特殊地质环境下的人工顶管施工技术

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　　摘 要：文章以曾坑水库为背景，基于其特殊地质，提出了人工顶管施工方案，对顶进施工技术进行了具体的探讨，摆脱了传统方式下顶管遇石层无法施工的缺点。
　　关键词：特殊地质 人工顶管 工作井
　　在工程要求逐步提高的背景下，顶管施工技术被提出并逐步应用于特殊地质环境下，它可以良好的穿越地面建筑物，且不会对地下管线等设施造成影响。在曾坑水库工程中，则引入了顶管施工技术，基于稳定高效的方式穿越特殊地质，明显降低了对周边环境的干扰。
　　1.工程概况
　　在曾坑水库工程中采用了人工顶管施工技术，在相应的施工区域内使用了2m高的彩色锌瓦锦进行了封闭处理，同时在路面设置了具有警示意义的标志牌，在夜间环境下还配置了警示灯。工程主干线采用的是380V三相五线制电源，由此满足各类设备的用电需求；为了实现照明效果，还采用了12V交流电源进行供电。
　　2.人工顶管施工方案
　　2.1顶进设备
　　千斤顶：在整个掘进顶管施工过程中，千斤顶是极为重要的设备，本工程中采用的是规格为500t的液压千斤顶，数量以2台为宜。在施工过程中千斤顶需要与管体中心线相一致，所产生的顶合力以及管壁所形成的反作用力点需要共处于一条轴线上，由此起到控制顶进偏差的效果。施工中管上半部分的管壁不可避免会有土壁产生缝隙，此时需要控制好千斤顶的着力点，即需要设置在管垂直直径的1/4～1/5区域。
　　高压油泵：在电动机的作用下促使油泵运行，使用到的注塞泵型号为ZB-500，要求其额定压力达到62MPa水平。
　　顶铁：顶铁可以起到传递与分散顶力的作用，由此避免变形现象，同时移动也更为灵活。
　　应在工作坑上设置一个具有活动性的工作平台。搭设材料需要使用到30号工字钢，在此基础上铺设边长为15cm的方木材料。应在工作坑的井口位置配置一个滑动平台，由此满足吊土施工的需求。起重架需要设置在工作平台上，并配置卷扬机设备。使用彩瓦对工作棚进行覆盖处理。由此避免外界条件的影响。关于顶管的各道工艺可见图1。
　　2.2工作井
　　（1）工作坑的布置。顶管施工需要建立在工作坑的基础之上，工程中需要注重工作坑的选址，主要原则有：①对于单向顶进，此时应设置在管道的下游位置；②综合分析所在区域的地形与土质，尋找是否存在可利用的原样土；③控制好工作坑与周边管线等设施的间距；④挑选在距离水、电源相对较低的区域；⑤所设置的工作坑不可对地面交通造成影响。
　　（2）工作井施工。由于开挖面周边车辆流较大，因此在进行工作井开挖施工时有必要采取挡土措施。于本工程而言，采用的是拉森钢板桩施工的形式，基于自上而下的原则进行开挖作业，当达到一定高度后应随即设置围檩支护。
　　（3）工作坑基础加固。综合参考土质以及管重等因素，由此对工作坑基础进行加固处理，进一步提升工作坑底的稳定性，此举也可以避免管顶进过程中出现大偏差现象。以级配碎石为基础材料，当所在的工作坑基底表现为松软土质时，则需要使用到C25混凝土材料做进一步封底处理，所得到的厚度以20cm为宜。应在井内施工出一个集水坑，要求其三边长度均为50cm，内部使用砖材进行砌筑，在此基础上使用水泥砂浆进行抹面。
　　（4）工作坑导轨设置。以导管的中心线为基准，在此基础上设置导轨。导轨安装必须具有足够的牢固性，同时不可对管子顶进作业造成任何影响。总体来说，导轨安装必须建立在管中心、高程以及坡度不受影响的基础之上。
　　3.顶进施工技术
　　3.1出土与顶进
　　对工作坑内的相关设备进行安装，随后对设备运行状态做以深度检查，在确保无误后方可进行出土与顶进处理。具体来说，应将管子就位于导轨处，而后安装顶铁，在此基础上对管中心以及管底标高进行测量，当达到工程标准后方可在管前端进行取土处理，当凿开护壁后便可展开后续的进洞施工；管体进洞不可急于求成，由于管体外壁与土体之间往往会存在缝隙，因此必须要做好封堵工作，由此避免泥浆渗漏到工作坑的现象。
　　3.2顶进施工
　　在千斤顶设备的作用下进行顶进，从而将管子持续向前推进，具体流程如下：
　　（1）做好顶铁的安装工作，对管前端的掏挖长度进行检测（通常情况下≤30cm），当达到指定长度后便可启动油泵，此时千斤顶进油，受活塞行程的影响可以将管向前推进一段距离。
　　（2）油泵暂停运行，随即打开控制阀，此时千斤顶处于回油状态，活塞做出回缩动作。
　　（3）基于上述工艺进行反复操作。
　　（4）将顶铁卸下，完成下管处理后需要接入下一节管；整个过程中集水坑可以起到高效的集水效果，在泵的作用下排出地面。
　　基于人工顶进的方式进行施工，应考虑到管内的实际工作情况，并采取如下措施：
　　（1）由于管内湿度较大，出于安全方面的考虑采用的是低压照明的方式，应在管体右上角安装灯泡，规格以12V、60W为宜。
　　（2）顶管通风是极为重要的问题，由于顶进施工所需的时间普遍较长，因此必须确保管内具有足够的氧气；对此，通风措施必不可少，它是确保施工人员健康的必要保障。
　　在文章所探讨的工程中，管道长度相对较短，因此宜鼓风式通风的方式为宜，使用小型风扇即可。在施工之前必须进行通风，借助于鸟类或是相关检测设备明确井内的气体情况，在足够安全后方可展开后续施工。
　　3.3减阻润滑
　　触变泥浆是极为关键的施工材料，它需要从第一节管注浆孔进行压入处理，由此得到厚度为15mm的泥浆套，在此基础上以6～8m为间距设置出另一个补浆孔，由此确保顶管可以在所得到的泥浆套中顺利滑行。需要使用到膨润土、烧碱以及水这3大材料，对应配比应达到1：0.05：4.5的标准，在条件允许的情况下出于提升材料质量的目的可以加入适量的外加剂。严格控制灌浆速度，需要与顶进速度相适应，由此提升管壁空隙的充盈度，在施工中密切关注泥浆情况，不允许出现跑冒浆现象。
　　3.4排土和泥土外运
　　以出土量为基准，在此基础上确定合适的顶进速度，应用即挖即顶的原则，由此避免塌方现象。在顶进过程中，一旦出现摩擦力过大的情况时则需要采取边压触变泥浆边顶进的方式进行施工。当结束一个阶段的顶进作业后，应将与照明以及通风有关的管线拆除，在此基础上吊入下一管段并配套相应基础设施。
　　4.结束语
　　综上所述，人工掘进顶管施工技术具有高度可行性，其可以良好地在特殊地质下进行施工。实际结果表明，此技术无论是技术层面还是经济层面都可以发挥出巨大的作用，值得推广应用。
　　参考文献：
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