泥水平衡機(jī)械頂管施工技術(shù)在市政截污工程中的應(yīng)用初探

靳 楠

西安市第二市政工程公司，陜西西安 710054

當(dāng)前城市在基礎(chǔ)設(shè)施方面的建設(shè)要求越來(lái)越高，城市地下管網(wǎng)因?yàn)槠浒l(fā)展規(guī)模、鋪設(shè)、維護(hù)和更換等會(huì)很大程度上影響到城市人們的工作和生活，逐漸被人們用作衡量城市整體管理水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)。以往的挖槽埋管地下管線施工技術(shù)會(huì)很大程度上影響到城市交通和人們正常生活，增大城市交通壓力。泥水平衡機(jī)械頂管施工技術(shù)屬于一種新的地下管線施工技術(shù)，在不允許和不能開(kāi)挖區(qū)域管道鋪設(shè)、更換和維修方面有著非常廣泛應(yīng)用，比如，環(huán)境保護(hù)區(qū)、古跡保護(hù)區(qū)、建筑物、河流、鐵路等。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的發(fā)展進(jìn)步，泥水平衡機(jī)械頂管施工技術(shù)具有十分廣闊的發(fā)展前景，能夠產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，本文就此展開(kāi)了研究分析。

1 泥水平衡機(jī)械頂管施工技術(shù)

1.1 泥水平衡機(jī)械頂管施工技術(shù)系統(tǒng)組成

泥水平衡機(jī)械頂管施工技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中可分為以下八大部分：第一，泥水平衡機(jī)械頂管施工技術(shù)所使用的掘進(jìn)機(jī)和相應(yīng)操作系統(tǒng)；第二，進(jìn)泥系統(tǒng)和排泥系統(tǒng)；第三，泥水處理系統(tǒng)，泥水成分不同，其處理方式也有明顯差異，比如，泥水中含砂量高，可選擇自然沉淀法處理系統(tǒng)；第四，主頂系統(tǒng)，可分為油缸、油泵、頂鐵等不同部件；第五，測(cè)量系統(tǒng)；第六，起吊系統(tǒng)，結(jié)合管材重量，選擇相應(yīng)吊車，比如，鋼筋混凝土管材，長(zhǎng)度在2m，可使用16t吊車吊裝；第七，供電系統(tǒng)，結(jié)合工程所使用的頂管設(shè)備和附屬設(shè)備型號(hào)，計(jì)算總用電功率，最終選擇400kW獨(dú)立變壓器，能夠滿足施工過(guò)程中對(duì)電力的需求；第八，附屬系統(tǒng)，包含洞口止水圈、基坑軌道等。

1.2 泥水平衡機(jī)械頂管施工技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

第一，地層適應(yīng)性，市政截污工程中泥水平衡機(jī)械頂管施工技術(shù)的應(yīng)用，能夠使地下水位較高以及淤泥層不穩(wěn)定等問(wèn)題得到有效解決，利用切削刀盤(pán)等施工設(shè)備，不僅可以滿足無(wú)粘性土層中施工需要，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)混合類地層的有效處理。

第二，對(duì)公共財(cái)產(chǎn)和現(xiàn)有設(shè)施的破壞和影響。市政截污工程存在流沙、淤泥等難題，同時(shí)管線埋設(shè)深度大，泥水平衡機(jī)械頂管施工技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)這些問(wèn)題的有效解決，避免使用深度開(kāi)槽法施工所引起的地層移動(dòng)，使人員財(cái)產(chǎn)、道路以及公共設(shè)施安全得到有效保證。

第三，對(duì)公眾和環(huán)境的干擾。傳統(tǒng)開(kāi)槽施工方式，不管在路基區(qū)域還是環(huán)境敏感區(qū)域施工，都被認(rèn)為有干擾性和破壞性，尤其在交通量較大街道選擇開(kāi)挖法施工，會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的交通延誤、商業(yè)損失以及破壞。泥水平衡機(jī)械頂管施工技術(shù)在環(huán)境敏感區(qū)施工，具有非常明顯施工優(yōu)勢(shì)。

