泥水平衡頂管施工在污水管網(wǎng)中的應(yīng)用

陳科宇

摘要：泥水平衡頂管施工技術(shù)能夠在不開挖或減少開挖次數(shù)的基礎(chǔ)上，完成管道埋設(shè)。其主要指利用施工設(shè)備的頂力，減少管道與土壤之間的摩擦，從而實現(xiàn)將管道依次頂入土中。具體施工原理：通過主頂油缸、中繼間等，將工具管等工具推進(jìn)至接收坑內(nèi)。管道則緊隨在工具管等設(shè)備的后方，并埋設(shè)在兩井之間。

關(guān)鍵詞：泥水平衡頂管施工;污水管網(wǎng);應(yīng)用

引言

頂管法施工工藝是一種歷史悠久的地下管道施工方法，它最早于1896年起源于美國，中國至1984年才開始引進(jìn)在一些大城市市政工程領(lǐng)域應(yīng)用，并由此使中國的頂管技術(shù)上了一個新臺階。頂管施工除了傳統(tǒng)的人工開挖法、擠壓法、水沖法之外，目前比較流行的有氣壓平衡、土壓平衡和泥水平衡三種理論。

1工程概述

本工程頂管從泉秀路與云鹿路交叉口處的污水管道起，沿云鹿路東側(cè)車行道下，至寶洲路與豐海路交叉口。銜接豐海路污水管道，沿寶洲路南側(cè)車行道下，至寶洲路與坪山路路口頂管工作井止，全長約1489m。施工現(xiàn)場處于繁華地段，如果采用開挖施工法，不僅將對城市地貌產(chǎn)生嚴(yán)重影響，延長工期，而且還會造成交通堵塞，給周圍群眾帶來不便。因此，為避免對城市環(huán)境、群眾以及交通產(chǎn)生影響，本工程決定大部分環(huán)節(jié)采取非開挖泥水平衡頂管施工方法，小部分環(huán)節(jié)采取開挖施工方法。實際施工中，管材將選取鋼筋混凝土鋼承口管、橡膠圈接口、DN800管徑，其施工段長度為1489m;開槽埋管將采用HDPE塑料排水管、電熱熔或熱熔帶接口、DN400管徑，施工段長度為49m;沉井支護(hù)采用高壓旋噴柱。

2泥水平衡頂管施工在污水管網(wǎng)中的應(yīng)用

2.1測量系統(tǒng)

首先，本工程將建立控制點。工作井與接收井施工結(jié)束后，進(jìn)行測量放線工作時，施工人員將參照其穿墻孔與接收孔的實際坐標(biāo)，并在確定管道頂進(jìn)軸線后，將其投放至測量平臺與井壁。在測量控制網(wǎng)建成于工作井四周時，其將定期對控制點進(jìn)行復(fù)核。其次，管道施工測量。本工程將利用高精度全站儀系統(tǒng)對施工管道進(jìn)行測量，并將平臺設(shè)置在頂管后座處、測量光靶安裝在工具頭尾部。在實際測量過程中，全站儀系統(tǒng)將對測量光靶位置直接進(jìn)行測量，并通過傾斜儀分析掘進(jìn)機機頭的實際情況。最后，測量校核。全站儀系統(tǒng)的測量精準(zhǔn)度極易受到頂管距離的影響，造成該種現(xiàn)象的主要原因如下：①后視點與測量儀器之間的距離較近，但前視點距離則較遠(yuǎn)，因此短邊控制長邊的現(xiàn)象出現(xiàn)，從而導(dǎo)致精準(zhǔn)度降低;②頂管內(nèi)部空氣濕度較高，導(dǎo)致激光束出現(xiàn)抖動，從而對精準(zhǔn)度產(chǎn)生影響。

2.2工作井土方開挖

工作井土方開挖需與機械、人工開挖法進(jìn)行結(jié)合。在開挖前，有關(guān)人員需謹(jǐn)慎進(jìn)行定位放線工作，并明確地下管線實際走向以及埋深。此外，本工程將選派專人負(fù)責(zé)地下管線的監(jiān)護(hù)工作，以此對地下管線安全提供保障作用。在實際施工中，施工人員將采取由上至下逐層開挖法，并在嚴(yán)格遵循相關(guān)原則的基礎(chǔ)上，首先開挖上層土體。依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，工作井旁不允許堆積廢土，不允許存放材料、機械設(shè)備以及水泥罐等。基槽邊外部荷載必須低于15kPa，且不允許出現(xiàn)流水現(xiàn)象，避免水流滲入基槽，對邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。在工作井挖掘支護(hù)工作完成后，應(yīng)立即開展鋼板圍擋工作，并在其周圍設(shè)置安全警示標(biāo)志。

