施工应用

1泥水平衡法顶管施工技术类型

泥水平衡法顶管技术类型较多，包括楔形套环法蚯蚓式顶进法、单元曲线顶管法等，不同方法的工艺做法、适用范围存在差异，应根据市政工程施工情况加以选择。其中，楔形套环法适用于采取曲线顶管形式的市政工程，根据管节张口要求制作楔形套环，额外设置套环补偿管子端面，使其在反复承载期间具备足够变形能力，现场施工期间，通过千斤顶把线路前端顶出曲线形状，后续管节插入楔块，逐节开展顶进作业，利用顶推力驱使管节自然转向，形成曲线段。蚯蚓式顶进法适用于长距离顶进的市政工程，各节管道接头处布置耐压充气胶囊，保持胶囊充气膨胀状态，依托气压推动管道顶进，重复充气、排气两侧胶囊，推进后续管节。单元曲线顶管法是在各节管道尾部设置节点调整期，千斤顶台架与管节间隔部位设置缓冲橡胶垫，把单节管道和节点调整器作为顶进单元，如果顶进期间缺乏足够顶推力，则把节点调整器中的千斤顶调整到设计长度，形成管节V形接口，利用主压千斤顶持续顶进。

2泥水平衡法顶管技术在市政工程施工中的应用要点

2.1顶管机出洞

在顶管机出洞环节，施工人员需提前把切削刀盘、送泥管、排泥管、液压千斤顶等机具设备摆放就位，做好设备调试检查工作，割除预埋钢盒外侧钢板，安装止水环，在顶管机头部位设置特定尺寸的预留孔洞，把顶管机穿越围护结构，即可正式开展顶进作业。在顶管机头穿墙步骤，要求带有向上初始角，把初始角控制在5°左右，并在穿墙管下部设置支托装置，保持管段与工具管、相邻管段的联结状态，迅速完成工具管推进作业，在顶管穿墙部位设置止水设施，避免水体渗透、土体暴露时间超标而出现孔口塌陷等安全问题。

2.2正常段顶进施工

在正常段顶进施工环节，提前调试全套机械设备，根据试验段施工情况确定各项顶管施工参数的最佳值，跟踪监控顶管顶进过程，及时采取纠偏处理措施，把顶进速度保持在20mm/min左右，匀速、缓慢开展顶进作业，顶进期间同步开展注浆作业，利用泥浆在工作面上形成具备保护作用的泥皮膜[2]。严格控制工具管前进方向，在顶管机头顶进距离不足10m时，要求轴线位置偏差不超过50mm、高程偏差不超过30mm，及时采取纠偏措施。考虑到顶进期间充满了不确定性，施工人员应采取参数控制、轴线控制、地面沉降控制三项措施。第一，参数控制，根据市政工程现场条件确定各项施工参数的最佳值，以顶进速度为例，正常情况下，初始顶进速度保持在20～50mm/min，正常顶进速度保持在50～150mm/min，正面存在障碍物时则把顶进速度降低到10mm/min。第二，轴线控制，各节管段顶进完毕后，施工人员重复测量顶进方向与机头姿态，根据偏差情况进行纠偏，严格控制单次纠偏量，避免顶进方向偏离轴线、一次性纠偏到位而扰动周边土体，出现管节张角问题。第三，地面沉降控制，连续、均衡开展顶进作业，同步检测地面沉降量与变形量，如果沉降变形量超标，立即调整顶进参数，中途禁止出现长时间搁置状态，避免地面沉降。

2.3顶管出洞

在顶管出洞环节，参照施工图纸在现场布置接收井，核对洞门位置与方位角度，根据标高情况布置顶管机接收基座，控制顶管机头缓慢靠近接收井，适当提高测量频率，调整顶管机头的姿态位置，务必保证顶管机头顺利进洞。随后，把顶管顶进到接收井周边6m处，停止向首节管段继续压浆，逐渐把压浆位置向后推移，确保顶管进洞前6m内具备完好土塞，后续不会因减阻泥浆流失而出现管节外围摩阻力增加的情况。在顶管机头顶进到接收井高喷桩周边0.2m时，暂停顶进作业，在洞圈外侧高喷桩四角部位设置观察孔，通过观察孔核对顶管机头位置，确定顶管机头处于洞圈范围内的正确位置后，迅速、连续顶进剩余管节，在规定时间内完成顶管机进洞作业。此外，还需要做好洞口止水工作，提前在预埋钢盒表面焊接设置法兰件作为套环，套环上设置约25mm厚的橡胶法兰，铺设10mm厚的钢压板，拧入螺栓，压紧钢压板。后续顶管出洞期间，如果泥砂或地下水流入井内，通过收紧螺栓止水，预防塌方、流砂等安全事故出现。

