浅谈泥水平衡顶管施工工艺

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　　摘要：结合工程实例，介绍泥水平衡顶管施工工艺，全面总结了从施工准备到管道顶进全过程的施工工艺，提供了相应的施工经验和方法，旨在对今后类似顶管工程的施工起到借鉴作用。
　　关键词：泥水平衡顶管施工工艺
　　
　　1、工程概述
　　廊坊市城区污水管网改造工程――爱民道（银河路-东环路）污水工程施工，全线采用非开挖顶管施工，施工长度为3207米。管道施工采用泥水平衡机械式顶管机械施工，管材为钢承口式钢筋砼（三级管）“F”型管道接口，规格为DN800。
　　工作井、接收井基坑采用双排/单排D700高压旋喷桩止水帷幕，32#B工字钢支撑的支护方式。基础结构形式采用30cmC30钢筋混凝土底板+15cmC10砼垫层+20cm级配碎石垫层。
　　2.施工工艺
　　施工准备 高压旋喷桩止水帷幕施工32B#工字钢板桩支护工作井施工顶管施工 检查井砌筑、回填。
　　2.1施工准备
　　（1）施工准备和施工控制网的建立
　　（2）管道中线测量和井位放样
　　（3）顶管施工测量：顶管中线测量、高程测量
　　2.2 高压旋喷桩止水帷幕施工
　　本工程工作井、接收井四周打设高压旋喷桩作为止水帷幕。桩径700mm，间距500mm，桩与桩相咬合，形成止水帷幕。桩长2倍工作井、接收井深度。工作井四周打设双层桩，接收井四周打设单层桩。
　　2.3打设工字钢板桩支护
　　水泥搅拌桩里侧沿工作井、接收井四周设计为一圈32B工字钢板桩竖向支护，采用履带式振动打桩机打拔工字钢。矩形工作井工字钢板桩间距沿管道方向为800mm，垂直管道方向为400mm，桩长为2倍井深。矩形接收井工字钢板桩间距为800mm，桩长为2倍井深。圆形工作井、接收井工字钢板桩间距为400mm。
　　2.4工作井施工
　　1.挖工作坑至槽底
　　2.底板施工
　　土方机械开挖至设计标高以上30cm，采用人工开挖，以防扰动基底原状土。人工开挖直至设计标高位置，尽快回填碎石垫层，严禁长时间晾槽、泡槽。碎石垫层上浇筑15cm厚C10素砼垫层和30cm厚C30钢筋砼底板。
　　3.稳导轨、做后背、下设备，焊走道，做1.2m高护栏围固在工作坑四周。
　　4.做进洞口止水钢封门
　　5.测量仪器安装
　　6.工作坑外布置
　　工作坑坑外布设原则上不妨碍起吊及交通运输，设备之间互相不冲突以及合理利用场地。在现场放两个泥浆池进行泥浆沉淀处理，然后泥浆进行外运。以不妨碍起吊及交通运输，以保持现场的畅通及整洁。
　　2.5顶管施工
　　1.施工工艺流程
　　测量放样→井下导轨机架、液压系统、止水圈等设备安装→地面辅助设施安装→顶管掘进机吊装就位→激光经纬仪安装→掘进机出工作坑→正常顶进→顶管机进接收坑。
　　
　　2.工作井顶管设备布置
　　
　　3.顶进设备
　　（1）选择顶管掘进机
　　选择好顶管掘进机对顶管施工是至关重要的。本工程选择φ800泥水平衡（Telemole）掘进机。
　　（2）主顶进系统
　　主顶进系统共有4只1500KN双冲程等推力油缸，行程3500mm，总推力6000KN，4只双冲程油缸组装在油缸架内，安装后的4只油缸中心位置必须与设计图一致，以使顶进受力点和后座受力都保持良好状态。
　　（3）千斤顶：千斤顶是掘进顶管的主要设备，本工程采用4台320t液压千斤顶。
　　（4）高压油泵
　　（5）顶铁
　　
　　4.顶进施工
　　（1）顶管工作坑设施
　　基坑导轨应具有足够的强度和刚度。本工程基坑导轨由型钢和钢板焊接而成。主顶油缸架是拼装式结构，主顶油缸架的安装也要定位准确，保证油缸受力点的正确位置。承压壁是承受和传递全部顶力的后座墙，更应具有足够的强度和刚度，并有足够安全度。
　　（2）洞口止水装置
　　在洞口外侧，要设置钢封门，钢封门采用20＃槽钢，密排布置，在洞内侧，根据设计要求，先制作钢筋混凝土墙，再砌砖墙，顶进开门时，用风镐破除钢筋混凝土墙和砖墙，不留隐患。在预留洞底部，还应设置延长导轨，以免机头出洞时嗑头。
　　根据设计预留的法兰，在法兰上安装工作井洞口止水装置。。
　　在机头将要到达接收井时，要精确测出机头姿态位置，尽量满足橡胶法兰与机头同心的要求。
　　（3）注浆系统
　　注浆为机头同步注浆和管道补浆二部分。采用同一根总管和同一种浆液配方。
　　（4）管节运输
　　（5）管节顶进
　　掘进机头进洞后的轴线方向与姿态的正确与否，对以后管节的顶进将起关键的作用。实现管节按顶进设计轴线顶进，做好顶进轴线偏差的控制和纠偏量的控制是关键。
　　（6）顶管顶进与地层形变控制
　　在顶管施工中要根据不同土质、覆土深度和地面沉降的情况，配合测量报表的分析，及时调整泥水与土压平衡值，同时要求坡度保持相对的平稳，控制纠偏量，减少对土体的扰动。根据顶进速度，控制排泥量和地层变形的信息数据，及时调整注浆压力和注浆量，从而将轴线和地层变形控制在最佳的状态。
　　触变泥浆减摩是顶管施工中减少顶力的一项重要技术措施，在顶进过程中，通过顶管机尾部的同步注浆与管道上的预留孔向管节外壁压注一定数量的减摩泥浆，采用多点对称压注使泥浆均匀地填充在管节外壁和周围土体间的空隙来减小管节外壁和土体间摩阻力，起到降低顶进时阻力的效果。
　　（7）顶管进接收坑阶段技术措施
　　①.顶管机进坑前洞口土体加固
　　②.顶管机状态的复核测量
　　③.凿除砖墙
　　④.顶管机进接收坑
　　（8）泥浆的安排及处理
　　⑾.压浆孔的处理
　　（9）顶管施工测量
　　在后顶观察台架设J2型激光经纬仪一台，通过后视测机头的光靶及后标点的水平角和竖直角各一测回，编排程序计算顶管的头部及尾部的平面及高程。
　　（10）顶管施工过程中应注意的问题
　　①.当掘进机停止工作时，一定要防止泥水从土层或洞口及其它地方流失。不然，挖掘面就会失稳，尤其是在进洞这一段时间内更应防止洞口止水圈漏水。
　　②.在掘进过程中，应注意观察地下水压力的变化，并及时采取相应的措施和对策，只有这样才能保持挖掘面的稳定。
　　③.在顶进过程中，随时要注意挖掘面是否稳定，要不时检查泥水的浓度和相对密度是否正常，还要注意进排泥泵的流量及压力是否正常。应防止排泥泵的排量过小而造成排泥管的淤积和堵塞现象。
　　2.6 检查井砌筑施工、土方回填
　　测量人员准确测设井位，.严格控制井室的几何尺寸在允许偏差之内。
　　工作井、接收井在管道闭水试验、检查井砌筑完成后进行。回填土选用细土、好土进行回填，不得含砾石、垃圾，分层对称回填。

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