朱新河整治工程泥水平衡頂管施工技術(shù)探討

帥宏進(jìn)

【摘要】頂管施工工藝不需降水并連續(xù)頂進(jìn)，能很好控制地面隆沉，施工安全。泰州市2017年水生態(tài)河道治理工程朱新河整治工程因地面建筑較多，無(wú)法開(kāi)挖敷設(shè)進(jìn)行管道施工，因此采用了頂管施工，取得良好效果。本文對(duì)其施工技術(shù)等方面進(jìn)行了探討，為同類(lèi)工程施工提供參考。

【關(guān)鍵詞】泥水平衡;頂管;注漿;技術(shù)措施

泰州市2017年水生態(tài)河道治理工程朱新河整治工程七里河與朱新河新開(kāi)段之間為頂管施工，頂管長(zhǎng)度約為535米，埋深約6米，采用d2000 C50鋼筋混凝土Ⅲ級(jí)管，F(xiàn)型接口，允許頂力參考值7900KN。

根據(jù)地質(zhì)勘探，沉井位于第3層灰黃色重粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)粘土層，頂管位于第2層粉土，粉質(zhì)壤土層，結(jié)合機(jī)械設(shè)備及配備人員技術(shù)條件等情況，對(duì)頂管段采用泥水平衡機(jī)械進(jìn)行頂管，該頂管施工工藝不需降水、連續(xù)頂進(jìn)、能很好控制地面隆沉、施工安全，適用本工程地基條件。泥水平衡頂管施工工藝流程：測(cè)量放樣→井下導(dǎo)軌機(jī)架、液壓系統(tǒng)、止水圈等設(shè)備安裝→正常頂進(jìn)→頂管機(jī)進(jìn)接收坑頂管施工。

1、泥水平衡頂管施工

1.1管道頂進(jìn)施工

本工程頂管單元長(zhǎng)度根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的井室位置、地面運(yùn)輸和開(kāi)挖工作坑的條件、頂管需要的頂力、后背與管口可能承受的頂力等因素確定單元長(zhǎng)度。工作井井內(nèi)布置主要是后靠背、導(dǎo)軌、主頂油缸、油泵動(dòng)力站、鋼制扶梯等。

泥水平衡式頂管的出土采用全自動(dòng)的泥水輸送方式，被挖掘的土通過(guò)在機(jī)艙內(nèi)的攪拌和泥水形成泥漿，然后由泥漿泵抽出，高速排土。

1.2注漿減摩

為了減小頂壓進(jìn)阻力，增大頂進(jìn)力，并且為了防止出現(xiàn)塌方，頂管過(guò)程中，應(yīng)采用在管壁與土壁的縫隙間注入觸變泥漿，形成泥漿護(hù)套，減少管壁與土壁之間的摩擦力。觸變泥漿的主要成份是膨潤(rùn)土、摻入堿和水配制而成。為了在頂進(jìn)完畢后使觸變泥漿固結(jié)增強(qiáng)，可摻入石灰膏。但為了施工使用時(shí)保持流動(dòng)性，還必須摻入緩凝劑和塑化劑。

觸變泥漿應(yīng)注意的事項(xiàng)：（1）注漿孔的布置宜按管道直徑大小確定，一般每個(gè)斷面可設(shè)置3～4個(gè)，并具備排氣功能。（2）攪拌均勻的泥漿應(yīng)放置一定時(shí)間方可灌注。（3）灌漿前，應(yīng)通過(guò)注水檢查灌漿設(shè)備，確認(rèn)設(shè)備正常后方可灌注。（4）灌漿時(shí)，按灌漿孔斷面位置的前后順序依次進(jìn)行。（5）灌漿遇有機(jī)械故障、管路堵塞、接頭滲漏等情況時(shí)，經(jīng)處理后方可繼續(xù)頂進(jìn)。

長(zhǎng)距離頂管施工中，頂力控制的關(guān)鍵是最大限度地降低頂進(jìn)阻力，而降低頂進(jìn)阻力最有效的方法是進(jìn)行注漿。

1.3管道頂進(jìn)

