淺談泥水平衡式頂管施工技術(shù)

淺談泥水平衡式頂管施工技術(shù)摘要：近年來，隨著社會(huì)的快速發(fā)展，人口密度的急劇增加，地上空間已經(jīng)趨向于飽和，在我國經(jīng)濟(jì)高速增長的支持下，人們開始注重地下空間的利用與發(fā)展，頂管施工技術(shù)的發(fā)展將擁有前所未有的機(jī)遇，在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，努力消化創(chuàng)新，加強(qiáng)研發(fā)和人才培養(yǎng)，爭取在根本上增強(qiáng)我國的頂管施工技術(shù)的實(shí)力。本文依托均安鎮(zhèn)污水管網(wǎng)三期工程項(xiàng)目，闡述了頂管在市政管網(wǎng)中的技術(shù)應(yīng)用。關(guān)鍵詞：泥水平衡式頂管1引言近些年，隨著城市化的推進(jìn)，給環(huán)境造成的壓力也越來越大，河涌污染越發(fā)嚴(yán)重，管道截污成為保護(hù)河流不被污染的主流方式之一。由于城區(qū)房屋建筑、地下管線密集，開挖施工受限較大，且地質(zhì)條件復(fù)雜，故頂管技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。通過對頂管施工技術(shù)進(jìn)行簡單介紹，以及市政工程中的頂管施工的優(yōu)缺點(diǎn)、主要控制要點(diǎn)，可以對頂管施工技術(shù)在市政工程中的利用進(jìn)行了解，為以后再遇到類似施工時(shí)，提供一個(gè)大致的解決思路。2應(yīng)用背景頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后發(fā)展起來的一種地下管道施工技術(shù)，它不需要大面積開挖土體面層，并且能夠穿越公路、鐵路、河川、地上地下障礙物等，在給排水、煤氣、電力、通信等管道的施工中應(yīng)用越來越廣泛。2.1國外發(fā)展史最早的現(xiàn)代頂管施工是1896年，由美國太平洋鐵路公司為穿越鐵路施工而應(yīng)用，20世紀(jì)30年代，美國制定了混凝土頂管規(guī)范，1948年日本第一次采用頂管施工工藝，在尼崎市的鐵路下頂進(jìn)了一根內(nèi)徑600m的鑄鐵管，頂距只有6m，1950年前后，英、德、日等國家相繼采用頂管施工工藝，至20世紀(jì)60年代，美國的頂管施工技術(shù)已經(jīng)能一次性頂進(jìn)150m。2.2國內(nèi)發(fā)展史國內(nèi)最早于1953年在北京開始使用頂管技術(shù)，初期主要是手掘式頂管，設(shè)備較為簡陋，我國頂管技術(shù)真正較大的發(fā)展是從上世紀(jì)80年代中期開始。1988年上海研制成功我國第一臺土壓平衡掘進(jìn)機(jī)，2000年后國家加大環(huán)保投入，污水建設(shè)項(xiàng)目增多，頂管技術(shù)也與時(shí)俱進(jìn)，得到了迅速發(fā)展，頂管設(shè)備、頂管技術(shù)才慢慢成熟起來。3頂管的分類隨著頂管技術(shù)的成熟，頂管設(shè)備、施工工藝的的多樣化，頂管的分類也出現(xiàn)了各種分類方式，具體有按管前挖土方式、管徑大小、施工軌跡、施工方法等等。4泥水平衡式頂管的特點(diǎn)4.1泥水平衡式工作原理泥水平衡式頂管工作原理就是以含有一定量粘土的且具有一定相對密度的泥漿水充滿頂管機(jī)頭的泥水艙，并對其施加一定的壓力，利用泥水平衡式頂管機(jī)頭設(shè)有可調(diào)整推力的浮動(dòng)式大刀盤進(jìn)行切削和支撐正面土體，以平衡地下水壓力和土壓力，同時(shí)穩(wěn)定開挖面，切削下來的土體融入泥漿當(dāng)中，再通過泥漿的攜渣能力帶出至地面，從而使頂管機(jī)頭向前掘進(jìn)，最終達(dá)到管道貫通的目的。4.2泥水平衡式頂管的優(yōu)缺點(diǎn)采用泥水平衡式機(jī)械頂管施工的優(yōu)點(diǎn)：適用土質(zhì)范圍廣，如地下水壓很高以及變化范圍廣的土質(zhì)均能適用，最適用的土質(zhì)為1e-3cm/s的砂性土。通過流體輸送土體，能達(dá)到連續(xù)不斷的輸送工況，所以它能比其他施工工藝的進(jìn)度快。