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摘要：頂管技術(shù)作為一種地下管道施工手段，無(wú)需大量挖泥、挖土及破壞路面，在道路、鐵路、建筑物、河床下等特殊地段敷設(shè)管道、電纜等施工工程，可避免為疏干和固結(jié)土體而采用降低水位等輔助措施，從而大大加快施工進(jìn)度、節(jié)省大量投資，是真正的無(wú)污染、高效率的施工技術(shù)。本文介紹了泥水平衡式頂管優(yōu)點(diǎn)；探討了泥水平衡頂管施工技術(shù)在平頂山路的應(yīng)用施工工藝。

關(guān)鍵詞：泥水平衡；頂管；施工技術(shù)；應(yīng)用

一、工程簡(jiǎn)介

平頂山路位于常州新北區(qū)西夏墅鎮(zhèn)，道路全長(zhǎng)約1.1KM，道路為南北走向。道路路幅總寬18米。污水管線設(shè)計(jì)管位位于道路中心西側(cè)4.5米處，其中約700米管道槽深在6-7米之間。由于管道埋深深、土質(zhì)差（基本為中液限粉質(zhì)土、粉土層）、地下水豐富且管線附近建筑物桿線等因素影響，為確保污水管道施工質(zhì)量及安全該段污水采用泥水平衡頂管方案施工?，F(xiàn)平頂山路道路及管線已于8月完工，本文主要介紹平頂山路污水施工所采用的泥水平衡頂管施工技術(shù)。

二、工程施工工藝

一）、主要施工工藝流程

測(cè)量引點(diǎn)→工作井、接收井施工→測(cè)量放樣→井下導(dǎo)軌機(jī)架、液壓系統(tǒng)、止水圈等設(shè)備安裝→地面輔助設(shè)施安裝→頂管掘進(jìn)機(jī)吊裝就位→激光經(jīng)緯儀安裝→掘進(jìn)機(jī)出工作坑→正常頂進(jìn)→頂管機(jī)進(jìn)接收坑。

二）、沉井施工

1、本項(xiàng)目工作井接收井均采用鋼筋砼沉井，工作井沉井尺寸分為6米*6米和6米*3米兩種；接受井沉井為尺寸為3米*3.5米。

2、沉井制作下沉流程

井位放樣→開(kāi)挖2米上層土→測(cè)量放樣恢復(fù)井位→下節(jié)沉井鋼筋模板制作澆筑砼→養(yǎng)護(hù)7天后挖土下沉→上節(jié)節(jié)沉井鋼筋模板制作澆筑砼→養(yǎng)護(hù)7天后挖土下沉到位→沉井封底→后背墻砼澆筑。

3、沉井下沉注意事項(xiàng)

(1)沉井下沉?xí)r，井內(nèi)除土應(yīng)先從中間開(kāi)始，均勻、對(duì)稱地逐步向刃腳處分層取土，使沉井均勻下沉，防止偏斜，特別是下沉初期尤應(yīng)注意。

(2)該項(xiàng)目采用長(zhǎng)臂挖機(jī)配合人工挖土，挖土下沉過(guò)程中，應(yīng)做好標(biāo)高、下沉量、傾斜和位移的測(cè)量工作、隨時(shí)注意糾正沉井的偏斜。

(3)沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高以上2m前，控制井內(nèi)除土量，注意調(diào)平沉井，防止因除土量過(guò)大及除土不均，而使沉井突然大量下沉并產(chǎn)生較大的偏斜，增加準(zhǔn)確下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高的困難。

(6)因部分沉井離構(gòu)筑物較近，在下沉?xí)r，應(yīng)觀測(cè)周圍構(gòu)筑物的沉降、位移及裂縫情況，以便迅速采取措施，確保附近設(shè)施的安全。

三）、泥水平衡頂管施工設(shè)備

本工程使用的主要設(shè)備三原重工制造的YX-1500型泥水平衡偏壓破碎型頂管機(jī)。泥水平衡式頂管主要設(shè)備見(jiàn)下圖：

四）、管道頂進(jìn)

頂管推進(jìn)機(jī)（俗稱機(jī)頭）被主頂油缸向前推進(jìn)，掘進(jìn)機(jī)頭進(jìn)入止水圈，穿過(guò)土層到達(dá)接收井，電動(dòng)機(jī)提供能量，轉(zhuǎn)動(dòng)切削刀盤，通過(guò)切削刀盤進(jìn)入土層。挖掘的土質(zhì)，石塊等在轉(zhuǎn)動(dòng)的切削刀盤內(nèi)被粉碎，然后進(jìn)入泥水艙，在那里與泥漿混合，最后通過(guò)泥漿系統(tǒng)的排泥管由排泥泵輸送至地面上。在挖掘過(guò)程中，采用復(fù)雜的泥水平衡裝置來(lái)維持水土平衡，以至始終處于主動(dòng)與被動(dòng)土壓之間，達(dá)到消除地面的沉降和隆起的效果。掘進(jìn)機(jī)完全進(jìn)入土層以后，電纜、泥漿管被拆除，吊下第一節(jié)頂進(jìn)管，它被推到掘進(jìn)機(jī)的尾套處，與掘進(jìn)頭連接管頂進(jìn)以后，挖掘終止、液壓慢慢收回，另一節(jié)管道又吊入井內(nèi)，套在第一節(jié)管道后方，連接在一起，重新頂進(jìn)，這個(gè)過(guò)程不斷重復(fù)，直到所有管道被頂入土層完畢，完成一條永久性的地下管道。

