泥水平衡式頂管施工及管理

陳卓

（重慶市銅梁區(qū)石魚鎮(zhèn)人民政府重慶市銅梁區(qū)　402560）

泥水平衡式頂管施工及管理

陳卓

（重慶市銅梁區(qū)石魚鎮(zhèn)人民政府重慶市銅梁區(qū)402560）

在泥水平衡式頂管施工作業(yè)中，只要采取科學(xué)的管理手段，嚴(yán)格按照技術(shù)操作規(guī)程，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，合理的控制頂進(jìn)速度和路徑，并適時采取糾偏操作，一定能在確保工程質(zhì)量的前提下大大縮短工期；與此同時，泥水平衡式頂管施工作為一種高效的管道非開挖作業(yè)技術(shù)，其應(yīng)用范圍也將越來越廣。

泥水平衡式；頂管施工；管理分析

引言

泥水平衡頂管機(jī)施工以泥水平衡為基礎(chǔ)，由泥水平衡頂管機(jī)掘進(jìn)頭向前頂壓掘進(jìn)，刀盤切削前方泥水、砂石、磨碎大顆粒礫石，和輸送至泥水倉的水混和成泥漿，由泥水輸送系統(tǒng)輸送至泥水處理站，即棄土以泥水方式排放出頂管機(jī)，利用泥水壓力來平衡頂進(jìn)工作面上的水壓力和土壓力，通過調(diào)節(jié)出泥艙的泥水壓力穩(wěn)定開挖面，在不開挖地表的情況下，利用液壓頂進(jìn)工作站從工作坑將鋪設(shè)的管道頂入，從而在頂管機(jī)之后直接鋪設(shè)管道。

1　泥水平衡式頂管施工及管理特點(diǎn)

一般的泥水平衡式頂管施工技術(shù)采用的是機(jī)械掘進(jìn)的操作，特點(diǎn)就是通過掘進(jìn)機(jī)的刀盤運(yùn)動，將經(jīng)過切削的土壤輸送至泥水倉內(nèi)，泥水經(jīng)過泥水泵的作用，送達(dá)操作面，再經(jīng)過刀盤的攪拌作用，泥水可以經(jīng)排泥管道被送至地面的泥漿池內(nèi)，泥水經(jīng)過自然放置，可以進(jìn)行部分回收使用，最后沉淀的固體也可以回收。在工作過程中，利用刀盤的轉(zhuǎn)動平衡土體的壓力，完成對水循環(huán)的壓力平衡。通過流體的輸送過程，切削入泥倉的土體可以持續(xù)的進(jìn)入，這個過程必須連續(xù)，以保證掘進(jìn)施工的快速性。這樣的一種施工技術(shù)，無需再經(jīng)過對土質(zhì)的分析以及降水處理的過程，可以達(dá)到減小地面沉降的目的。目前的泥水平衡式頂管施工管理主要操作設(shè)備包括：掘進(jìn)機(jī)、測量設(shè)備、井內(nèi)旁通等，輔助的設(shè)備有：泥水處理設(shè)備、中繼器設(shè)備以及注漿設(shè)備等（如圖1）。

2　頂管施工裝備和工藝

基坑包括頂進(jìn)工作坑和接收工作坑。頂進(jìn)工作坑是安放頂進(jìn)設(shè)備的場所，也是頂管掘進(jìn)機(jī)的始發(fā)場所。頂進(jìn)工作坑還要承受具有頂鎬推力反作用力的構(gòu)筑物，起到頂進(jìn)后背的作用。接收工作坑是接收掘進(jìn)機(jī)的場所。洞口止水圈是安裝在頂進(jìn)工作坑的頂進(jìn)方向洞口和接收工作坑的出洞洞口，具有制止地下水和泥沙流到頂進(jìn)工作坑和接收工作坑的功能。掘進(jìn)機(jī)是頂管用的機(jī)器，安放在所頂圓管的最前端，是決定頂管成敗的關(guān)鍵所在。掘進(jìn)機(jī)的功能是取土和確保管道頂進(jìn)方向的正確性。主頂裝置由主頂油缸、主頂油泵、操縱臺和油管等四部分構(gòu)成。主頂油缸是圓管推進(jìn)的動力，多呈對稱狀布置在管壁周邊。

