機械頂管施工技術(shù)在康莊路項目排水工程中的應(yīng)用

王磊

摘 要：本文根據(jù)筆者多年實踐工作經(jīng)驗結(jié)合康莊路（豫興大道～科學(xué)大道）項目工程，對機械頂管施工技術(shù)在康莊路項目排水工程中的應(yīng)用進行了分析。

關(guān)鍵詞：頂管技術(shù);施工技術(shù);設(shè)備安裝

1 工程地質(zhì)及水文條件

根據(jù)鉆探揭露，勘探深度內(nèi)地層表層覆蓋第四系素填土，其下以第四系上更新統(tǒng)坡洪積形成的黃土狀粉質(zhì)粘土、中更新統(tǒng)坡洪積形成的粉質(zhì)粘土等，下部為新近系形成的粘土巖。

根據(jù)勘探鉆孔的水位觀測結(jié)果，場地地下水主要賦存在于③7、④2層中，地下水埋深8.6 m～23.2 m，相應(yīng)高程207.9 m～223.6 m，地下水類型為上層滯水，分布不連續(xù)，地下水位變化大，經(jīng)調(diào)查地下水位年變幅2 m～3 m左右。

2 工程特點分析及方案確定

排水管道施工過程中，管道埋深比較深，可達7.5 m～

11.72 m。該地段地質(zhì)存在上部滯水，地下水埋深8.6 m～23.2 m，水量大。因此，采用泥水平衡式機械頂管施工。

頂管井采用現(xiàn)澆C30P8鋼筋混凝土圓形沉箱，壁厚500 mm，分段澆筑。當(dāng)混凝土強度達到設(shè)計要求時，進行挖沉，達到設(shè)計標(biāo)高后，密封300 mm厚C20素混凝土底部。

泥水平衡頂管施工適用于滲透系數(shù)大的各種粘土、粉土、砂土和砂石。也適用于強風(fēng)化巖等惡劣地質(zhì)條件下的各種埋置管道，適用于各種復(fù)雜地質(zhì)條件。因此，在砂層、粉砂質(zhì)土等特殊地質(zhì)構(gòu)造斷面采用泥水平衡頂管施工是適宜的。

泥水平衡頂管施工屬于機械化長距離頂管施工技術(shù)，可以有效解決傳統(tǒng)頂管施工中存在的地形土質(zhì)、頂管長度、施工安全和環(huán)境污染等問題。與傳統(tǒng)的人工開挖頂管施工相比，具有更強的適用性、更高的效率和更好的安全性，對工程頂管施工可取得較好的效果。

3 泥水平衡式頂管施工

3.1 測量放線及工作井施工

采用基站式GPS（RTK）進行軸線定位，采用水準(zhǔn)儀進行高程定位，并在定位軸線以外，征地范圍之內(nèi)設(shè)置永久測量控制樁。

根據(jù)設(shè)計頂進位置處進行頂進工作井放線，頂管井制作及開挖下沉（頂管坑工作井底口內(nèi)直徑長7.5 m，以便放入頂管機頭）嚴(yán)格按照設(shè)計支護方案施工。配合降水施工，頂管施工前，基坑內(nèi)水位降至坑基底0.5 m～1.0 m之下，確定無地基土擾動后，進場施工。

3.2 后背墻施工

后靠背為油缸頂進套管的反力的支撐結(jié)構(gòu)，要有足夠的強度和剛度，且壓縮變形要均勻，后背墻施工時應(yīng)與頂進路徑軸線相垂直，后背墻底至工作坑底500 mm以下，與工作坑壁之間空隙部分用碎石填充并搗實，根據(jù)頂進反力驗算后背墻受力情況，確定后背墻結(jié)構(gòu)形式以確保滿足頂進強度和剛度。本工程經(jīng)驗算，后靠背擬采用C35現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用C18@200*200 mm三層鋪設(shè)，尺寸為3.0 m×2.5 m，厚度為30 cm。

3.3 頂管機就位及主頂設(shè)備安裝

用起重機吊起頂管機，把頂管機放在頂坑內(nèi)的導(dǎo)軌上。頂管機前端距離井壁250 mm左右。升降后，調(diào)整底盤和頂管機頭的位置、標(biāo)高、中心線、俯仰角和旋轉(zhuǎn)角，確保頂管機的軸線、導(dǎo)軌的軸線和主頂筒的軸線一致。

頂設(shè)備采用兩個300T雙恒壓油缸，安裝油缸底盤時應(yīng)牢固支撐，防止變形或位移。安裝主頂油缸架時應(yīng)準(zhǔn)確定位，確保油缸受力點位置正確，標(biāo)高、平面安裝誤差應(yīng)控制在3 mm以內(nèi)。安裝在油缸架上的油缸中心誤差控制在3 mm以內(nèi)。主頂油缸的油路應(yīng)平行，每個油缸應(yīng)有進油和出油的控制系統(tǒng)。

3.4 頂進施工技術(shù)

（1）安裝頂壓環(huán)并卡牢管后端，校核管線標(biāo)高和方向，各方面都準(zhǔn)備好后方可操作頂進。

（2）接通電源，機頭刀盤開始轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速由慢到快，當(dāng)設(shè)備的參數(shù)穩(wěn)定后，啟動進出泥泵出泥，開始泥漿循環(huán)。

