淺談泥水平衡機(jī)械頂管施工技術(shù)

王晨旭 吳奇飛 郭耀龍

摘 ? ?要：泥水平衡機(jī)械頂管技術(shù)是一種比較成熟的應(yīng)用范圍較廣的非開(kāi)槽施工技術(shù)，為了更好地介紹泥水平衡機(jī)械頂管技術(shù)，簡(jiǎn)要地介紹泥水平衡機(jī)械頂管的關(guān)鍵措施，并提出管材加強(qiáng)等優(yōu)化，提高泥水平衡機(jī)械頂管技術(shù)實(shí)際施工中的效率。

關(guān)鍵詞：泥水平衡機(jī)械頂管;關(guān)鍵措施;優(yōu)化;總結(jié)

1 ?前言

泥水平衡機(jī)械頂管技術(shù)是一種非開(kāi)槽施工技術(shù)，目前已經(jīng)在城市地下管網(wǎng)工程中得到了大范圍的使用，該技術(shù)具有適用范圍廣、挖掘面穩(wěn)定、地面沉降少等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)階段我國(guó)關(guān)于泥水平衡頂管的應(yīng)用仍處于經(jīng)驗(yàn)性階段，很多實(shí)際的施工憑借經(jīng)驗(yàn)施工，通過(guò)對(duì)實(shí)際工程施工經(jīng)驗(yàn)的研究和總結(jié)，可以改善該類(lèi)工程的施工現(xiàn)狀，更好地指導(dǎo)該類(lèi)工程的施工。

2 ?工程概況

商丘市污水管網(wǎng)和中水管網(wǎng)工程含12條污水管網(wǎng)，全長(zhǎng)42km。其中36km污水管網(wǎng)全部采用泥水平衡機(jī)械頂管施工，采用鋼筋混凝土沉井作為工作井與接收井，管材為“F”型Ⅲ級(jí)鋼筋混凝土鋼承口管，管徑為800mm～2000mm不等，管道埋深為5m～10m不等。

3 ?頂管施工關(guān)鍵措施

3.1 ?前期地形地質(zhì)調(diào)查

作為暗挖工程，前期的地形地質(zhì)調(diào)查尤為重要，在認(rèn)真研讀勘查報(bào)告的基礎(chǔ)上，泥水平衡機(jī)械頂管施工主要對(duì)以下幾方面進(jìn)行調(diào)查：

（1）對(duì)頂進(jìn)路線上方的建筑物及建筑物地基基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)查;（2）對(duì)沉井及頂進(jìn)路線的管線或臨近管線（具體位置、標(biāo)高、管道材料、管徑、權(quán)屬單位）、構(gòu)筑物（具體位置、構(gòu)筑物標(biāo)高、結(jié)構(gòu)形式），湖泊河流（具體水位及河床湖泊底部的標(biāo)高）、垃圾填埋場(chǎng)（填埋區(qū)域、深度）、建筑垃圾填埋區(qū)（填埋區(qū)域、深度）、下穿道路進(jìn)行統(tǒng)計(jì);（3）對(duì)沉井施工區(qū)域上空架設(shè)的電線、電纜等其他障礙物進(jìn)行調(diào)查;（4）對(duì)進(jìn)場(chǎng)道路進(jìn)行調(diào)查;對(duì)主要施工交通路口、人行道出口等進(jìn)行調(diào)查;（5）互聯(lián)互通管線位置及管內(nèi)底標(biāo)高核查。

3.2 ?觸變泥漿減阻措施

當(dāng)機(jī)頭全部進(jìn)入封閉后，開(kāi)始由機(jī)頭向管外壁注觸變泥漿，使管外壁形成泥漿套，起到減阻、潤(rùn)滑作用。

（1）注漿孔設(shè)置。頂管機(jī)尾部設(shè)置一節(jié)注漿特殊管，管內(nèi)設(shè)置三道注漿孔，每道斷面上布置5個(gè)注漿孔，孔相互交錯(cuò)，確保漿液能均勻分布，形成完整有效的觸變泥漿套。布漿與補(bǔ)漿采用同一根主管，注漿孔設(shè)置在靠近承口鋼套環(huán)覆蓋的位置，每一組注漿孔有3個(gè)，分別設(shè)置在混凝土管的腰部和頂部。通常在機(jī)頭后的1～3節(jié)管分別設(shè)置一組布漿孔，尤其注意第一節(jié)管道的布漿應(yīng)現(xiàn)先布后頂，使機(jī)頭漿套完整，從而完美進(jìn)洞。補(bǔ)漿孔按一定規(guī)律每3～8管節(jié)（按每節(jié)管道長(zhǎng)2m考慮）應(yīng)設(shè)置一組

