泥水平衡頂管技術(shù)在燃?xì)馐┕ぶ械膽?yīng)用

毛雪慧 梅家權(quán)

河南亞偉市政工程有限公司

泥水平衡頂管技術(shù)在燃?xì)馐┕ぶ械膽?yīng)用

毛雪慧 梅家權(quán)

河南亞偉市政工程有限公司

伴隨越來越快的國際化大都市建設(shè)步伐，各類城市基礎(chǔ)設(shè)施改造和建設(shè)力度也越來越大，其中不可避免地涉及到大量各類地下管線的鋪設(shè)與改造。這些工程的實施，難免不會對地面環(huán)境造成影響。為了最大限度地減少這類影響，非開挖施工技術(shù)因其無需開挖面層即可完成地下管線的鋪設(shè)，無論其在經(jīng)濟(jì)性還是適用性方面都較為突出。所以，該項技術(shù)近幾年在城市燃?xì)夤こ淌┕ぶ械玫搅藦V泛的應(yīng)用。

泥水平衡頂管技術(shù)；燃?xì)馐┕?/p>

一、城市燃?xì)夤こ棠嗨胶忭敼苁┕こＲ妴栴}

在頂管機(jī)入洞后，當(dāng)推進(jìn)速度達(dá)到30mm/min時，扭矩維持在80%左右，管道內(nèi)泥漿流速為l.5m/min，每推進(jìn)lm泥漿損失量為2m3-2.5m3。施工時排泥管道礫石渣土排出不連貫，泥水倉內(nèi)的渣土經(jīng)常堵塞排泥管道，導(dǎo)致頂進(jìn)施工中斷；并且頂管機(jī)挖掘面上方地面局部有泥漿從地縫冒出，導(dǎo)致泥漿損失嚴(yán)重，并造成環(huán)境污染，無法建立正常的泥漿循環(huán)，渣土無法順利排出；排出的破碎后的礫石粒徑均不大于20mm，小于正常二次破碎后的礫石粒徑。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查分析，確定原因如下：

（1）初始頂進(jìn)時調(diào)制的泥漿比重設(shè)為了1.2，加入的材料為粘土、膨潤土，配比為水：粘土：膨潤土：=8：2：1.5，分析判斷，在該比重下泥漿因無法形成有效泥膜來平衡掘進(jìn)面的土壓力，所以導(dǎo)致相當(dāng)一部分泥漿滲透進(jìn)掘進(jìn)面土體損失掉而無法回到泥漿儲存罐中。

（2）泥漿的流速較低，不足以排出正常頂進(jìn)所產(chǎn)生的礫石渣土，導(dǎo)致渣土在泥水倉堆積并堵塞排泥管，泥漿因無法回到管路而從地面薄弱處冒出，刀盤扭矩也因此居高不下。

（3）排出的渣土礫石粒徑偏小，說明礫石有過破碎現(xiàn)象，即部分礫石破碎后無法及時進(jìn)入排泥管而繼續(xù)在泥水倉內(nèi)參與破碎，使得頂管機(jī)的部分破碎能力被浪費掉，同時還增大了刀盤扭矩，也從另一方面說明了頂管機(jī)還有進(jìn)一步提高推進(jìn)速度的可能。

所以，正是由于泥漿的比重和管道流速等參數(shù)不適合該工程段礫石層土質(zhì)，才導(dǎo)致泥漿在管道中無法正常循環(huán)帶出渣土，從而導(dǎo)致了一系列問題的發(fā)生。

二、城市燃?xì)夤こ棠嗨胶忭敼苁┕すに?/h2>

1、場地平整、測量放線

根據(jù)現(xiàn)場情況，對施工范圍進(jìn)行場地平整，在工作坑一側(cè)平整出一塊寬30m，長30m的施工場地。根據(jù)設(shè)計給定的控制樁位，用經(jīng)緯儀放出穿越中心軸線，并定穿越中心樁，施工帶邊線樁，撒上白灰線。放線同時放出操作沉井坑與接收坑的位置和開挖邊線。保護(hù)好中心線上的標(biāo)志木樁，以便按該樁測量、審核操作坑開挖深度和穿越準(zhǔn)確度。

2、工作井

該工作井采用方形結(jié)構(gòu)，長*寬=5*6米，深度為8米，壁厚50cm；根據(jù)設(shè)計圖紙的要求以及施工現(xiàn)場的實際，確定沉井采取分兩節(jié)制作、分兩次下沉和排水挖干、干封底的施工方案。

3、沉井分段下沉

首次下沉沉井澆筑后，開始首次下沉。沉井下沉必須由專人指揮。初沉采用人工配合機(jī)械下沉。初沉是沉井下沉最關(guān)鍵的工序。沉井重心又高，開挖若不均勻，就可能傾斜位移，沉井入土后，挖土應(yīng)分層、均勻、對稱的進(jìn)行，分層厚以30cm左右一層為宜。井內(nèi)土面高差一般應(yīng)控制在0.5m以內(nèi)，為防止突沉，靠近刃腳處盡可能不掏土，發(fā)現(xiàn)沉井傾斜，應(yīng)及時糾偏，如出現(xiàn)突沉，應(yīng)分析原因，及時采取措施。