第一節(jié)管子下到導(dǎo)軌上后，應(yīng)測(cè)量管子中線(xiàn)及前端后端的管底高程，確認(rèn)合格后，方可頂進(jìn)。在第一節(jié)管子頂進(jìn)時(shí)，應(yīng)及時(shí)較正糾偏，復(fù)頂進(jìn)20～30cm，應(yīng)測(cè)量一次，在正常頂進(jìn)時(shí)，每50～100cm測(cè)量一次。頂進(jìn)全過(guò)程采用激光經(jīng)緯儀定位監(jiān)控。糾偏校正應(yīng)緩慢進(jìn)行，使管子逐漸復(fù)位，不得猛糾硬調(diào)，以防產(chǎn)生相反結(jié)果。掘進(jìn)機(jī)頭進(jìn)洞后的軸線(xiàn)方向與姿態(tài)的正確與否，對(duì)以后管節(jié)的頂進(jìn)將起關(guān)鍵的作用。實(shí)現(xiàn)管節(jié)按頂進(jìn)設(shè)計(jì)軸線(xiàn)頂進(jìn)，做好頂進(jìn)軸線(xiàn)偏差的控制和糾偏量的控制是關(guān)鍵。根據(jù)控制臺(tái)顯示屏激光點(diǎn)及時(shí)調(diào)節(jié)糾偏油缸，使其能持續(xù)控制在軸線(xiàn)范圍內(nèi)。要嚴(yán)格按實(shí)際情況和操作規(guī)程進(jìn)行，勤出報(bào)表、勤糾偏，每項(xiàng)糾偏角度應(yīng)保持10-20，不得大于30。嚴(yán)格控制機(jī)頭大幅度糾編造成頂進(jìn)困難、管節(jié)偏位。

本工程頂管為D2000鋼筋混凝土管，單節(jié)管重量約7T，現(xiàn)場(chǎng)擬采用25t汽車(chē)吊進(jìn)行管節(jié)吊裝，專(zhuān)人現(xiàn)場(chǎng)指揮。

2、頂管施工過(guò)程中難點(diǎn)

頂管施工過(guò)程中難點(diǎn)：（1）當(dāng)掘進(jìn)機(jī)停止工作時(shí)，一定要防止泥水從土層或洞口其它地方流失。不然，挖掘面就會(huì)失穩(wěn)，尤其是在進(jìn)洞這一段時(shí)間內(nèi)更應(yīng)防止洞口止水圈漏水。（2）在掘進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)注意觀察地下水壓力的變化，并及時(shí)采取相應(yīng)的措施和以策，只有這樣才能保持挖掘面的穩(wěn)定。（3）在頂時(shí)過(guò)程中，隨時(shí)要注意挖掘面是否穩(wěn)定，要不時(shí)檢查泥水的濃度和相對(duì)密度是否正常，還要注意進(jìn)排泥泵的流量及壓力是否正常。應(yīng)防止排泥泵的排量過(guò)小而造成排泥管的淤積和堵塞現(xiàn)象。

