泥水平衡頂管技術在市政排水施工中的應用

【摘要】市政工程施工中，由于特殊地理位置和地質條件導致施工場地受限，傳統開槽施工技術已經很難適應于現代市政施工要求。泥水平衡法頂管技術應用具有先進性、創新性、安全性、高效性等特征，在市政軟基工程、排水工程中都有廣泛應用。基于此，本文以案例分析法，重點對泥水平衡法頂管在市政工程施工中的應用要點進行闡述，期望能夠給同領域施工技術人員提供一定理論參考。

【關鍵詞】泥水平衡法;頂管;市政工程;施工;應用

與傳統開槽施工技術相比，泥水平衡法頂管施工技術不會因為隨意開槽而導致工程承重結構的變化，會有效的避免墻體裂縫的產生，而開槽埋管施工技術需要在整體施工結束以后開展的施工技術手段，因此在開槽施工的過程中，容易導致整個市政工程產生不利影響。泥水平衡法頂管施工技術又稱為不開槽施工，其主要施工技術要點是將頂管埋置于地下空間，具有占地少，施工效率高等優勢，下面就將結合具體工程案例，重點探討泥水平衡頂管施工技術應用要點，供參考。

1、工程案例

某市政道路呈南北走向，沿線地形起伏較大，地面高程介于55.00-86.00m之間。由于某段道路設計高差較大，道路交通采用地道連通。該段排水工程采用雨污合流形式，部分路段開挖深度過大，設計采用頂管施工。本次頂管工程起于K0+780，止于K0+850，頂管工程位于道路地道東側，全長約79.6米，頂進方向為22#→23#。頂管采用Ⅲ級鋼筋混凝土管，管道直徑DN2400，頂管埋深2.2米～17.3米，管段流水面坡度8.2‰流水面高差約0.66米，23#井跌水5米。本段頂管工程原設計方案為人工頂管法施工，始發井為22#井已頂進5m，由于地質復雜在頂進過程中出現叩頭及塌孔等現象，現改為泥水平衡機械頂管施工，始發井為22#井，需廢除22#井已頂進的2節2.5m管。

2、頂力計算與中繼間設計要點

對于頂力計算來說，需要滿足相關規范的要求，包含管頂部的迎面阻力和頂進阻力，兩者的加和即分段合計的頂管頂力：F= F1+F2。

對于迎面阻力F2來說，需要滿足以下設計流程：

依據不同頂管施工方法和井頭設備進行迎面阻力的設計，具體設計方法如下（以本工程案例為主）。

3、頂管頂進施工技術分析

3.1施工測量

由成立的外業施工測量組進行項目施工現場的沿線調查，核實施工范圍、施工流程，并有序的排除施工現場障礙物，分析原有管線及現有管線之間的障礙，弄清楚具體的施工類型、施工環境及條件等，保證施工測量的準確性和科學性。

3.2頂管頂進始發

頂進始發的相關條件及要求，通過試運轉，如液壓、泥水壓等操作系統的正常運轉，確保所有的儀表及器械等處于正常的運轉狀態，確定無故障后方可始發應用。同時要制定防止流動性土或者地下水由洞口進入施工現場工作坑的相關措施等。

3.3泥水平衡頂進施工工藝

主頂系統的選型設計。依據采取2個千斤頂，每個千斤頂的設計推力為4000kN，而總推力累加為8000kN>頂進阻力值。由此對比可知滿足頂進的具體施工要求;液壓泵站系統主要選取的型號為YZ-1000型液壓泵站系統。針對泥水平衡系統的選型，例如泥漿管設備的管徑應與頂管機預留口的尺寸一致，管材主要以鋼材為主，且在轉彎的結構處以軟管進行連接;輸水電機功率應高出地下水壓20～40kPa。泥水的濃度要保證排泥的正常開展，與外界平衡泥水壓力，泥水比重要控制在1.05以下，對于滲透系數較大的土層結構來說，比重應控制在1.10～1.20之間，要確保泥水循環過程中黏土質量損失較小。注意在頂進施工的過程中，每段管在正常頂進后，要在停機前保證泥水循環時間控制在2～3min，且泥漿管結構的拆卸過程中，要關閉泥水循環管的截止閥結構。泥水平衡頂管工藝組裝流程如下圖1所示。

