污水管道工程土壓平衡機械頂管技術的應用

李隆

摘 要： 頂管技術因其周圍環境影響小、施工效果良好等優勢在市政工程施工中得到了廣泛應用。土壓平衡機械頂管技術作為污水管道工程施工的重要技術，將其應用到污水管道工程施工中，可降低對交通、居民生活的影響，并能改善市容、保護環境。為此，施工企業必須在充分了解土壓平衡機械頂管技術的基礎上，進一步規范了施工流程，以此提升工程整體質量。

關鍵詞： 土壓平衡機械；頂管施工；施工流程

隨著現代城市的發展，建筑物密集、地下管線眾多、場地狹小、明挖施工困難，非開挖施工技術正越來越廣泛地應用于建設工程當中。頂管技術由于不需要開挖面層，就能穿越地面構筑物和地下管線及公路、鐵路、河道，在我國得到了迅速發展。頂管機是一種非開挖施工地下管道（外徑可達3.8m）的專用掘進機械設備，它的形式由手掘式、擠壓式發展到半機械式。由于城市建設的發展，對施工周圍的環境保護提出了較高的要求，隨著施工經驗的積累、科學技術的進步與機電制造水平的提高，使頂管機的形式向著機械旋轉切削式、泥水平衡式、土壓平衡式以及能適應軟硬土層的先進機型發展。本文通過土壓平衡式頂管掘進技術工程實踐，克服了軟土地基下埋深大、頂進長等種種困難，成功實現了土壓平衡頂管掘進施工，該工法在工程實踐中取得了良好的經濟和技術效果。

一、工程案例

某污水管道為市區污水北排的主干管，管徑為1650毫米，3.46千米為工程總長度，粘土、粉質粘土層為官位部分土質，部分官位處于粘土、粉土、粉砂交接位置。選取鋼筋混凝土管道（1650x2000），該管道標高為0.22米到2.7米之間。為更好地提升工程質量，結合本工程具體情況，可選取頂管技術進行污水管道施工。泥水平衡與土壓平衡機械頂管都能對大口徑鋼筋混凝土管施工要求進行最大限度滿足，本文以土壓平衡機械頂管技術作為污水管道施工方式，以期為提升工程質量提供可靠的保障。

二、污水管道工程土壓平衡機械頂管技術的施工流程

伴隨改革開放的不斷深入，市政工程對國民經濟的推動作用也得到了人們的廣泛關注。市政工程建設和城市經濟發展、人們生活息息相關。土壓平衡機械頂管技術作為污水管道工程施工的重要技術之一，其施工技術水平的高低將直接影響到工程的整體質量，為此，施工單位必須重視設備選型，規范施工工藝，只有這樣才能推動交通工程的快速發展，才能為國民經濟增長提供可靠保障。

1、設備選型

選取Telemale加泥式土壓平衡頂管機進行施工，2500毫米為其外徑，2000毫米為成孔管內徑。頂管掘進機土壓控制土壓倉土壓隨意在0到20Kpa之間設定。土壓倉土壓通過螺旋輸送機轉速進行土倉壓力螺旋輸送機地調整，可選用手動、自動兩種方式。自動設置時由土倉土壓計對螺旋輸送機轉速進行有效控制，利用PLC系統土倉壓力土壓傳感器對螺旋輸送機減速進行有效控制。該機械通過土壓倉加泥作用對土質流塑性進行改變，更好地全斷面實現土壓平衡，加泥能力為每分鐘0.13立方米。也可摻加泡沫對砂礫石層內設備正常頂進安全性進行有效提升。

2、施工測量

測量器具與設備是市政污水管道工程施工測量的主要機械設備，根據設計規定在實地進行管道具體標定，為市政工程施工作業提供便利。恢復中線測量、測設施工控制樁等都是污水管道施工測量的主要任務，完成測量放線工作后，應對管道施工人員進行技術交底。

3、頂管進洞止漿方式

頂管施工工作坑進洞與出洞、管子與洞口之間應進行間隙預留，并做好封閉工作。如封閉效果差，從間隙內將有泥漿流出，將對坑內作業產生極大的影響，甚至導致洞口坍落情況，為此必須將止漿設施設置在洞口。