3、頂管施工過(guò)程中的技術(shù)措施

3.1技術(shù)措施

針對(duì)本工程的施工特點(diǎn)，施工中采取如下措施：（1）進(jìn)前要求對(duì)自身結(jié)構(gòu)并不牢固的管線(xiàn)、窨井進(jìn)行摸排，主要對(duì)象是管線(xiàn)分節(jié)處及管線(xiàn)與窨井連接處的滲漏情況，如果開(kāi)頂之前及存在滲漏情況，建議頂進(jìn)期間采取臨吊或者臨時(shí)封堵的辦法，保證頂進(jìn)期間管線(xiàn)的安全，同時(shí)防止頂進(jìn)期間向機(jī)頭內(nèi)涌水;待頂管涵頂過(guò)后可適時(shí)恢復(fù)管線(xiàn)的暢通，不影響其正常使用。（2）施工過(guò)程中對(duì)工程全過(guò)程監(jiān)測(cè)，以準(zhǔn)確、及時(shí)地了解路面、管線(xiàn)的沉降情況，并在頂進(jìn)施工中根據(jù)反饋數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整各類(lèi)施工參數(shù)，保證道路和管線(xiàn)的安全。對(duì)于以上管線(xiàn)，認(rèn)真聽(tīng)取管線(xiàn)單位的要求，根據(jù)需要布設(shè)直接監(jiān)測(cè)點(diǎn)，嚴(yán)密監(jiān)控施工過(guò)程中的管線(xiàn)沉降。（3）根據(jù)本工程實(shí)際情況制定合理的頂進(jìn)參數(shù)并嚴(yán)格控制，防止超量出土或拱土。（4）嚴(yán)格控制頂進(jìn)的糾偏量，盡量減少對(duì)正面土體的擾動(dòng)，尤其是在穿越道路下方頂進(jìn)時(shí)，盡量做到少糾偏，以減小對(duì)正上方土體的影響。（5）施工頂進(jìn)速度不宜過(guò)快，一般控制在20mm/min左右，盡量做到均衡施工，同時(shí)避免在途中有較長(zhǎng)時(shí)間的耽擱。（6）在穿越過(guò)程中，必須保持持續(xù)、均勻壓漿，使出現(xiàn)的建筑空隙被迅速充填，根據(jù)實(shí)測(cè)的沉降情況進(jìn)行補(bǔ)漿，保證通道上部土體的穩(wěn)定。（7）克服“背土”現(xiàn)象，利用在機(jī)頭殼體頂部安裝的壓漿管和開(kāi)設(shè)的壓漿壓注減摩泥漿，使土體和殼體上平面之間形成一泥漿膜，以減少土體與殼體的摩擦力，防止背土現(xiàn)象的發(fā)生。（8）注意克服頂管機(jī)機(jī)頭旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。除壓漿糾轉(zhuǎn)技術(shù)措施外，可利用該頂管涵機(jī)中間的大刀盤(pán)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的切換來(lái)平衡頂管機(jī)的扭矩作用。

3.2補(bǔ)救措施

本工程對(duì)于道路、管線(xiàn)的沉降量應(yīng)嚴(yán)格控制在規(guī)范要求內(nèi)，一旦超標(biāo)，必須采取補(bǔ)救措施控制沉降量。（1）調(diào)整頂進(jìn)參數(shù)控制沉降：.減少正面出土量，提高正面土壓力;.在頂管內(nèi)超量壓注潤(rùn)滑泥漿，提高管節(jié)周?chē)馏w的應(yīng)力。（2）跟蹤注漿采用兩種不同配比的雙液漿：地質(zhì)發(fā)生很大的變化，突然間變硬或變軟，這可以通過(guò)刀盤(pán)的轉(zhuǎn)矩來(lái)判斷，如果突然變硬了，則向土倉(cāng)內(nèi)加入水或泥漿，掘進(jìn)機(jī)上設(shè)有加泥孔，其目的就是用來(lái)加泥的;如果太軟，可把第一至第三節(jié)管子及工具頭都聯(lián)成了一個(gè)整體，以增加它們的剛性，從而可避免機(jī)頭突然沉陷。

在頂管施工過(guò)程中，如果出現(xiàn)異常的偏差或糾偏失效，必須在允許偏差標(biāo)準(zhǔn)以?xún)?nèi)就停下來(lái)，分析原因，找出對(duì)策再繼續(xù)頂進(jìn)，切不可盲目行動(dòng)。操作人員必須嚴(yán)格遵守這樣一條規(guī)定：無(wú)論何種情況，超過(guò)允許偏差一律停下來(lái)，并且如實(shí)匯報(bào)情況，以便分析原因，找準(zhǔn)對(duì)策。

參考文獻(xiàn)：

[1]頂進(jìn)施工法用鋼筋砼排水管（JC/T640-2010）.

[2]給排水工程頂管技術(shù)工程（CECS246-2008）.

[3]給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB50268-2008）.