泥水平衡式頂管施工及管理

陳卓

（重慶市銅梁區石魚鎮人民政府重慶市銅梁區　402560）

泥水平衡式頂管施工及管理

陳卓

（重慶市銅梁區石魚鎮人民政府重慶市銅梁區402560）

在泥水平衡式頂管施工作業中，只要采取科學的管理手段，嚴格按照技術操作規程，并結合現場實際，合理的控制頂進速度和路徑，并適時采取糾偏操作，一定能在確保工程質量的前提下大大縮短工期；與此同時，泥水平衡式頂管施工作為一種高效的管道非開挖作業技術，其應用范圍也將越來越廣。

泥水平衡式；頂管施工；管理分析

引言

泥水平衡頂管機施工以泥水平衡為基礎，由泥水平衡頂管機掘進頭向前頂壓掘進，刀盤切削前方泥水、砂石、磨碎大顆粒礫石，和輸送至泥水倉的水混和成泥漿，由泥水輸送系統輸送至泥水處理站，即棄土以泥水方式排放出頂管機，利用泥水壓力來平衡頂進工作面上的水壓力和土壓力，通過調節出泥艙的泥水壓力穩定開挖面，在不開挖地表的情況下，利用液壓頂進工作站從工作坑將鋪設的管道頂入，從而在頂管機之后直接鋪設管道。

1　泥水平衡式頂管施工及管理特點

一般的泥水平衡式頂管施工技術采用的是機械掘進的操作，特點就是通過掘進機的刀盤運動，將經過切削的土壤輸送至泥水倉內，泥水經過泥水泵的作用，送達操作面，再經過刀盤的攪拌作用，泥水可以經排泥管道被送至地面的泥漿池內，泥水經過自然放置，可以進行部分回收使用，最后沉淀的固體也可以回收。在工作過程中，利用刀盤的轉動平衡土體的壓力，完成對水循環的壓力平衡。通過流體的輸送過程，切削入泥倉的土體可以持續的進入，這個過程必須連續，以保證掘進施工的快速性。這樣的一種施工技術，無需再經過對土質的分析以及降水處理的過程，可以達到減小地面沉降的目的。目前的泥水平衡式頂管施工管理主要操作設備包括：掘進機、測量設備、井內旁通等，輔助的設備有：泥水處理設備、中繼器設備以及注漿設備等（如圖1）。

2　頂管施工裝備和工藝

基坑包括頂進工作坑和接收工作坑。頂進工作坑是安放頂進設備的場所，也是頂管掘進機的始發場所。頂進工作坑還要承受具有頂鎬推力反作用力的構筑物，起到頂進后背的作用。接收工作坑是接收掘進機的場所。洞口止水圈是安裝在頂進工作坑的頂進方向洞口和接收工作坑的出洞洞口，具有制止地下水和泥沙流到頂進工作坑和接收工作坑的功能。掘進機是頂管用的機器，安放在所頂圓管的最前端，是決定頂管成敗的關鍵所在。掘進機的功能是取土和確保管道頂進方向的正確性。主頂裝置由主頂油缸、主頂油泵、操縱臺和油管等四部分構成。主頂油缸是圓管推進的動力，多呈對稱狀布置在管壁周邊。

圖1　工藝流程圖

泥水平衡式頂管施工頂鐵有環形頂鐵和弧形或馬蹄形頂鐵之分。環形頂鐵的主要作用是把主頂油缸的推力較均勻地分布在頂管端面上。馬蹄形頂鐵則是倒扣在基坑導軌上，開口方向與弧形頂鐵相反，只用于泥水平衡式頂管中。基坑導軌是由兩根平行的箱形鋼結構焊接在軌枕上。其作用主要有兩點：①使推進管在作坑中有一個穩定的導向，并使推進管沿該導向進入土中；②讓頂鐵工作時能有一個可靠的托架。后座墻是把主頂油缸推力的反力傳遞到工作坑后部土體中的墻體。它的構造會因工作坑的構筑方式不同而不同。在沉井工作坑中，后座墻一般就是工作井的后方井壁。在后座墻與主頂油缸之間，墊上一塊厚度在200～ 300mm之間的鋼板，稱之為后靠背。

為保證頂管機進出洞時泥漿和地下水不從頂管機外周圍涌出，需在頂進方向安裝洞口止水裝置。洞口止水裝置安裝在工作井與接收井沿管線方向的側壁預留洞上，預留洞的直徑應比頂管機外徑稍大，其由預埋螺栓，鋼壓環及橡膠圈組成。洞口止水裝置結構如圖2。圓管大多為鋼筋混凝土管，這類管都必須采用可靠的管接口。管接口裝有橡膠密封帶（圈），保證在施工時和施工完成以后的使用過程中不滲漏水。在泥水平衡式頂管中，采用泥漿泵和管道輸送泥水。在基坑后部，經常放置經緯儀和水準儀，以隨時掌握頂進偏差，并調整方向。