4、頂進施工

該機械機頭包含可控流量加泥系統，頂進施工中，在每方出土加泥量10%有效控制土壓倉加泥粘土層與粘土砂層加泥量，30%到35%之間控制砂、砂礫石層每方出土加泥量，頂進時根據出土流塑性進行加泥量地增加或減少。根據頂進施工工具管中心、高程情況，要求進入土層后工具管每頂進300毫米進行1次以上測量，完成全段頂進工作后，可測量各個管節接口位置的軸線位置、高程，存在錯口時應對其相對高差進行測量。

5、觸變泥漿減阻

為降低頂進阻力、加大頂進長度、避免塌方管道，頂進施工中可在管壁、土壁縫隙內將觸變泥漿注入，以此形成泥漿套，降低管壁、土壁之間的摩擦阻力。按照由前到后的順序添加觸變泥漿，頂進相應距離，可實施補漿作業。為達到充分分散膨潤土的作用，必須合理配置觸變泥漿。

6、回填注漿

回填注漿是施工過程中控制地面下沉的主要方式。回填注漿位置應在初襯支護拱頂上部，因噴漿質量不佳，無法密切接觸土壤，或因拱頂沉降導致各種縫隙的產生，通過注漿方式對縫隙填實，可保證施工后期沉降量大大減少。

7、土體加固

根據工程實際情況，少量污水管線必須進行電力管線、建筑物等方面地穿越，為提升施工安全性，應做好土體加固作業。土體密實注漿是土體承載力提升、土體滲透系數降低地重要方式，該方式可對地面沉漿影響進行有效消除。本工程壓密注漿600毫米為其影響半徑，500毫米為其有效半徑，布孔排距可確定為1米。其中結構物土體加固范圍為5米，分層壓密注漿可在工作坑、接受井車距井壁外側附近1.5米以外位置進行。選取由外到內的施工方式注漿，避免漿液流失。通過注漿噴頭改進，將常規直噴式進行濾網式噴頭轉換，以此達到注漿壓力的提升機有效半徑地擴大，以此達到水泥漿滲透力地提升。注漿作業可分層由下向上進行，每次拔管長度為0.5米，0.3到0.4Mpa為注漿壓力。

選取高速拌漿桶作為注漿設備，5分鐘為每桶拌漿最高時間，以此滿足漿液供需要求，選取直徑32毫米高壓軟管作為壓漿管。選取直徑20塑料管為出氣孔，選取直徑20毫米白鐵管為注漿孔，并進行球閥安裝。

8、地面沉降控制

地層支撐、摩阻力降低都可選取觸變泥漿進行有效控制。首先，實時壓漿對頂進過程內出現的間隙進行施工，達到地層支撐的作用，并對地面沉降進行有效控制，其次，減阻提升頂進間距，以此對中間井應用量大大降低。最后，根據施工現場具體情況，觀測點順著管道中心線與其垂直方向進行設置，在頂管前對原始地面高程進行準確測量，伴隨頂管作業對其地面高程變化值、沉降值進行定期測量。選用注漿加固技術對頂管工作井、接收井出入洞口進行補強，以此避免洞口坍塌情況的發生。

三、結束語

綜上所述，作為城市的重要基礎設施，地下管線包含供水、供熱、燃氣、電力、通信、排水等多個方面，對一個城市能否正常運行尤為重要。換言之，完善地下管線已經成為城市現代化程度的重要標志。“開槽埋管法”為傳統地下管線施工方式，該技術一般用于管路附近無障礙區域，但并不適應于交通繁忙、人口密度高級地下構建物、管線繁雜的區域。特別是在供排水、燃氣、熱力等大口徑管線鋪設中，開槽埋管方式難度較大。隨著科學技術水平的提升，土壓平衡機械頂管技術應運而生，并在市政工程建設中得到了廣泛地應用。該技術不僅能夠降低對交通、居民生活的影響，更能降低建筑拆遷、改善市容、保護環境，由此可見，城市地下管線施工中土壓平衡機械頂管技術的應用至關重要。■

參考文獻

[1] 劉敏.大直徑泥水平衡頂管機在沿海地區施工的主要技術措施初探[J]. 科技創新導報. 2015（14）.

[2] 丁翊明. 大直徑頂管施工中后背力的確定及注漿減阻工藝的應用[J]. 天津建設科技. 2012（01）.

[3] 李笑，劉春虎. 土壓平衡盾構土壓平衡比控制的模擬試驗研究[J]. 現代隧道技術. 2011（04）.

[4] 李輝. 土壓平衡式頂管掘進技術在軟土地基中的應用[D]. 天津大學 2009.endprint