圖1　工藝流程圖

泥水平衡式頂管施工頂鐵有環(huán)形頂鐵和弧形或馬蹄形頂鐵之分。環(huán)形頂鐵的主要作用是把主頂油缸的推力較均勻地分布在頂管端面上。馬蹄形頂鐵則是倒扣在基坑導(dǎo)軌上，開口方向與弧形頂鐵相反，只用于泥水平衡式頂管中?；訉?dǎo)軌是由兩根平行的箱形鋼結(jié)構(gòu)焊接在軌枕上。其作用主要有兩點(diǎn)：①使推進(jìn)管在作坑中有一個穩(wěn)定的導(dǎo)向，并使推進(jìn)管沿該導(dǎo)向進(jìn)入土中；②讓頂鐵工作時能有一個可靠的托架。后座墻是把主頂油缸推力的反力傳遞到工作坑后部土體中的墻體。它的構(gòu)造會因工作坑的構(gòu)筑方式不同而不同。在沉井工作坑中，后座墻一般就是工作井的后方井壁。在后座墻與主頂油缸之間，墊上一塊厚度在200～ 300mm之間的鋼板，稱之為后靠背。

為保證頂管機(jī)進(jìn)出洞時泥漿和地下水不從頂管機(jī)外周圍涌出，需在頂進(jìn)方向安裝洞口止水裝置。洞口止水裝置安裝在工作井與接收井沿管線方向的側(cè)壁預(yù)留洞上，預(yù)留洞的直徑應(yīng)比頂管機(jī)外徑稍大，其由預(yù)埋螺栓，鋼壓環(huán)及橡膠圈組成。洞口止水裝置結(jié)構(gòu)如圖2。圓管大多為鋼筋混凝土管，這類管都必須采用可靠的管接口。管接口裝有橡膠密封帶（圈），保證在施工時和施工完成以后的使用過程中不滲漏水。在泥水平衡式頂管中，采用泥漿泵和管道輸送泥水。在基坑后部，經(jīng)常放置經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀，以隨時掌握頂進(jìn)偏差，并調(diào)整方向。

圖2　洞口止水裝置結(jié)構(gòu)

沉井下沉到位后，保持井內(nèi)水位和地下水位平衡，采用水下混凝土灌注進(jìn)行沉井的封底，可以避免流沙和管涌的發(fā)生。注漿系統(tǒng)由拌漿、注漿和管道三部分組成。拌漿是把注漿材料兌水以后再攪拌成所需的漿液。注漿是通過注漿泵來進(jìn)行的，可以控制注漿的壓力和注漿量。管道分為總管和支管，總管安裝在掘進(jìn)機(jī)內(nèi)，支管則把總管內(nèi)壓送過來的漿液輸送到每個注漿孔。通風(fēng)與換氣。通風(fēng)與換氣是長距離頂管中不可缺少的一環(huán)。頂管中的換氣采用專用的抽風(fēng)機(jī)或者采用鼓風(fēng)機(jī)。通風(fēng)管道一直通到掘進(jìn)機(jī)內(nèi)，把混濁的空氣抽離工作井，然后讓新鮮空氣自然地補(bǔ)充進(jìn)來。

3　泥水平衡式頂管施工測量與管理

3.1對高程及中線偏差的監(jiān)視及管理

①一般情況下，可以利用地面或者地下的測量系統(tǒng)完成對工程的測量，可以通過在較為固定、視線清晰、簡單保護(hù)的地方布置測量設(shè)備。②為了能夠及時的發(fā)現(xiàn)前端頂管機(jī)偏離軸線的錯誤，盡量使用激光導(dǎo)向技術(shù)進(jìn)行測量作業(yè)。另外，也可以使用水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀。③在日常施工過程中，加強(qiáng)利用激光導(dǎo)向儀進(jìn)行測量管理的全過程。④在完成前一節(jié)管道頂進(jìn)作業(yè)后，應(yīng)及時利用測量設(shè)備進(jìn)行掘進(jìn)方位的確認(rèn)。