2.4注浆减阻

在管段顶进期间，管壁和周边土层摩擦会产生较高的顶进阻力，进而影响施工效率，还有可能出现管段破损等问题。因此，施工人员需要采取注浆减阻措施，提前在顶管机铰接部位、管节表面设置多处注浆孔，持续向孔内注入适量减阻泥浆，泥浆在管段外围形成保护膜，起到减少顶力值与摩阻力的作用。在注浆减阻环节，重点掌握泥浆制备、注浆孔布置、压浆顺序三方面的技术要点。第一，泥浆制备，减阻泥浆由黏土、水、外加剂等原料混合制备形成，具备润滑、降失水、流动性等多项性能，根据工程现场地质条件确定泥水相对密度和泥浆性能要求。例如，现场分布坡积粉质黏性土层时，把泥水相对密度控制在1.025～1.075g/cm3，要求泥浆重度保持在19kN/m3，压缩模量控制在7MPa，变形模量控制在15MPa，黏聚力控制在35kPa，承载力特征值控制在200kPa。第二，注浆孔布置，要求在顶管机头和后续3个管段上均设置注浆孔，沿管段周边每隔120°或90°设置一处注浆孔，单节管段的注浆孔数量保持在3～4个。随着顶管施工进程的推进，逐步过渡到后续节段，每隔4节管段设置1节带有注浆孔的管节。第三，压浆顺序，提前做好浆液制备、预留注浆孔、性能检测等准备工作，确定无误后，开启总管阀门、管节阀门与启动压浆泵，顶进期间同步开展送浆作业，顶进结束后依次关闭管节阀门，停止压浆泵运行，关闭总管阀门，在工作井内拆除接头，下入后续管节与连接总管，重复上述操作。

2.5顶管纠偏控制

轴线偏位是应用泥水平衡法顶管施工期间常见的技术难题，具体表现为管段顶进方向与设计方向产生明显偏差，最终导致管段无法顺利出洞。对此，施工人员需要做好顶管纠偏控制作业，根据城市坐标点连接出洞井、进洞井的坐标与高程值，根据坐标计算结果建立坐标系，根据顶进轴线高程差值确定顶进坡度。随后，按照独立坐标系在工程现场进行测量放样，建立顶进轴线观测台，再把观测台移动到顶管轴线位置。观测台上架设激光经纬仪、高精度水准仪等仪器设备，定期采集观测数据，在出洞、进洞时适当提高监测频率，绘制顶进轴线曲线图，如果发现轴线偏差，立即反馈给班组成员，采取纠偏调控措施。市政工程要求顶管轴线偏差不超过50mm，对顶时两端错口距离偏差不超过50mm，管道内底高程偏差控制在-40～30mm。

3结语

泥水平衡法顶管技术在市政给排水管网、市政路桥等工程项目中得到了广泛应用，对缩短工期、减轻地面交通受干扰程度、保护当地生态环境有重要作用，是现代市政工程常见的施工技术类型。为进一步发挥泥水平衡法顶管施工技术的优势，施工人员应加强对新技术的实践研究，熟练掌握工艺做法，提高市政工程施工的效率和质量。

参考文献

[1]蒋建辉.泥水平衡法顶管施工技术在市政路桥施工中的应用[J].工程技术研究,2023,8(11):205-207.

[2]刘涵.泥水平衡顶管施工技术在市政工程施工中的应用[J].中国高新科技,2020,(14):62-63.

[3]杨凯.泥水平衡法顶管在市政工程施工中的应用[J].中华建设,2019,(01):142-143.

[4]王建洲,王欢.泥水平衡法顶管在市政工程施工中的应用[J].河南建材,2012,(01):109-110.