第四，施工安全性。泥水平衡機(jī)械頂管施工過(guò)程中，施工人員在基坑內(nèi)施工，相比于開(kāi)挖法等施工技術(shù)，施工安全性明顯提高，另外，由于泥水平衡機(jī)械頂管施工技術(shù)不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生過(guò)大影響，施工面積小，同樣會(huì)提高整個(gè)工程施工的安全性。

第五，施工質(zhì)量。工程委托人員并不在意施工技術(shù)的選擇，僅看重施工成本、進(jìn)度、質(zhì)量、安全等，當(dāng)前泥水平衡機(jī)械頂管施工技術(shù)發(fā)展成熟，能夠在不同施工條件下滿足委托人在施工質(zhì)量、施工效率和施工成本方面要求。

第六，施工經(jīng)濟(jì)效果。針對(duì)復(fù)雜地面以及埋設(shè)深度較淺區(qū)域，利用開(kāi)挖法施工成本較低，但是如果對(duì)各個(gè)方面因素綜合分析考慮，利用開(kāi)挖法施工會(huì)產(chǎn)生較高的施工費(fèi)用，泥水平衡機(jī)械頂管施工技術(shù)的應(yīng)用，施工經(jīng)濟(jì)效果明顯更好。

2 泥水平衡機(jī)械頂管施工技術(shù)在市政截污工程中的應(yīng)用

2.1 施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)

第一，在完成交接樁的測(cè)量后，校測(cè)控制點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)、坐標(biāo)點(diǎn)等，同時(shí)展開(kāi)補(bǔ)樁和拴樁操作。第二，結(jié)合地質(zhì)勘測(cè)部門(mén)提供的勘察資料，做好人員的組織，在施工現(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)實(shí)地勘察，根據(jù)管線的走向，做好施工現(xiàn)場(chǎng)材料堆放、交通、電源、排水等方面布置，保證其滿足工程項(xiàng)目建設(shè)需要。

2.2 材料、設(shè)備技術(shù)

第一，管材，本次施工選擇鋼筋混凝土管材，直徑2m，檢查管材的強(qiáng)度和外觀等需要滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)還需要有試驗(yàn)報(bào)告和出廠合格證等；第二，檢查橡膠圈、水泥、鋼套環(huán)等施工材料，保證其滿足使用要求；第三，機(jī)械設(shè)備，壓漿泵、液壓油泵、切削機(jī)械等相關(guān)設(shè)備進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后需要展開(kāi)必要的檢測(cè)和驗(yàn)收，保證其滿足技術(shù)安全要求。

2.3 施工過(guò)程中的技術(shù)

第一，糾偏測(cè)量和控制。本次工程項(xiàng)目施工使用JDB激光經(jīng)緯儀，施工中激光經(jīng)緯儀發(fā)出紅色激光束，照射在機(jī)尾光標(biāo)格柵盤(pán)，利用視頻傳輸至操作臺(tái)，操作人員可隨時(shí)控制精度，保證頂管軸線控制精度滿足工程項(xiàng)目施工要求。

第二，觸變泥漿減阻。計(jì)算出頂力后，控制管體自重和頂進(jìn)程度，最大限度減少頂進(jìn)阻力，阻力的大小很大程度上受到土質(zhì)因素影響，利用注漿方式能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)阻力的有效控制，在管壁形成一層潤(rùn)滑套，避免發(fā)生干摩擦，以此減少頂進(jìn)阻力，為了更好地滿足這一目標(biāo)，施工過(guò)程中可采取以下方式：（1）選擇性能優(yōu)良的觸變泥漿材料，對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行必要測(cè)試包含造漿率和失水率等指標(biāo)，保證這些指標(biāo)滿足施工要求；（2）管壁壓漿孔等位置的選擇需要幫助漿液形成環(huán)狀；（3）嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行漿液的配置和攪拌；（4）壓漿過(guò)程中，主要選擇頂進(jìn)同步注漿方式，同時(shí)還需要輔助補(bǔ)漿，注意各推進(jìn)段漿液形成情況的檢查；（5）選擇可靠的管路和注漿設(shè)備，同時(shí)保證管道有良好的密封性和壓力；（6）注漿過(guò)程中必須要配備有專門(mén)的操作人員，同時(shí)質(zhì)檢人員定期展開(kāi)質(zhì)量檢查。頂進(jìn)過(guò)程中需要結(jié)合地下水、地面變形等因素對(duì)壓力和注漿量適當(dāng)調(diào)整，做好注漿量的記錄，實(shí)現(xiàn)對(duì)底層損失的準(zhǔn)確分析。