（3）調(diào)整進出泥漿泵流量，機頭刀盤的操作全部采用在管道外控制臺控制，由1名操作手實現(xiàn)對工具頭刀具的轉(zhuǎn)動、糾偏控制、壓力顯示、實時監(jiān)控（工具頭安裝了攝像頭、控制臺上安裝了電視機）。

（4）進入千斤頂后，觀察工作倉土壓力表，調(diào)節(jié)泥漿泵的流量在泥漿平衡的工作位置，當(dāng)進入泥漿和挖泥船泵穩(wěn)定工作時，調(diào)節(jié)進入泥漿和挖泥船泵的量，使工作倉內(nèi)必須保持一定的壓力，倉內(nèi)泥漿壓力應(yīng)與地下水壓力平衡，泥漿壓力過大，地面標(biāo)高高;由于泥漿壓力過低，地面下沉，所以控制頂部進出泥漿的速度非常重要。然后操作油缸進行頂起，直到頂出一段管道為止。拆遷的供水、排泥管，使用起重機下一節(jié)套管安裝在坑里，套管接口位置設(shè)置止水圍裙，袖子接觸減少應(yīng)力集中的位置，安裝后的套管對接位置5 mm五合板緩沖墊，重新安裝泥漿和供水管道，檢查工具、設(shè)備是否正常啟動后和千斤頂、頂管機，繼續(xù)頂頭、再頂，重復(fù)以上步驟直到頂頂完成。

（5）頂起過程中工具頭的測量和校準(zhǔn)。站在后面的工作位置測量，測量的引入基地地面、地下，為了避免變形引起的誤差的工作好，放在的崛起的全站儀激光全站儀發(fā)射屋頂水平噴射方向后，膠頭的測量工具，通過望遠鏡每隔0.5 m記錄工具頭的偏差。

當(dāng)機頭偏離設(shè)計軸線時，立即使用設(shè)置在機頭后部的整流千斤頂組來改變機頭端面的方向，以減少偏差，使管道沿設(shè)計軸線頂起。頂管糾偏質(zhì)量的好壞將直接影響到頂管施工的質(zhì)量。頂進時，必須嚴(yán)格控制頂頭的方向，必須隨時糾正偏差，控制管道的線形。

在頂升過程中，加入觸變泥漿填充管道周圍的空隙，形成泥套，可以支撐地層，減少地面沉降，減少頂升阻力。

注入觸變泥漿：頂管機外徑應(yīng)比頂管機外徑大2 cm～

6 cm。灌漿后，應(yīng)在土與管之間形成10 mm～30 mm厚度的泥圈。

3.5 頂管機的接收

接收井位于管道的檢查井位置。接收井應(yīng)預(yù)留頂管出口，出口直徑應(yīng)大于頂管直徑10 cm～20 cm。當(dāng)頂管機1 m～2 m接收坑壁附近的，頂起頂管機的速度應(yīng)該調(diào)整和控制，和頂管的軸線的測量和控制機器應(yīng)該加強減少不利影響的積極抵抗管道的接收。可在接收井的接收孔軸線上安裝臨時支架，防止頂管頭跌落。管道進入接收井的接收孔后，應(yīng)按設(shè)計要求堵塞接收孔與管道之間的間隙。在洞穴出口前，應(yīng)提前對洞穴入口土進行加固，控制洞口土的強度和均勻性。在洞口設(shè)有密封裝置，保證密封效果。

3.6 泥水處理系統(tǒng)處理

通過向刀盤注入含有一定濃度的泥漿，通過大刀盤切削工具頭前方的原狀土，與注入的泥水?dāng)嚢?。采用管道運輸?shù)姆绞?，泥水通過吸泥泵排到地表泥水處理系統(tǒng)處理，泥漿可以反復(fù)循環(huán)使用，處理好的泥沙用泥漿車外運，避免污染環(huán)境。

3.7 頂進后處理

頂管機進入接收井時，應(yīng)及時破碎接收井接收孔填充物，調(diào)節(jié)止水裝置，啟動排水系統(tǒng)，直至將頂管機完全頂至接收井內(nèi)。

頂進管外填充注漿（注漿料為：合理配比的水泥加粉煤灰漿），頂管完成后及時對管道外壁進行充填加固，把原注入的膨潤土（觸變泥漿）漿置換掉，保障被穿越的地面構(gòu)筑物安全。

頂進結(jié)束后應(yīng)對頂進管道內(nèi)的懸吊螺釘孔和頂進管道的內(nèi)接縫按照設(shè)計要求進行處理。

4 結(jié)語

機械頂管施工，解決了在含有大量地下水的土質(zhì)結(jié)構(gòu)特殊地段時，人工掏土易造成坍塌、效率低、受周邊環(huán)境制約等缺點，通過本工程實踐證明，泥水平衡頂管施工有對道路、交通、周圍土層的影響較小，可保持挖掘面的相對穩(wěn)定，施工后地面沉降極小，采用泥水平衡頂管施工工期較短，投入施工人員少，施工精度高，可節(jié)約各項成本，同時減少了降水、土體加固等措施，作業(yè)比較安全。該工程通過采用泥水平衡式機械頂管施工，切實解決了施工存在的問題，保證了施工安全、質(zhì)量和進度，提高了管道施工整體質(zhì)量。

參考文獻：

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