3.4頂進施工技術分析

3.4.1頂進穿墻

準確確定頂進穿墻的位置是頂進穿墻施工的關鍵一步，要做好洞口結構的加固水樁施工作業，有效的確保洞口止水圈、機頭外殼等環形間隙的均勻性，要保證無泥漿的流入，待所有的施工準備作業都按照規范的要求落實好后，掘進機頭進入到工作井墻面結構，并且在拆除封門板結構后，要重新的啟動千斤頂，保證頂管掘進機能夠保持正常的頂進施工作業。

3.4.2頂進施工正常開展

做好頂進過程中的方向把控。（1）有嚴格的放樣復核制度，并做好原始記錄。頂進前必須遵守嚴格的放樣復測制度，堅持三級復測：施工組測量員→項目管理部→監理工程師，確保測量萬無一失。（2）布設在工作井后方的儀座必須避免頂進時移位和變形，必須定時復測并及時調整。（3）頂進糾偏必須勤測量、多微調，糾偏角度應保持在10～20不得大于0.5°并設置偏差警戒線。

頂進機械在施工的過程中，要遵循“先慢后快”的一邊頂進一邊控制的原則，隨時觀察土質的變化情況，要保證加入土倉的泥漿量與頂進量保持一致，實現土倉壓力的平衡性。在頂進施工的過程中，要科學合理的控制頂進的速度，例如控制在10mm/min以內，施工過程見圖2。

3.4.3做好測量糾編工作

當在頂進施工作業的過程中，具體的測量過程，如果發現偏差在10～20mm時，采用超挖糾偏法，即在偏向的反側適當超挖，在偏向側不超挖，甚至留坎，形成阻力，施加頂力后，使偏差回歸。

當偏差大于20mm時，采用千斤頂糾偏法，當超挖糾編工作后的作用不明顯的情況下，可選取使用小型千斤頂頂在管端的反側內管壁系統中，另一端需要斜撐在含有墊板的管前土壁結構上，這樣經過支頂牢固以后，可對應施加頂力，同時，要結合超挖糾編的相關施工方法，實現邊頂進邊支撐，直到偏差參數回歸規范的要求。具體見圖3。

結語：

綜上所述，在泥水平衡法頂管施工應用于市政工程中時，前期的施工準備工作至為關鍵，應充分的結合具體是工程施工條件及相關設計要求，結合周邊建筑環境影響因素，選取合理的機械設備類型，加強對頂進設備、泥水系統的運行和管理，同時要做好施工過程測量糾偏，尤其是穿越軟弱地基層時要采取相應的預加固措施，從而保障項目建設安全快速推進和工程質量持續提升。

參考文獻：

[1]張金剛.泥水平衡法頂管施工工藝關鍵技術解析[J].河南水利與南水北調，2020，49（10）：57-58.

[2]張益，周書東，張彤煒，文杰，韓龍偉，劉正剛，田錦虎.小口徑泥水平衡頂管注漿減阻技術[J].建筑科學，2020，36（S1）：223-226.

[3]彭富波，張磊，魯燕杜，李圍.市政管網小管徑泥水平衡頂管機不同地層刀盤選型技術[J].長江工程職業技術學院學報，2020，37（02）：4-7.

[4]李小坤.泥水平衡頂管施工工藝在污水管網敷設中的運用探討[J].綠色環保建材，2020（05）：163+166.

作者簡介：

李海軍（1985.09-），男，漢，河南開封人，本科，工程師，中共黨員，研究方向為公路及市政工程。