第三，管道頂進(jìn)。做好管道頂進(jìn)速度的控制，以5～10cm/min為宜，實(shí)際操作過(guò)程中，受到泥漿泵管連接、吊管、鋼套環(huán)安裝等因素影響，每天的頂進(jìn)距離僅30～40m。

第四，沉降、位移的檢測(cè)和控制。這方面檢測(cè)和控制需要做好以下幾個(gè)工作：（1）對(duì)地質(zhì)和環(huán)境展開(kāi)詳細(xì)調(diào)查，提供準(zhǔn)確詳細(xì)的地質(zhì)縱剖詳圖，明確頂管沿線施工范圍不疼痛建筑物的結(jié)構(gòu)和功能等，判斷與頂管管線相對(duì)位置；（2）控制地層移動(dòng)的措施，頂進(jìn)過(guò)程中做好地面沉降和移動(dòng)的監(jiān)測(cè)，結(jié)合監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)密封圖壓艙壓力值進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化，保證正面土體狀態(tài)良好，同時(shí)將人工控制方式與自動(dòng)化控制方式相結(jié)合，保持最佳頂管頂推力和頂進(jìn)速度等；（3）頂管外周空隙注漿，因?yàn)轫敼芄ぞ吆屯鈴街g存在一定的差異，會(huì)在管道外周形成空隙，需要及時(shí)進(jìn)行外周空隙的糾正，利用壓注觸變泥漿方式實(shí)現(xiàn)對(duì)頂管空隙的有效填充；（4）操作人員需要注意觀察壓力表變化，做好推進(jìn)速度等的調(diào)整，保持良好運(yùn)行狀態(tài)，嚴(yán)禁盲目增加推進(jìn)速度。

第五，現(xiàn)場(chǎng)意外情況的處理。具體有以下幾個(gè)方面：（1）地質(zhì)存在有非常大變化，比如，地質(zhì)突然變軟等，這方面變化可利用管道壓力表等方式判斷，如果地質(zhì)突然變硬，需要適當(dāng)降低頂進(jìn)速度，如果地質(zhì)突然變軟，則適當(dāng)提高頂進(jìn)速度；（2）地層中如果出現(xiàn)承壓水，適當(dāng)增加頂進(jìn)速度，同時(shí)控制送水量；（3）施工過(guò)程中如果有異常偏差等情況出現(xiàn)，必須要在偏差允許范圍內(nèi)，做好偏差原因的分析，制定針對(duì)性的解決策略；（4）頂管機(jī)施工過(guò)程中如果碰到障礙物等，首先需要對(duì)機(jī)頭前土進(jìn)行適當(dāng)加固，之后利用爆破等方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)障礙物的有效處理。

第六，泥水平衡頂管施工過(guò)程中還需要做好以下幾個(gè)方面問(wèn)題的控制：（1）掘進(jìn)停止后，還需要保持一定壓力，避免有漏水等情況出現(xiàn)；（2）掘進(jìn)施工過(guò)程中需要做好地下水壓變化情況的觀察，采取針對(duì)性的解決策略，使挖掘面平衡狀態(tài)得到有效保證；（3）掘進(jìn)施工過(guò)程中注意檢查泥水比重以及泥泵流量，避免有漏漿等問(wèn)題出現(xiàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

市政截污工程施工中，泥水平衡機(jī)械頂管施工技術(shù)的應(yīng)用，與傳統(tǒng)開(kāi)挖法、人工頂管等技術(shù)相比，存在明顯施工優(yōu)勢(shì)，不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境、建筑、交通、商業(yè)等產(chǎn)生過(guò)多影響，在工程項(xiàng)目施工中能夠發(fā)揮出更大的價(jià)值和作用，施工質(zhì)量和施工進(jìn)度可得到有效保證，施工成本低，具有非常廣闊應(yīng)用和發(fā)展前景，未來(lái)泥水平衡機(jī)械頂管施工技術(shù)的應(yīng)用范圍將會(huì)越來(lái)越廣泛。