浅谈泥水平衡机械顶管施工技术

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　　摘    要：泥水平衡机械顶管技术是一种比较成熟的应用范围较广的非开槽施工技术，为了更好地介绍泥水平衡机械顶管技术，简要地介绍泥水平衡机械顶管的关键措施，并提出管材加强等优化，提高泥水平衡机械顶管技术实际施工中的效率。
　　关键词：泥水平衡机械顶管;关键措施;优化;总结
　　1  前言
　　泥水平衡机械顶管技术是一种非开槽施工技术，目前已经在城市地下管网工程中得到了大范围的使用，该技术具有适用范围广、挖掘面稳定、地面沉降少等优点。现阶段我国关于泥水平衡顶管的应用仍处于经验性阶段，很多实际的施工凭借经验施工，通过对实际工程施工经验的研究和总结，可以改善该类工程的施工现状，更好地指导该类工程的施工。
　　2  工程概况
　　商丘市污水管网和中水管网工程含12条污水管网，全长42km。其中36km污水管网全部采用泥水平衡机械顶管施工，采用钢筋混凝土沉井作为工作井与接收井，管材为“F”型Ⅲ级钢筋混凝土钢承口管，管径为800mm～2000mm不等，管道埋深为5m～10m不等。
　　3  顶管施工关键措施
　　3.1  前期地形地质调查
　　作为暗挖工程，前期的地形地质调查尤为重要，在认真研读勘查报告的基础上，泥水平衡机械顶管施工主要对以下几方面进行调查：
　　（1）对顶进路线上方的建筑物及建筑物地基基礎进行调查;（2）对沉井及顶进路线的管线或临近管线（具体位置、标高、管道材料、管径、权属单位）、构筑物（具体位置、构筑物标高、结构形式），湖泊河流（具体水位及河床湖泊底部的标高）、垃圾填埋场（填埋区域、深度）、建筑垃圾填埋区（填埋区域、深度）、下穿道路进行统计;（3）对沉井施工区域上空架设的电线、电缆等其他障碍物进行调查;（4）对进场道路进行调查;对主要施工交通路口、人行道出口等进行调查;（5）互联互通管线位置及管内底标高核查。
　　3.2  触变泥浆减阻措施
　　当机头全部进入封闭后，开始由机头向管外壁注触变泥浆，使管外壁形成泥浆套，起到减阻、润滑作用。
　　（1）注浆孔设置。顶管机尾部设置一节注浆特殊管，管内设置三道注浆孔，每道断面上布置5个注浆孔，孔相互交错，确保浆液能均匀分布，形成完整有效的触变泥浆套。布浆与补浆采用同一根主管，注浆孔设置在靠近承口钢套环覆盖的位置，每一组注浆孔有3个，分别设置在混凝土管的腰部和顶部。通常在机头后的1～3节管分别设置一组布浆孔，尤其注意第一节管道的布浆应现先布后顶，使机头浆套完整，从而完美进洞。补浆孔按一定规律每3～8管节（按每节管道长2m考虑）应设置一组
　　（2）注浆方法。注浆原则：先压后顶，随顶随压，随顶随补，频繁小量补浆。注浆应由专人负责。注浆以顶管工具管后4～5节为主，注入浆液形成浆套。顶前4～5节管时球阀始终开着，顶进距离超过100m后，注浆不允许停。从洞口位置往机头方向逐一补浆，补至机头后侧后，重复向洞口位置补浆，每次管道顶进中对每组补浆孔补浆，但每组补浆时间短，一般为2分钟以内，顶管越长补浆时间越短。此补浆措施大大减小了顶进过程中的摩阻力。正常施工中减阻泥浆的施工控制较好时，一般会远小于规范的计算值;因此大面积施工前可进行试验段，调整注浆量、注浆压力、注浆方式以达到较好的减阻效果。并且可据此估算不加设中继间情况下管道最大顶进长度，确定每段顶进中继间的使用数量。
　　3.3  管材加固措施
　　在实际泥水平衡顶管施工过程中由于各种原因管材会出现破坏，现通过现场试验和Midas数值模拟分析，对管材的受力性能进行了一定的研究，对顶进过程中的受力和变形进行研究，发现管材主要发生破坏的原因是由于管材的插口和承口处发生应力集中现象，从而局部应力超过混凝土强度，发生破坏。其次是由于在顶进过程中管材在土压力和顶力的共同作用下发生破坏。针对这两种破坏形式，分别在插口和承口区域通过加设钢拱架进行补强、采用更厚的环铁减小管材的局部承压区和通过U型钢筋加强钢筋骨架的方式，对管材进行一定的优化设计，从而更好地符合实际施工的需求。
　　3.4  进出洞口措施
　　在顶进施工中，进出洞口的成败决定了整个工程的成功与否。进出洞口的顺利施工主要从洞口加固和洞口止水两个角度来考虑。在顶进轴线的进出洞口位置5m范围内进行注浆加固，保证在进出洞口范围内土质的稳定，防止地层发生坍塌，影响洞口的稳定性，这是保证进出洞口安全最有效的措施。另一措施则是止水装置，采用预埋螺栓、钢压环及橡胶圈共同组成的止水装置，可以有效防止施工过程中的水、土流失，影响洞口范围内土层的稳定性，这是保证泥浆套形成的重要措施。
　　3.5  测量与纠偏措施
　　顶管施工应针对每段顶管建立独立的控制网络，直线顶管过程中测量可采用激光经纬仪，曲线顶管除采用管内支导线人工测量外，目前应用较广的为自动测量系统。施工前应对测量仪器进行检查校验，过程中应对控制桩进行复核，采用激光经纬仪测量时，每班组交接工作时，应重新进行方向校核。顶管纠偏必须坚持勤测微纠少纠，在顶管顶进过程中要不断与设计轴线相比较，发现偏差及时纠正，纠偏角度在10’～20’之间，不得大于1度。纠偏应在在管道顶进过程中进行，避免静止状态纠偏。
　　3.6  障碍物处理措施
　　作为一种典型的非开槽施工技术，面对复杂多变的地下施工条件，顶管遇障成为顶管施工必须要面对的一个问题，顶管遇障的原因不同也就造成了处理方式的不同，目前常见的顶管遇障措施主要分为以下几种。
　　虽然目前很难提供经济而又实用的方式完全避免顶管遇障，但是针对不同的情况，快速、准确地提供切实有效的处理方式，不让顶管遇障成为施工中不可处理的难题，拖延工程进度，影响工程质量，这是目前该类问题的另一出路。
　　4  结束语
　　泥水平衡法顶管施工的技术体系目前已经较为完善，但因其受地形地质、地上及地下障碍物等多方面因素的影响，施工人员必须因地制宜，不断总结经验，进行动态施工管理，注重过程技术问题处理，以提高了施工的安全性，从而保障了工程的效益。
　　参考文献：
　　[1] 葛春辉.顶管工程设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.
　　[2] 武志国，陈勇，王兆铨.顶管技术规程[M].北京：中国建筑工业出版社，2016.
　　[3] 张明媚.浅析泥水平衡法顶管施工技术[J].科技经济市场，2006（12）：66+74.
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