五）、頂進(jìn)測(cè)量控制

掘進(jìn)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中，采用了激光導(dǎo)向控制系統(tǒng)。位于工作后方的激光經(jīng)緯儀發(fā)出激光束，調(diào)整好所需的標(biāo)高及方向位置后，對(duì)準(zhǔn)掘進(jìn)機(jī)內(nèi)的定位光靶上，激光靶的影像被捕捉到機(jī)內(nèi)攝像機(jī)的影像內(nèi)，并輸送到挖掘系統(tǒng)的電腦顯示屏內(nèi)。操作者可以根據(jù)需要開(kāi)啟位于掘進(jìn)機(jī)內(nèi)置式油缸進(jìn)行伸縮，為達(dá)到糾偏的目的，調(diào)整切削部分頭部上下左右高度。在整個(gè)掘進(jìn)過(guò)程中，甚至可以獲得控制整個(gè)管道水平、垂直向30cm內(nèi)的偏離精度。

六）、泥水系統(tǒng)

泥漿系統(tǒng)有二個(gè)作用：送走被挖掘出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(guò)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(guò)眾多的排泥泵被排出。再由進(jìn)水泵進(jìn)水送入機(jī)頭，排泥由變速的排泥泵進(jìn)行控制。機(jī)坑旁通裝置可控制進(jìn)排泥漿的速度、方向，以防止泥渣堵塞管道，淤積現(xiàn)場(chǎng)。當(dāng)挖粘土?xí)r，可能使普通粘土，有一定的粘合度，可以直接將泥漿排入泥漿池內(nèi)，但是當(dāng)挖沙土?xí)r，泥漿中必須添加一定的粘合劑（諸如膨潤(rùn)土等）以增加泥漿粘度，以達(dá)到排渣的最終目的。

進(jìn)排泥水系統(tǒng)起著第二個(gè)作用：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。進(jìn)排泥水系統(tǒng)中的壓力感應(yīng)器可測(cè)出地下水的壓力。機(jī)內(nèi)泥水循環(huán)系統(tǒng)，電磁閥，旁通裝置及載水閥可以起到調(diào)節(jié)水壓的作用。機(jī)內(nèi)電磁閥和旁通系統(tǒng)，可以阻止水壓的變化，保持水壓，在加管道時(shí)，不至于減小機(jī)頭的水壓，保證內(nèi)部壓力平衡。

七）、進(jìn)出洞口的止水措施

頂管施工中的進(jìn)出洞口作業(yè)是一項(xiàng)很重要的工作，施工中應(yīng)充分考慮到它的安全性和可靠性。尤其是從工作坑中的出洞開(kāi)始頂管，如果出洞安全、可靠又順利，那么可以說(shuō)頂管施工已成功了一半。許多頂管工程就是失敗在進(jìn)出洞口這兩個(gè)環(huán)節(jié)上。

頂進(jìn)前，為防止洞口處的水土沿工具管外壁與洞門的間隙涌入工作井，在工作井內(nèi)洞口處安裝一道環(huán)形橡膠止水圈。在頂進(jìn)施工過(guò)程中又可防止減摩漿從此處流失，保證泥漿套的完整，以達(dá)到減小頂進(jìn)阻力的效果。

在機(jī)頭進(jìn)洞時(shí)因土體是流沙，地下水位高，土體松軟，地基承載力差，雖然經(jīng)過(guò)地基處理，但為了機(jī)頭頂進(jìn)安全，機(jī)頭不下沉，還應(yīng)有機(jī)頭加固措施。機(jī)頭進(jìn)洞時(shí)將機(jī)頭與后面的五節(jié)管用拉桿連接起來(lái)，使之成為一個(gè)整體，并在導(dǎo)軌上用兩個(gè)手拉葫蘆間隔一米拉緊，從而使機(jī)頭沿著導(dǎo)軌方向順利頂進(jìn)。

三、泥水平衡式頂管優(yōu)點(diǎn)

1、適用的土質(zhì)范圍比較廣，地下水壓力很高，以及變化范圍很大的條件下，它都適用。

2、可有效地保持挖掘面的穩(wěn)定，對(duì)所頂管子周圍的土體擾動(dòng)比較小，因而由頂管引起的地面沉降較小。

3、與其他類型的頂管比較，泥水頂管施工時(shí)的總推力比較小，尤其在粘土層這種表現(xiàn)得更為突出，所以特別適用于長(zhǎng)距離頂管。

4、工作坑內(nèi)的作業(yè)環(huán)境較好，作業(yè)比較安全，由于它采用泥水管道，輸送棄土，不存在吊土，搬運(yùn)等危險(xiǎn)的作業(yè)。

5、泥水輸送棄土為連續(xù)作業(yè)，因此進(jìn)度比較快。

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