土壓平衡機(jī)械頂管技術(shù)在污水管道施工中的應(yīng)用分析

馬紅超

[摘要]伴隨現(xiàn)代化城市發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，城市建筑物密集、地下管線(xiàn)復(fù)雜、場(chǎng)地不足及明挖施工難度大等問(wèn)題也愈加凸顯。本文由污水管道工程案例進(jìn)行分析，對(duì)頂管施工基本原理、土壓平衡機(jī)械頂管技術(shù)在污水管道工程施工中的流程進(jìn)行了研究，以期為提升土壓平衡頂管掘進(jìn)施工質(zhì)量，推動(dòng)市政工程建設(shè)進(jìn)度及提升國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度提供一份力量。

[關(guān)鍵詞]頂管施工；施工流程；污水管道工程 文章編號(hào)：2095-4085（2015）08-0125-03

隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升，土壓平衡機(jī)械頂管技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并在市政工程建設(shè)中得到了廣泛地應(yīng)用。該技術(shù)不僅能夠降低對(duì)交通、居民生活的影響，更能降低建筑拆遷、改善市容、保護(hù)環(huán)境，由此可見(jiàn)，城市地下管線(xiàn)施工中土壓平衡機(jī)械頂管技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要。

1.頂管施工基本原理

管道敷設(shè)前，需在管線(xiàn)一端預(yù)先進(jìn)行工作坑的建造，在坑內(nèi)向軸線(xiàn)后方頂進(jìn)，并進(jìn)行一組油缸地布置，要求左右對(duì)稱(chēng)設(shè)置。隨后在油缸前面導(dǎo)軌上放置需鋪設(shè)的管道，工具管則安裝于管道最前端。油缸頂進(jìn)過(guò)程中，以工具管為基礎(chǔ)，對(duì)前方管道起到推動(dòng)作用，促使其穿過(guò)坑壁內(nèi)預(yù)留穿墻孔將管道向土內(nèi)壓入，同時(shí)，通過(guò)挖掘?qū)⒐ぞ吖軆?nèi)的泥土向管外排出。如油缸達(dá)到最大行程后縮回，可將頂鐵放人，隨后油缸不斷頂進(jìn)。所有坑內(nèi)導(dǎo)軌上管道進(jìn)入土內(nèi)后，可將下一節(jié)管道吊入，隨后不斷頂進(jìn)，直至頂完所有管道。

2.工程案例

某污水管道為市區(qū)污水北排的主干管，管徑為1650毫米，3.46千米為工程總長(zhǎng)度，粘土、粉質(zhì)粘土層為官位部分土質(zhì)，部分官位處于粘土、粉土、粉砂交接位置。選取鋼筋混凝土管道，該管道標(biāo)高為0.22～2.7米之間。為更好地提升工程質(zhì)量，結(jié)合本工程具體情況，可選取頂管技術(shù)進(jìn)行污水管道施工。泥水平衡與土壓平衡機(jī)械頂管都能對(duì)大口徑鋼筋混凝土管施工要求進(jìn)行最大限度滿(mǎn)足，本文以土壓平衡機(jī)械頂管技術(shù)作為污水管道施工方式，以期為提升工程質(zhì)量提供可靠的保障。

3.施工流程

土壓平衡機(jī)械頂管技術(shù)作為污水管道工程施工的重要技術(shù)之一，施工單位必須重視設(shè)備選型，規(guī)范施工工藝，只有這樣才能保證整個(gè)工程質(zhì)量并推動(dòng)交通工程的快速發(fā)展，才能為國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)提供可靠保障。

3.1設(shè)備選型

選取Telemale（頂管施工）加泥式土壓平衡頂管機(jī)進(jìn)行施工，2500毫米為其外徑，2000毫米為成孔管內(nèi)徑。頂管掘進(jìn)機(jī)土壓控制土壓倉(cāng)土壓隨意在O到20Kpa之間設(shè)定。土壓倉(cāng)土壓通過(guò)螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行土倉(cāng)壓力螺旋輸送機(jī)地調(diào)整，可選用手動(dòng)、自動(dòng)兩種方式。自動(dòng)設(shè)置時(shí)由土倉(cāng)土壓計(jì)對(duì)螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效控制。該機(jī)械通過(guò)土壓倉(cāng)加泥作用對(duì)土質(zhì)流塑性進(jìn)行改變，更好地全斷面實(shí)現(xiàn)土壓平衡，加泥能力為每分鐘0.13立方米。也可摻加泡沫對(duì)砂礫石層內(nèi)設(shè)備正常頂進(jìn)安全性進(jìn)行有效提升。

3.2施工測(cè)量

測(cè)量器具與設(shè)備是市政污水管道工程施工測(cè)量的主要機(jī)械設(shè)備，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定在實(shí)地進(jìn)行管道具體標(biāo)定，為市政工程施工作業(yè)提供便利?；謴?fù)中線(xiàn)測(cè)量、測(cè)設(shè)施工控制樁等都是污水管道施工測(cè)量的主要任務(wù)，完成測(cè)量放線(xiàn)工作后，應(yīng)對(duì)管道施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。