第二次下沉。第二次下沉在沉井最后澆筑后進(jìn)行。沉井下沉過程中，在做好觀測、分析刃腳壓力變化、分析挖土深度與沉井下沉量的關(guān)系的基礎(chǔ)上，確定合理的開挖深度。沉井下沉至設(shè)計標(biāo)高后，經(jīng)觀測在8小時內(nèi)累計下沉量不大于100mm，或沉降速率在規(guī)范允許范圍內(nèi)時，即可進(jìn)行沉井封底。沉井下沉至設(shè)計標(biāo)高后按圖紙及規(guī)范要求進(jìn)行封底。

4、頂管設(shè)備安裝就位

完成沉井作業(yè)后坑基進(jìn)行測量找平，保證符合頂管系統(tǒng)軌道安裝的技術(shù)要求。工作坑處理完畢，用50t吊車將泥漿頂管設(shè)備以及其安裝軌道安裝就位，安裝過程中采用激光經(jīng)緯儀及水準(zhǔn)儀測量、校正軌道，以保證泥水平衡式頂管設(shè)備的中心線與設(shè)計管道的中心線絕對吻合，以保證施工精確度。

5、泥水平衡系統(tǒng)的安裝

根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，將泥漿系統(tǒng)的泥漿輸送泵、泥漿排除泵、泥漿送排管、泥漿沉淀池、泥漿循環(huán)池分別按平面位置安裝就位。泥漿系統(tǒng)有二個作用：一是送走被挖掘機(jī)切削的渣土和平衡地下水。泥漿系統(tǒng)是由密封的管道組成，通過機(jī)頭循環(huán)，形成泥漿混合物，由排泥管送走，最后沉淀在地面上的泥漿池內(nèi)，泥漿通過眾多的排泥泵被排出。二是在有地下水存在的地方，掘進(jìn)機(jī)表面的壓力可以降低到小于水中的壓力。這樣避免了抽地下水的需要。

6、頂進(jìn)系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

該工程的頂進(jìn)系統(tǒng)采用500噸液壓千斤頂系統(tǒng)，其頂進(jìn)采用集中控制系統(tǒng)控制油壓來控制整個頂進(jìn)系統(tǒng)。在頂進(jìn)過程中，隨時要注意挖掘面是否穩(wěn)定，要不時檢查泥水的濃度和相對密度是否正常，還要注意進(jìn)排泥泵的流量及壓力是否正常。應(yīng)防止排泥泵的排量過小而造成排泥管的淤泥和堵塞現(xiàn)象。在頂進(jìn)過程中要不斷的利用激光經(jīng)緯儀測量頂管的中心，確保與設(shè)計中心一致，如發(fā)現(xiàn)偏差超標(biāo)，要及時進(jìn)行糾偏，保證整個頂進(jìn)過程的順利進(jìn)行。

7、頂管進(jìn)接收坑

頂管機(jī)進(jìn)洞前洞口土體加固根據(jù)頂管進(jìn)展情況，為保證掘進(jìn)機(jī)能順利進(jìn)入接收井，防止掘進(jìn)機(jī)出洞后水土沿工具管與井圈之間的建筑空隙涌入接收井內(nèi)，保證井內(nèi)接頭能順利施工。掘進(jìn)機(jī)進(jìn)入接收井前的復(fù)核應(yīng)測量頂管機(jī)所處的方位，是確認(rèn)頂管狀態(tài)、保證掘進(jìn)機(jī)以良好的狀態(tài)、準(zhǔn)確無誤地進(jìn)入接收井內(nèi)。在接收井的接收點墻破壞后掘進(jìn)機(jī)的進(jìn)口應(yīng)迅速、連續(xù)頂進(jìn)管節(jié)，盡快縮短出洞時間。

8、設(shè)備吊裝拆除

當(dāng)套管頂進(jìn)至對面接收坑時，套管穿越完畢；將掘進(jìn)機(jī)的機(jī)頭、泥漿平衡系統(tǒng)等設(shè)備利用吊車拆除工作坑及接收坑內(nèi)的管道及設(shè)備；利用輸送水泵將管內(nèi)的剩余泥漿清除，進(jìn)行頂管的誤差測量。準(zhǔn)備進(jìn)行主管的穿越施工工作。

三、結(jié)束語

綜上所述，燃?xì)夤こ添敼苁┕ぜ夹g(shù)經(jīng)濟(jì)性與適用性都較為突出，經(jīng)過實踐中的不斷探索和改進(jìn)，燃?xì)夤こ添敼苁┕o論在技術(shù)上、頂管設(shè)備還是施工工藝上都愈加成熟和完善。這種技術(shù)不僅保證了工程質(zhì)量，也保證了工程按期完成，同時，也節(jié)省了工程成本，值得在今后類似條件和情況下的燃?xì)夤こ讨写罅ν茝V和應(yīng)用。

［1］許磊，易立新，劉永生.泥水平衡頂管施工中若干技術(shù)問題的探討［J］.資源環(huán)境與工程. 2008（S2）