3.2對地面沉降情況的監(jiān)視及管理

在進(jìn)行頂進(jìn)施工中，時刻注意地面是否出現(xiàn)塌陷或隆起現(xiàn)象，對于這個問題的管理需要滿足以下標(biāo)準(zhǔn)：①及時設(shè)立施工基準(zhǔn)點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置需要選擇一些在施工操作面以外，視線良好的地理位置。②在頂管機(jī)掘進(jìn)中線兩側(cè)對稱設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)，按照施工圖紙的具體要求確定最終的測量標(biāo)準(zhǔn)。③在需要特殊保護(hù)的建筑物或設(shè)備上設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，實(shí)時監(jiān)控其位移變化情況。④對已完管道頂部土體段也要進(jìn)行塌陷或隆起檢查，通過該路段施工前后測量數(shù)據(jù)的對比分析，確定下一步的頂進(jìn)施工方案。

3.3頂進(jìn)糾偏

在實(shí)際施工中，頂管機(jī)機(jī)頭可能會因?yàn)橹苓呁馏w壓力的不均衡、地下水位的變化等因素影響，導(dǎo)致頂進(jìn)路徑出現(xiàn)偏差；尤其在砂層頂進(jìn)施工時，這個問題會更加嚴(yán)重，泥水的過度沖刷，可能造成機(jī)頭的快速下沉；出現(xiàn)諸如上述情況時，就需要對頂進(jìn)采取糾偏操作，以保證頂進(jìn)路徑滿足設(shè)計(jì)要求。進(jìn)行糾偏操作時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①在機(jī)頭和機(jī)頭連接工具管出洞前，即使發(fā)生中線和高程偏差，也不要馬上糾偏，因?yàn)榇藭r糾偏，機(jī)頭連接管尚位于導(dǎo)軌上，起不到糾偏效果。待機(jī)頭出洞后，根據(jù)監(jiān)視器上光點(diǎn)位置的變化趨勢進(jìn)行適當(dāng)糾偏。②通過監(jiān)視器觀察，當(dāng)光點(diǎn)的位置出現(xiàn)較大偏差時，及時停止頂進(jìn)。此時，工作人員需要對激光導(dǎo)向儀的定位進(jìn)行再次確認(rèn)，確認(rèn)儀器是否由于振動或者碰觸出現(xiàn)的偏差，如果不是，需要及時對出現(xiàn)偏差的原因進(jìn)行分析總結(jié)，并采取適當(dāng)?shù)募m偏操作。③在頂進(jìn)操作時，工作人員應(yīng)對監(jiān)視器顯示的數(shù)據(jù)，以及變化過程實(shí)時記錄，并參考記錄的數(shù)據(jù)完成糾偏操作的全過程。④頂進(jìn)過程中，記錄數(shù)據(jù)是一項(xiàng)細(xì)致的工作，應(yīng)由專人負(fù)責(zé)。數(shù)據(jù)記錄應(yīng)該準(zhǔn)確完整、實(shí)事求是，保證每根管子都要有一份頂進(jìn)記錄信息。

4　結(jié)束語

市政工程中采用泥水平衡式頂管技術(shù)可以比較好地適應(yīng)這一類地質(zhì)情況。但是在一些地下水位比較高的地方，甚至地下水位隨海洋潮汐漲落，采用泥水平衡式頂管施工依然會碰到很大困難，不采取綜合措施難以保證施工安全和質(zhì)量，必須根據(jù)實(shí)際情況制定切實(shí)可行的應(yīng)對措施，才可以保證工程順利進(jìn)行。

[1]《給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS246：2008）[S].

[2]陳昌厚，黃治芳.沉井注水下沉施工[J].銅業(yè)工程，2011，06：81～85.

[3]劉宏.高壓噴射注漿技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2009，22：41～42.

TU992.05

A

1673-0038（2015）15-0090-02

2015-3-4

陳卓（1970-），女，工程師，大專，主要從事工民建及市政網(wǎng)管建設(shè)管理工作。