3.3頂管進(jìn)洞止?jié){方式

頂管施工工作坑進(jìn)洞與出洞、管子與洞口之間應(yīng)進(jìn)行間隙預(yù)留，并做好封閉工作。如封閉效果差，從間隙內(nèi)將有泥漿流出，將對(duì)坑內(nèi)作業(yè)產(chǎn)生極大的影響，甚至導(dǎo)致洞口坍落情況，為此必須將止?jié){設(shè)施設(shè)置在洞口，如圖1所示。

3.4頂進(jìn)

該機(jī)械機(jī)頭包含可控流量加泥系統(tǒng)，頂進(jìn)施工中，在每方出土加泥量10%有效控制土壓倉(cāng)加泥粘土層與粘土砂層加泥量，30%到35%之間控制砂、砂礫石層每方出土加泥量，頂進(jìn)時(shí)根據(jù)出土流塑性進(jìn)行加泥量地增加或減少。根據(jù)頂進(jìn)施工工具管中心、高程情況，要求進(jìn)入土層后工具管每頂進(jìn)300毫米進(jìn)行1次以上測(cè)量，完成全段頂進(jìn)工作后，可測(cè)量各個(gè)管節(jié)接口位置的軸線(xiàn)位置、高程，存在錯(cuò)口時(shí)應(yīng)對(duì)其相對(duì)高差進(jìn)行測(cè)量。

3.5觸變泥漿減阻

為降低頂進(jìn)阻力、加大頂進(jìn)長(zhǎng)度、避免塌方管道，頂進(jìn)施工中可在管壁、土壁縫隙內(nèi)將觸變泥漿注入，以此形成泥漿套，降低管壁、土壁之間的摩擦阻力。按照由前到后的順序添加觸變泥漿，頂進(jìn)相應(yīng)距離，可實(shí)施補(bǔ)漿作業(yè)。為達(dá)到充分分散膨潤(rùn)土的作用，可根據(jù)下表1進(jìn)行觸變泥漿進(jìn)行配置。

3.6回填注漿

回填注漿位置應(yīng)在初襯支護(hù)拱頂上部，因噴漿質(zhì)量不佳，無(wú)法密切接觸土壤，或因拱頂沉降導(dǎo)致各種縫隙的產(chǎn)生，通過(guò)注漿方式對(duì)縫隙填實(shí)，可保證施工后期沉降量大大減少。

3.7土體加固

土體密實(shí)注漿是土體承載力提升、土體滲透系數(shù)降低地重要方式，該方式可對(duì)地面沉漿影響進(jìn)行有效消除。

本工程壓密注漿600毫米為其影響半徑，500毫米為其有效半徑，布孔排距可確定為1米。

其中結(jié)構(gòu)物土體加固范圍為5米，分層壓密注漿可在工作坑、接受井車(chē)距井壁外側(cè)附近1.5米以外位置進(jìn)行。選取由外到內(nèi)的施工方式注漿，避免漿液流失。注漿作業(yè)可分層由下向上進(jìn)行，每次拔管長(zhǎng)度為0.5米，0.3～0.4MPa為注漿壓力。選取高速拌漿桶作為注漿設(shè)備，5分鐘為每桶拌漿最高時(shí)間，以此滿(mǎn)足漿液供需要求，選取直徑32毫米高壓軟管作為壓漿管。選取直徑20塑料管為出氣孔，選取直徑20毫米白鐵管為注漿孔，并進(jìn)行球閥安裝。

3.8地面沉降控制

首先，實(shí)時(shí)壓漿對(duì)頂進(jìn)過(guò)程內(nèi)出現(xiàn)的間隙進(jìn)行施工，達(dá)到地層支撐的作用，并對(duì)地面沉降進(jìn)行有效控制，其次，減阻提升頂進(jìn)間距，以此對(duì)中問(wèn)井應(yīng)用量大大降低。

最后，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況，觀測(cè)點(diǎn)順著管道中心線(xiàn)與其垂直方向進(jìn)行設(shè)置，在頂管前對(duì)原始地面高程進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，伴隨頂管作業(yè)對(duì)其地面高程變化值、沉降值進(jìn)行定期測(cè)量。選用注漿加固技術(shù)對(duì)頂管工作井、接收井出入洞口進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，以此避免洞口坍塌情況的發(fā)生。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，頂管技術(shù)在市政工程建設(shè)中得到了廣泛地應(yīng)用與推廣。尤其是該技術(shù)應(yīng)用到污水管道工程施工中，可降低對(duì)交通、居民生活的影響，及改善市容、保護(hù)環(huán)境。為此，施工企業(yè)應(yīng)規(guī)范施工流程，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。