謝楠 嚴浩 許瑜

摘 要：本文針對江漢平原地質(zhì)條件的特殊性，對泥水平衡施工的施工內(nèi)容進行了分析介紹，針對施工程序以及操作流程進行講解。

關(guān)鍵詞：泥水平衡；長輸管線；頂管施工；施工方法；技術(shù)要求

一、工程概況

長輸管道距離長，所經(jīng)地區(qū)地貌種類多，地質(zhì)條件復雜，中國石油天然氣管道局第三工程分公司承建的東北管道工程包含鐵大線安全改造工程第一、二標段共計137.6km，管徑D711mm；鐵錦輸油管道復線工程一、二標段共計161.76km，管徑D508mm；哈爾濱-沈陽輸氣管道工程第九、十標段共計89.69km，管徑711mm，慶鐵四線改造工程第十標段9.85km管徑711mm。該段管線處于東北地區(qū)的鐵嶺市和新民市區(qū)間，水稻田交錯分布，由于所處為遼河沖擊平原，地下水位較高，地質(zhì)條件復雜，管線道路穿越位置正處于流砂層，由于三條線路并行敷設(shè)的原因，并行穿越間距較小，常規(guī)的人工頂管易造成大面積塌方。

根據(jù)現(xiàn)場實際勘察地質(zhì)情況，以及設(shè)計要求，綜合泥水平衡頂置管適應土層范圍廣。對于地面的沉降小，可以保證沿線穿越的公路設(shè)施的安全。從結(jié)構(gòu)上能夠安全，優(yōu)質(zhì)，高效的進行施工等特點。采用泥水平衡頂管施工方法進行穿越施工。

二、施工方法及技術(shù)要求

（一）地質(zhì)勘察

沉井的施工方案編制依靠水文地質(zhì)資料及工程地質(zhì)資料，對沉井的施工地點勘察要在施工之前進行，將施工范圍內(nèi)的地面及地下的障礙物進行排查，清理。再根據(jù)此項工程的結(jié)構(gòu)特點、水文地質(zhì)資料、施工設(shè)備情況、技術(shù)的成熟度，進行編制切實的施工方案。

（二）測量放線

基準點依據(jù)甲方所給的水準點，在工作區(qū)內(nèi)經(jīng)水準儀測量后建立水準控制點，與甲方、監(jiān)理協(xié)商后，對控制點進行監(jiān)管。主管與套管的起點處以及操作坑地點在放線之前需要確定位置。

（三）沉井方法選擇

程采用排水下沉法施工，排水下沉常用是明溝集水井排水：在沉井周圍距離刃腳2～3m處挖一圈排水明溝，設(shè)置3～4個集水井，深度比地下水深1～1.5m，溝和井底深度隨沉井挖土而不斷加深，一般采取在井壁上預埋鐵件，水泵抽吸高度控制在不大于5m，如果井內(nèi)滲水量很小，則可直接在井內(nèi)設(shè)揚程小潛水泵將地下水抽出井外。

（四）沉井封底

按照設(shè)計標高的范圍內(nèi)進行沉井下沉，對沉井下沉進行監(jiān)測，8小時之內(nèi)下沉距離不超過10mm，說明沉井下沉穩(wěn)定，這時可將沉井封底，運用排水封底法對沉井進行封底。

（五）頂管施工

1、泥水加壓平衡頂管機工作原理

工具管在正常作業(yè)前，刀盤與殼體外圈接觸，刀排與刀盤盤體接觸，泥水倉處于密閉狀態(tài)，以延緩泥水壓力泄漏。同時在泥水旁路切換大循環(huán)時，使泥水壓力的波動對開挖面的擾動降到最小，待泥水倉中壓力穩(wěn)定后，啟動中心軸動力泵站帶動中心軸及刀架向前運動，使刀架與刀盤分離，在兩者之間形成四條70mm的進土間隙，并由中心軸及刀架的繼續(xù)伸出帶動刀盤盤體的運動，使之與殼體保持一定距離，此時機頭即處于待工作狀態(tài)，啟動刀盤驅(qū)動電機，轉(zhuǎn)動切削土體。

2、泥水處理

泥水處理系統(tǒng)主要由粘土溶解槽、調(diào)整槽、剩余槽、清水槽、泥水分離旋流器和沉砂池等組成，起處理泥水（由盾構(gòu)開挖面排出）和制造新鮮泥水的作用。