2.3設(shè)備糾偏

為了糾正軌跡偏差，目前國內(nèi)外都是依靠頂管機自帶的液壓糾偏系統(tǒng)而進(jìn)行糾偏的。相對于進(jìn)口機（如海瑞克、伊勢機）的先進(jìn)糾偏功能，國產(chǎn)機的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，頂進(jìn)前幾乎不需要進(jìn)行任何的調(diào)整和調(diào)零工作，但缺點卻十分突出，主要是多沒配備與進(jìn)口機反射誘導(dǎo)同等功能的糾偏反饋系統(tǒng)，只能依靠傾斜儀和糾偏油缸的伸出量來進(jìn)行間接的判斷。雖然從理論上講，只要通過控制幾個糾偏油缸的伸縮量，就能夠使頂管機逐步恢復(fù)到正確的軸線位置，但實際工作中往往由于操作人員的經(jīng)驗不足、以及土質(zhì)變化和不同頂管機的結(jié)構(gòu)性能差異等，經(jīng)常會使控制系統(tǒng)不能直觀、及時、準(zhǔn)確地反饋機頭姿態(tài)，從而導(dǎo)致糾偏出現(xiàn)偏差。面對國產(chǎn)機的上述現(xiàn)實情況，施工操作人員制定了具體應(yīng)對措施：一是“勤”。包括勤觀察與勤動作，即操作手不間斷的觀察顯示屏、指示燈和掌握了解井內(nèi)情況;二是“微”。指每次糾偏的幅度不能太大，因為突然的大幅度糾偏，往往會造成管接頭開口，甚至導(dǎo)致漏水，或者矯枉過正，導(dǎo)致向另一側(cè)偏差，形成“S”型管道，使頂力增大，引發(fā)其它問題;三是“標(biāo)不離靶”。“標(biāo)”是指激光束，“靶”就是光靶。簡單說，就是在任何時候激光束都不能離開光靶。在頂進(jìn)過程中，由于各種原因，造成機頭偏差較大時（尤其是水平方向），使得光束離開了光靶，導(dǎo)致控制臺上看不到激光點，遇見這種情況，應(yīng)該特別的小心處理。一般分兩步糾偏：①調(diào)整激光發(fā)射器位置，并記錄X和Y方向的偏移值（X，Y）;②糾偏回來后再把激光發(fā)射器移動（-X，-Y）即可。

2.4中繼間接力

中繼間結(jié)構(gòu)主要由殼體、油缸、密封件等部件組成。在頂進(jìn)過程中，中繼間安裝在管道中的某個部位，把管道分成若干個頂進(jìn)區(qū)間。頂進(jìn)時，先由若干個中繼間按先后順序把管道頂進(jìn)一段距離，然后由主頂裝置頂進(jìn)最后一個區(qū)間的管道，這樣不斷重復(fù)，直到整條管道貫通。中繼間的設(shè)置一般根據(jù)頂力的變化而確定。通常情況下，第一只中繼間應(yīng)放在比較靠前的位置，當(dāng)總的推力達(dá)到中繼間總推力的40%～60%時，就應(yīng)安放第一只中繼間，這主要是考慮在頂進(jìn)過程中，工具管正面的阻力會因土質(zhì)條件的變化而發(fā)生較大的變化。第一只中繼間以后，每當(dāng)推力達(dá)到中繼間總推力的70%～80%時，可考慮安放下一個中繼間。

結(jié)語

總之，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，頂管施工方法已從人工作業(yè)發(fā)展至機械作業(yè)，該種作業(yè)方式不僅能夠顯著提升施工效率，而且能夠?qū)θ藛T安全提供保障作用。在此其中，平衡理論有氣壓、土壓以及泥水已成為目前市政行業(yè)頂管施工的主流方式。因此，施工單位在工程中應(yīng)盡量使用該施工方法，使得城市地貌得到保護(hù)，工程項目才能避免對群眾生活產(chǎn)生影響。

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