（2）注漿方法。注漿原則：先壓后頂，隨頂隨壓，隨頂隨補(bǔ)，頻繁小量補(bǔ)漿。注漿應(yīng)由專(zhuān)人負(fù)責(zé)。注漿以頂管工具管后4～5節(jié)為主，注入漿液形成漿套。頂前4～5節(jié)管時(shí)球閥始終開(kāi)著，頂進(jìn)距離超過(guò)100m后，注漿不允許停。從洞口位置往機(jī)頭方向逐一補(bǔ)漿，補(bǔ)至機(jī)頭后側(cè)后，重復(fù)向洞口位置補(bǔ)漿，每次管道頂進(jìn)中對(duì)每組補(bǔ)漿孔補(bǔ)漿，但每組補(bǔ)漿時(shí)間短，一般為2分鐘以?xún)?nèi)，頂管越長(zhǎng)補(bǔ)漿時(shí)間越短。此補(bǔ)漿措施大大減小了頂進(jìn)過(guò)程中的摩阻力。正常施工中減阻泥漿的施工控制較好時(shí)，一般會(huì)遠(yuǎn)小于規(guī)范的計(jì)算值;因此大面積施工前可進(jìn)行試驗(yàn)段，調(diào)整注漿量、注漿壓力、注漿方式以達(dá)到較好的減阻效果。并且可據(jù)此估算不加設(shè)中繼間情況下管道最大頂進(jìn)長(zhǎng)度，確定每段頂進(jìn)中繼間的使用數(shù)量。

3.3 ?管材加固措施

在實(shí)際泥水平衡頂管施工過(guò)程中由于各種原因管材會(huì)出現(xiàn)破壞，現(xiàn)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和Midas數(shù)值模擬分析，對(duì)管材的受力性能進(jìn)行了一定的研究，對(duì)頂進(jìn)過(guò)程中的受力和變形進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)管材主要發(fā)生破壞的原因是由于管材的插口和承口處發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而局部應(yīng)力超過(guò)混凝土強(qiáng)度，發(fā)生破壞。其次是由于在頂進(jìn)過(guò)程中管材在土壓力和頂力的共同作用下發(fā)生破壞。針對(duì)這兩種破壞形式，分別在插口和承口區(qū)域通過(guò)加設(shè)鋼拱架進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)、采用更厚的環(huán)鐵減小管材的局部承壓區(qū)和通過(guò)U型鋼筋加強(qiáng)鋼筋骨架的方式，對(duì)管材進(jìn)行一定的優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而更好地符合實(shí)際施工的需求。

3.4 ?進(jìn)出洞口措施

在頂進(jìn)施工中，進(jìn)出洞口的成敗決定了整個(gè)工程的成功與否。進(jìn)出洞口的順利施工主要從洞口加固和洞口止水兩個(gè)角度來(lái)考慮。在頂進(jìn)軸線的進(jìn)出洞口位置5m范圍內(nèi)進(jìn)行注漿加固，保證在進(jìn)出洞口范圍內(nèi)土質(zhì)的穩(wěn)定，防止地層發(fā)生坍塌，影響洞口的穩(wěn)定性，這是保證進(jìn)出洞口安全最有效的措施。另一措施則是止水裝置，采用預(yù)埋螺栓、鋼壓環(huán)及橡膠圈共同組成的止水裝置，可以有效防止施工過(guò)程中的水、土流失，影響洞口范圍內(nèi)土層的穩(wěn)定性，這是保證泥漿套形成的重要措施。

3.5 ?測(cè)量與糾偏措施

頂管施工應(yīng)針對(duì)每段頂管建立獨(dú)立的控制網(wǎng)絡(luò)，直線頂管過(guò)程中測(cè)量可采用激光經(jīng)緯儀，曲線頂管除采用管內(nèi)支導(dǎo)線人工測(cè)量外，目前應(yīng)用較廣的為自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。施工前應(yīng)對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行檢查校驗(yàn)，過(guò)程中應(yīng)對(duì)控制樁進(jìn)行復(fù)核，采用激光經(jīng)緯儀測(cè)量時(shí)，每班組交接工作時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行方向校核。頂管糾偏必須堅(jiān)持勤測(cè)微糾少糾，在頂管頂進(jìn)過(guò)程中要不斷與設(shè)計(jì)軸線相比較，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)糾正，糾偏角度在10～20之間，不得大于1度。糾偏應(yīng)在在管道頂進(jìn)過(guò)程中進(jìn)行，避免靜止?fàn)顟B(tài)糾偏。

3.6 ?障礙物處理措施

作為一種典型的非開(kāi)槽施工技術(shù)，面對(duì)復(fù)雜多變的地下施工條件，頂管遇障成為頂管施工必須要面對(duì)的一個(gè)問(wèn)題，頂管遇障的原因不同也就造成了處理方式的不同，目前常見(jiàn)的頂管遇障措施主要分為以下幾種。

雖然目前很難提供經(jīng)濟(jì)而又實(shí)用的方式完全避免頂管遇障，但是針對(duì)不同的情況，快速、準(zhǔn)確地提供切實(shí)有效的處理方式，不讓頂管遇障成為施工中不可處理的難題，拖延工程進(jìn)度，影響工程質(zhì)量，這是目前該類(lèi)問(wèn)題的另一出路。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

泥水平衡法頂管施工的技術(shù)體系目前已經(jīng)較為完善，但因其受地形地質(zhì)、地上及地下障礙物等多方面因素的影響，施工人員必須因地制宜，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)施工管理，注重過(guò)程技術(shù)問(wèn)題處理，以提高了施工的安全性，從而保障了工程的效益。

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