工作坑內(nèi)作業(yè)環(huán)境較為安全，由于它采用泥水管道輸送棄土，沒有吊土、搬運(yùn)土方等危險(xiǎn)作業(yè)，同時(shí)工人勞動(dòng)強(qiáng)度也降低。無需做地基改良或降水處理，能有效的保持挖掘面的穩(wěn)定，對周圍構(gòu)筑的土體擾動(dòng)比較小，因此施工后地面沉降也較小。無需人工進(jìn)入管道內(nèi)工作，降低了施工安全風(fēng)險(xiǎn)。采用泥水平衡式機(jī)械頂管施工的缺點(diǎn)：泥漿的運(yùn)輸和存放都比較困難，特別是有大量泥漿時(shí)，需設(shè)置泥水分離器或臨時(shí)儲(chǔ)泥池，臨時(shí)儲(chǔ)泥池涉及占地或租地等事宜。所需施工場地大，設(shè)備較多、較雜，一旦某個(gè)環(huán)節(jié)出了問題，導(dǎo)致全面停工，相互制約關(guān)系高，安全文明施工標(biāo)準(zhǔn)化較為困難，且設(shè)備成本較高。對覆土深度有一定的要求，一般情況下，覆土厚度不得低于3米，或者不低于1.5倍的管道外徑，否則應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施。需設(shè)置頂管工作井、接收井、造價(jià)較高且時(shí)間長，對工期存在一定影響。對土質(zhì)存在一定的要求，遇到滲透系數(shù)特別大的砂礫、卵石層時(shí)，施工較為困難4.3泥水平衡式頂管施工控制要點(diǎn)（1）施工前，做好現(xiàn)場施工調(diào)查與新建管線路由規(guī)劃，防止在施工過程中遇到其他管線、古建筑、古樹、松木樁、建筑基礎(chǔ)等障礙物。（2）頂管機(jī)械進(jìn)出入洞口時(shí)，要做好洞口止水工作，采用高壓旋噴樁或水泥攪拌樁等固化進(jìn)出洞口位置的土體，防止出現(xiàn)涌水涌砂等現(xiàn)象。（3）施工過程中，應(yīng)注意觀察地下水壓力的變化，并及時(shí)采取降水或補(bǔ)水等措施，從而保持挖掘面的穩(wěn)定。（4）在施工較長管段時(shí)，可采用觸變泥漿或管材外部涂抹石蠟或廢油脂等方式，減小摩擦力，或在中間增加中繼間，保障頂力的延續(xù)。（5）頂進(jìn)過程中，時(shí)刻檢查排泥管內(nèi)的泥水的濃度和相對密度是否正常，注意進(jìn)排泥泵的流量及壓力是否正常，防止排泥泵的排量過小造成排泥管淤積和堵塞。（6）在高粘性的土層采用泥水平衡頂進(jìn)時(shí)，需將部分循環(huán)泥水引入泥土倉內(nèi)，減少粘土粘附在刀盤刀架上，避免刀盤上形成泥餅。（7）在純中、粗砂層頂進(jìn)循環(huán)泥漿濃度小于1.10時(shí)，排渣土?xí)r砂土易沉積堵管，所以在純砂層頂管時(shí)，宜提高進(jìn)漿泥水的比重，一般控制在1.10～1.12之間。（8）在硬質(zhì)泥巖層和強(qiáng)風(fēng)化巖層頂進(jìn)時(shí)，刀盤也需配備具有高強(qiáng)度的先行貝殼合金刀和多重合金刮刀（俗稱“巖機(jī)”）對巖層切削，同時(shí)泥水循環(huán)的泥水可通過格柵空進(jìn)入泥土倉和刀盤前面，減少合金刀干磨。（9）在穿越淺覆土河道時(shí)，可在河道堆載砂包，增加其覆土量，也可在管道內(nèi)前段堆載重物增加重量，防止管道上浮。（10）在遇到含泥量少，地下水豐富的卵石和貝殼較多的地層、粗礫石層時(shí)，采用泥水平衡頂管較難，雖然頂管機(jī)有破碎功能，但泥漿容易向外土層滲透，泥水容易無法循環(huán)，所以要強(qiáng)化泥水配置，增加泥水比重。（11）管道施工完成后，閉水試驗(yàn)是檢測管道是否合格的主要控制指標(biāo)，管道連接處時(shí)管道是否漏水的薄弱處，所以膠圈顯得尤為重要，膠圈必須做抗老化試驗(yàn)，且安裝位置與方向必須準(zhǔn)確，防止連接處漏水。（12）管道的軸線及高程也是檢測管道是否合格的重要指標(biāo)，施工過程中需時(shí)常調(diào)節(jié)機(jī)頭掘進(jìn)方向、千斤頂或中繼間，管道管徑小于1.5m是，管道水平軸線偏差需小于5cm，高程偏差不得高于3cm、不得低于4cm。5結(jié)語泥水平衡式頂管可以適用于多種變化地層的施工，只要