泥水平衡机械顶管施工技术在市政截污工程中的应用初探

　　摘 要：目前随着我国经济的快速发展，而城市在基础设施方面的建设要求越来越高，城市地下管网因为其发展规模、铺设、维护和更换等会很大程度上影响到城市人们的工作和生活，逐渐被人们用作衡量城市整体管理水平的一项重要指标。以往的挖槽埋管地下管线施工技术会很大程度上影响到城市交通和人们正常生活，增大城市交通压力。泥水平衡机械顶管施工技术属于一种新的地下管线施工技术，在不允许和不能开挖区域管道铺设、更换和维修方面有着非常广泛应用，比如，环境保护区、古迹保护区、建筑物、河流、铁路等。随着我国城市化进程的发展进步，泥水平衡机械顶管施工技术具有十分广阔的发展前景，能够产生巨大的社会效益和经济效益，本文就此展开了研究分析。

　　关键词：泥水平衡机械顶管施工技术;市政截污工程;应用

　　《工程与试验》(季刊)创刊于1961年，由中国仪器仪表学会试验机分会、长春试验机所主办。本刊秉承“宣传贯彻科学技术是第一生产力的思想，介绍新的科技成果，传播新的科技信息，普及科学知识、科学方法和科学思想，促进生产力的发展”的办刊宗旨;奉行“科学、严谨、务实、求真”的办刊方针。

　　1 引言

　　在市政管道铺设过程中，泥水平衡机械顶管施工是一种常用的施工机械，在施工过程中不需要进行全线降水施工，对地面构筑物的稳定性不会造成较大影响，地面沉降也较小，顶进施工效率高。

　　2 机械顶管基本原理和技术特点

　　机械顶管指利用主顶油缸和中继间顶进力，把工具管或者掘进机从工作坑直穿土层顶进到接收坑后吊起，然后将管道埋设于两个工作坑之间的施工技术，主要包括气压、土压和泥水平衡三种工法。泥水平衡顶管指利用水力、机械力等外力切削泥土后输送弃土，并利用泥水压力抵消地下水压力、土压力的机械顶管技术，其基本原理是：储存一定压力的泥水于泥水仓中，使挖掘面表层形成一层不透水的泥膜，以阻止泥水向挖掘面渗透并保证挖掘面整体稳定;同时，依靠泥水本身压力以平衡地下水压力和土压力。由此，结合本工程实例，将机械顶管施工技术的主要特点表述如下：一是施工区域狭窄，机头调运空间小、次数多;二是顶管区域覆土浅、车流大，因动何载持续、变化不断易造成各种工程事故;三是施工深度浅、工期紧、难度大以及地下土质差，须确保文明施工、安全施工和交通安全;四是机械设备重量大且用电量多，须注意支护安全及电器设备的运行安全等。

　　3 泥水平衡机械頂管施工技术在市政截污工程中的应用

　　3.1 施工现场技术

　　第一，在完成交接桩的测量后，校测控制点、水准点、坐标点等，同时展开补桩和拴桩操作。第二，结合地质勘测部门提供的勘察资料，做好人员的组织，在施工现场展开实地勘察，根据管线的走向，做好施工现场材料堆放、交通、电源、排水等方面布置，保证其满足工程项目建设需要。

　　3.2 施工准备

　　钢板以及型钢组成了该工程的井内导轨。其应有足够的刚度同时强度符合要求。钢板应提前埋在井底板，将钢板提前埋在与基坑位置符合的地方，这样焊接导轨和钢板就方便多了。对于预埋的钢板，其上面的锚固钢筋要足够结实，在安放好导轨后，要用型钢在导轨的两边做好支撑，为了保证导致在受到撞击时依旧稳定不发生形变和摇动，在必要的情况下应浇筑混凝土。为了保证正确安放油缸受力点，必须准确安装主顶油缸架，主顶油缸架的高度与平面安装时的高度差范围要控制在4mm以内。后座墙即由承担全部顶力的后靠背组成，其硬度和稳定性更应有较高的要求，以保证安全可靠性。

　　3.3 顶管测量控制

　　(1)测量控制网及井下测量平台的建立整个工程的控制网是由测量点安排的，控制网被布置在井的四周，其作用是对井下的测量点以及井的周围进行查看，对井下的后视点和其他诸如轴线的地方进行监测。顶管测量精度要求最高也是最重要的一点就是对于起始点的选择，所以井下测量平台的设置不能与后背、管道等挨着，而要对其进行单独设置，目的是保持其稳定性，使其不受其他因素的影响。(2)顶管轴线与标高控制按照马来西亚政府的有关要求，对于顶管测量的距离控制在100m，根据直线顶管测量的措施，由激光经纬仪发射的激光束与顶管的方向相反，也就是其偏离标靶中心的长度就是其偏差值。为了减少甚至彻底消除各种因素造成的误差，特别是由顶管机旋转而引起的偏差值，要让激光标靶至始至终都垂直于顶管机，其方法就是将其设计为可调式。

　　3.4 触变泥浆减阻

　　计算出顶力后，控制管体自重和顶进程度，最大限度减少顶进阻力，阻力的大小很大程度上受到土质因素影响，利用注浆方式能够实现对阻力的有效控制，在管壁形成一层润滑套，避免发生干摩擦，以此减少顶进阻力，为了更好地满足这一目标，施工过程中可采取以下方式：(1)选择性能优良的触变泥浆材料，对膨润土进行必要测试包含造浆率和失水率等指标，保证这些指标满足施工要求;(2)管壁压浆孔等位置的选择需要帮助浆液形成环状;(3)严格按照规范要求进行浆液的配置和搅拌;(4)压浆过程中，主要选择顶进同步注浆方式，同时还需要辅助补浆，注意各推进段浆液形成情况的检查;(5)选择可靠的管路和注浆设备，同时保证管道有良好的密封性和压力;(6)注浆过程中必须要配备有专门的操作人员，同时质检人员定期展开质量检查。顶进过程中需要结合地下水、地面变形等因素对压力和注浆量适当调整，做好注浆量的记录，实现对底层损失的准确分析。

　　4 顶管施工常见病害及防治措施

　　(1)管道轴线偏差过大。预防措施：①顶管施工前对管道通过地带的地质情况认真调查，以指导纠偏。纠偏按照“勤测量、勤纠偏、小量纠”的操作方法进行。②采用同种规格的千斤顶，使其顶力、行程、顶速相一致，保持顶力合力线与管道中心线相重合。③加强顶管后背施工质量的控制，确保后背不发生位移，并使后背平整，以保证顶进设备的安装精度。④顶进过程中随时绘制顶进曲线，以利指导顶进纠偏工作。(2)地面沉降与隆起。防治措施：①严格控制顶管轴线偏差，执行勤测量、勤纠偏、小量纠的操作方法。②在顶进过程中及时足量地注入符合技术标准的润滑支承介质填充管道外围环形空隙。施工结束及时用水泥或粉煤灰等置换润滑泥浆。③严格控制管道接口的密封质量，防止渗漏。

　　5 结束语

　　市政截污工程施工中，泥水平衡机械顶管施工技术的应用，与传统开挖法、人工顶管等技术相比，存在明显施工优势，不会对周围环境、建筑、交通、商业等产生过多影响，在工程项目施工中能够发挥出更大的价值和作用，施工质量和施工进度可得到有效保证，施工成本低，具有非常广阔应用和发展前景，未来泥水平衡机械顶管施工技术的应用范围将会越来越广泛。

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