3、頂進速度

頂進速度的控制過程中，應注意以下幾點：

a在主頂啟動之前對千斤頂進行檢查，避免頂進的速度過快，速度按照每一次頂進啟動時進行市場提速，不可快速啟動。

b為了確保切口水壓的穩(wěn)定以及排泥管道的通暢，需要控制每一節(jié)頂進的速度一致，避免速度過快或者不均衡產(chǎn)生的波動。

c為了確保潤滑泥漿系統(tǒng)的正常工作，頂進的速度根據(jù)每一節(jié)潤滑泥漿注漿的需求設(shè)定。

（六）泥水平衡頂管施工引起的地面沉降

泥水平衡頂管在頂進過程中引起的地面沉降變化分為兩個階段：

開挖面達到測點之前的沉降或隆起是在頂進過程中引起的地面沉降變化分為兩個階段的第一階段。

從頂管機切口達到測點至頂管機尾離開測點時間范圍內(nèi)引起的沉降或隆起，是在頂進過程中引起的地面沉降變化分為兩個階段的第二階段。

（七）頂進設(shè)備安裝

1、在工作井內(nèi)設(shè)置測量控制網(wǎng)與地面進行連接，在地面建立控制點，對頂進施工反復檢測。

2、安裝主頂裝置和導軌：大致固定好工件，通過精準的監(jiān)測，然后將其工件位置進行精確調(diào)整，直至渡河條件為止，在需要時將其固定。

3、工作井內(nèi)的平面布置：搭建井內(nèi)工作臺、安裝配電箱、主頂動箱、控制臺等。敷設(shè)各種電纜、管線、油路等。為了確保施工安全，有利于施工進度，需要保證井內(nèi)平面布置合理。

4、吊放頂管機，接通電氣、液壓等系統(tǒng)，在地面輔助工作及井內(nèi)安裝完成后，采取出洞前的總調(diào)度。

（八）管節(jié)接口處理措施

作為頂管工程的重要部分，對管節(jié)接口進行處理至關(guān)重要，這直接影響頂管工程的質(zhì)量，一定嚴格按照相關(guān)規(guī)定分步驟做好頂管組成接口處理。頂進前砼成口管、鋼套環(huán)、橡膠密封圈和襯墊板必須符合標準設(shè)計圖的要求。找好正確的砼管接頭的槽口尺寸，觀察是否表面整潔，沒有氣泡。鋼套環(huán)必須按設(shè)計要求進行防腐處理，無疵點的刃口，平整的焊接，腳部和鋼板平面垂直，整齊的堆放。

（九）頂進管進洞技術(shù)措施

在接收井內(nèi)設(shè)一條防止水土涌入的橡膠止水帶。并在接收井內(nèi)按照頂進軸線運行方向，安裝一部防止頂管機進洞掉落底板的接收機架，這樣可以保證后續(xù)管路接口的質(zhì)量。及時矯正頂管機位置偏差，使頂進軸沿設(shè)計軸線，平衡、平穩(wěn)的進入接收井的預留洞。當頂管機進洞后，立即分離頂管機和砼管，并把工作井和接收井的管節(jié)接頭進行技術(shù)處理，達到設(shè)計要求。

（十）保護地面構(gòu)筑物的措施

1、為了方便有效的調(diào)整頂進參數(shù)來控制沉降量，應每天兩次將沿線的沉降觀測點、斷面觀察點所得到的地表沉降量反饋給施工人員。

2、頂進至地面構(gòu)筑物時，用控制在盡可能小的范圍內(nèi)的壓力來保證出土量相匹配的頂進量。同時盡量少做幅度不大的糾偏動作。

3、頂管機穿過后到頂進結(jié)束前，必須及時補充失水的泥漿來支撐土體，可以根據(jù)沉降量來確定補壓漿的地點和和數(shù)量。

4、頂進結(jié)束后，為了減少最終沉降量，需立即用水泥漿置換彭潤土泥漿的方法來固定構(gòu)筑物下方的土體。

（十一）頂進測量及控制

通過除在正常的每頂進一節(jié)管節(jié)對頂進軸線測量一次的基礎(chǔ)上對出洞、糾偏、進洞時候的測量次數(shù)進行增加，確保頂進軸線和設(shè)計軸線吻合。為了保證精度要時常復測測量點。

在頂管完工之后需要做好環(huán)境保護工作，將頂管的安裝設(shè)備進行拆除，并且對施工留下的操作坑進行回填。使用1：2的水泥砂漿對套管接頭處進行灌縫，然后用瀝青麻絲進行封堵。

三、結(jié)語

管線的穿越施工是長輸管線施工的關(guān)鍵，穿越點地質(zhì)情況不一，地質(zhì)情況多變，穿越施工是保證在各種地質(zhì)條件下有效開展的關(guān)鍵，針對復雜的地質(zhì)條件泥水平衡的頂管施工方法適應度最高，解決了復雜地質(zhì)條件下的施工問題，充分提高工作質(zhì)量，降低了施工風險。

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