圖2　洞口止水裝置結構

沉井下沉到位后，保持井內水位和地下水位平衡，采用水下混凝土灌注進行沉井的封底，可以避免流沙和管涌的發生。注漿系統由拌漿、注漿和管道三部分組成。拌漿是把注漿材料兌水以后再攪拌成所需的漿液。注漿是通過注漿泵來進行的，可以控制注漿的壓力和注漿量。管道分為總管和支管，總管安裝在掘進機內，支管則把總管內壓送過來的漿液輸送到每個注漿孔。通風與換氣。通風與換氣是長距離頂管中不可缺少的一環。頂管中的換氣采用專用的抽風機或者采用鼓風機。通風管道一直通到掘進機內，把混濁的空氣抽離工作井，然后讓新鮮空氣自然地補充進來。

3　泥水平衡式頂管施工測量與管理

3.1對高程及中線偏差的監視及管理

①一般情況下，可以利用地面或者地下的測量系統完成對工程的測量，可以通過在較為固定、視線清晰、簡單保護的地方布置測量設備。②為了能夠及時的發現前端頂管機偏離軸線的錯誤，盡量使用激光導向技術進行測量作業。另外，也可以使用水準儀和經緯儀。③在日常施工過程中，加強利用激光導向儀進行測量管理的全過程。④在完成前一節管道頂進作業后，應及時利用測量設備進行掘進方位的確認。

3.2對地面沉降情況的監視及管理

在進行頂進施工中，時刻注意地面是否出現塌陷或隆起現象，對于這個問題的管理需要滿足以下標準：①及時設立施工基準點，基準點的設置需要選擇一些在施工操作面以外，視線良好的地理位置。②在頂管機掘進中線兩側對稱設置基準點，按照施工圖紙的具體要求確定最終的測量標準。③在需要特殊保護的建筑物或設備上設置監控點，實時監控其位移變化情況。④對已完管道頂部土體段也要進行塌陷或隆起檢查，通過該路段施工前后測量數據的對比分析，確定下一步的頂進施工方案。

3.3頂進糾偏

在實際施工中，頂管機機頭可能會因為周邊土體壓力的不均衡、地下水位的變化等因素影響，導致頂進路徑出現偏差；尤其在砂層頂進施工時，這個問題會更加嚴重，泥水的過度沖刷，可能造成機頭的快速下沉；出現諸如上述情況時，就需要對頂進采取糾偏操作，以保證頂進路徑滿足設計要求。進行糾偏操作時，應注意以下幾點：①在機頭和機頭連接工具管出洞前，即使發生中線和高程偏差，也不要馬上糾偏，因為此時糾偏，機頭連接管尚位于導軌上，起不到糾偏效果。待機頭出洞后，根據監視器上光點位置的變化趨勢進行適當糾偏。②通過監視器觀察，當光點的位置出現較大偏差時，及時停止頂進。此時，工作人員需要對激光導向儀的定位進行再次確認，確認儀器是否由于振動或者碰觸出現的偏差，如果不是，需要及時對出現偏差的原因進行分析總結，并采取適當的糾偏操作。③在頂進操作時，工作人員應對監視器顯示的數據，以及變化過程實時記錄，并參考記錄的數據完成糾偏操作的全過程。④頂進過程中，記錄數據是一項細致的工作，應由專人負責。數據記錄應該準確完整、實事求是，保證每根管子都要有一份頂進記錄信息。

4　結束語

市政工程中采用泥水平衡式頂管技術可以比較好地適應這一類地質情況。但是在一些地下水位比較高的地方，甚至地下水位隨海洋潮汐漲落，采用泥水平衡式頂管施工依然會碰到很大困難，不采取綜合措施難以保證施工安全和質量，必須根據實際情況制定切實可行的應對措施，才可以保證工程順利進行。

[1]《給水排水工程頂管技術規程》（CECS246：2008）[S].

[2]陳昌厚，黃治芳.沉井注水下沉施工[J].銅業工程，2011，06：81～85.

[3]劉宏.高壓噴射注漿技術在建筑施工中的應用[J].中國高新技術企業，2009，22：41～42.

TU992.05

A

1673-0038（2015）15-0090-02

2015-3-4

陳卓（1970-），女，工程師，大專，主要從事工民建及市政網管建設管理工作。