泥水平衡頂管施工技術在平頂山路的應用

（蘇州建龍工程建設咨詢有限公司21500）

摘要：頂管技術作為一種地下管道施工手段，無需大量挖泥、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管道、電纜等施工工程，可避免為疏干和固結土體而采用降低水位等輔助措施，從而大大加快施工進度、節省大量投資，是真正的無污染、高效率的施工技術。本文介紹了泥水平衡式頂管優點；探討了泥水平衡頂管施工技術在平頂山路的應用施工工藝。

關鍵詞：泥水平衡；頂管；施工技術；應用

一、工程簡介

平頂山路位于常州新北區西夏墅鎮，道路全長約1.1KM，道路為南北走向。道路路幅總寬18米。污水管線設計管位位于道路中心西側4.5米處，其中約700米管道槽深在6-7米之間。由于管道埋深深、土質差（基本為中液限粉質土、粉土層）、地下水豐富且管線附近建筑物桿線等因素影響，為確保污水管道施工質量及安全該段污水采用泥水平衡頂管方案施工。現平頂山路道路及管線已于8月完工，本文主要介紹平頂山路污水施工所采用的泥水平衡頂管施工技術。

二、工程施工工藝

一）、主要施工工藝流程

測量引點→工作井、接收井施工→測量放樣→井下導軌機架、液壓系統、止水圈等設備安裝→地面輔助設施安裝→頂管掘進機吊裝就位→激光經緯儀安裝→掘進機出工作坑→正常頂進→頂管機進接收坑。

二）、沉井施工

1、本項目工作井接收井均采用鋼筋砼沉井，工作井沉井尺寸分為6米*6米和6米*3米兩種；接受井沉井為尺寸為3米*3.5米。

2、沉井制作下沉流程

井位放樣→開挖2米上層土→測量放樣恢復井位→下節沉井鋼筋模板制作澆筑砼→養護7天后挖土下沉→上節節沉井鋼筋模板制作澆筑砼→養護7天后挖土下沉到位→沉井封底→后背墻砼澆筑。

3、沉井下沉注意事項

(1)沉井下沉時，井內除土應先從中間開始，均勻、對稱地逐步向刃腳處分層取土，使沉井均勻下沉，防止偏斜，特別是下沉初期尤應注意。

(2)該項目采用長臂挖機配合人工挖土，挖土下沉過程中，應做好標高、下沉量、傾斜和位移的測量工作、隨時注意糾正沉井的偏斜。

(3)沉井下沉至設計標高以上2m前，控制井內除土量，注意調平沉井，防止因除土量過大及除土不均，而使沉井突然大量下沉并產生較大的偏斜，增加準確下沉至設計標高的困難。

(6)因部分沉井離構筑物較近，在下沉時，應觀測周圍構筑物的沉降、位移及裂縫情況，以便迅速采取措施，確保附近設施的安全。

三）、泥水平衡頂管施工設備

本工程使用的主要設備三原重工制造的YX-1500型泥水平衡偏壓破碎型頂管機。泥水平衡式頂管主要設備見下圖：

四）、管道頂進

頂管推進機（俗稱機頭）被主頂油缸向前推進，掘進機頭進入止水圈，穿過土層到達接收井，電動機提供能量，轉動切削刀盤，通過切削刀盤進入土層。挖掘的土質，石塊等在轉動的切削刀盤內被粉碎，然后進入泥水艙，在那里與泥漿混合，最后通過泥漿系統的排泥管由排泥泵輸送至地面上。在挖掘過程中，采用復雜的泥水平衡裝置來維持水土平衡，以至始終處于主動與被動土壓之間，達到消除地面的沉降和隆起的效果。掘進機完全進入土層以后，電纜、泥漿管被拆除，吊下第一節頂進管，它被推到掘進機的尾套處，與掘進頭連接管頂進以后，挖掘終止、液壓慢慢收回，另一節管道又吊入井內，套在第一節管道后方，連接在一起，重新頂進，這個過程不斷重復，直到所有管道被頂入土層完畢，完成一條永久性的地下管道。

五）、頂進測量控制

掘進機在掘進過程中，采用了激光導向控制系統。位于工作后方的激光經緯儀發出激光束，調整好所需的標高及方向位置后，對準掘進機內的定位光靶上，激光靶的影像被捕捉到機內攝像機的影像內，并輸送到挖掘系統的電腦顯示屏內。操作者可以根據需要開啟位于掘進機內置式油缸進行伸縮，為達到糾偏的目的，調整切削部分頭部上下左右高度。在整個掘進過程中，甚至可以獲得控制整個管道水平、垂直向30cm內的偏離精度。

六）、泥水系統

泥漿系統有二個作用：送走被挖掘出的渣土和平衡地下水。泥漿系統是由密封的管道組成，通過機頭循環，形成泥漿混合物，由排泥管送走，最后沉淀在地面上的泥漿池內，泥漿通過眾多的排泥泵被排出。再由進水泵進水送入機頭，排泥由變速的排泥泵進行控制。機坑旁通裝置可控制進排泥漿的速度、方向，以防止泥渣堵塞管道，淤積現場。當挖粘土時，可能使普通粘土，有一定的粘合度，可以直接將泥漿排入泥漿池內，但是當挖沙土時，泥漿中必須添加一定的粘合劑（諸如膨潤土等）以增加泥漿粘度，以達到排渣的最終目的。

進排泥水系統起著第二個作用：在有地下水存在的地方，掘進機表面的壓力可以降低到小于水中的壓力。這樣避免了抽地下水的需要。進排泥水系統中的壓力感應器可測出地下水的壓力。機內泥水循環系統，電磁閥，旁通裝置及載水閥可以起到調節水壓的作用。機內電磁閥和旁通系統，可以阻止水壓的變化，保持水壓，在加管道時，不至于減小機頭的水壓，保證內部壓力平衡。

七）、進出洞口的止水措施

頂管施工中的進出洞口作業是一項很重要的工作，施工中應充分考慮到它的安全性和可靠性。尤其是從工作坑中的出洞開始頂管，如果出洞安全、可靠又順利，那么可以說頂管施工已成功了一半。許多頂管工程就是失敗在進出洞口這兩個環節上。

頂進前，為防止洞口處的水土沿工具管外壁與洞門的間隙涌入工作井，在工作井內洞口處安裝一道環形橡膠止水圈。在頂進施工過程中又可防止減摩漿從此處流失，保證泥漿套的完整，以達到減小頂進阻力的效果。

在機頭進洞時因土體是流沙，地下水位高，土體松軟，地基承載力差，雖然經過地基處理，但為了機頭頂進安全，機頭不下沉，還應有機頭加固措施。機頭進洞時將機頭與后面的五節管用拉桿連接起來，使之成為一個整體，并在導軌上用兩個手拉葫蘆間隔一米拉緊，從而使機頭沿著導軌方向順利頂進。

三、泥水平衡式頂管優點

1、適用的土質范圍比較廣，地下水壓力很高，以及變化范圍很大的條件下，它都適用。

2、可有效地保持挖掘面的穩定，對所頂管子周圍的土體擾動比較小，因而由頂管引起的地面沉降較小。

3、與其他類型的頂管比較，泥水頂管施工時的總推力比較小，尤其在粘土層這種表現得更為突出，所以特別適用于長距離頂管。

4、工作坑內的作業環境較好，作業比較安全，由于它采用泥水管道，輸送棄土，不存在吊土，搬運等危險的作業。

5、泥水輸送棄土為連續作業，因此進度比較快。

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