李志端

摘 要： 頂管施工對道路交通及環(huán)境影響較小，因此在市政工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。污水頂管橫穿砂層施工作為市政工程建設(shè)的重要內(nèi)容之一，其施工效果的優(yōu)劣直接影響著工程項(xiàng)目施工的質(zhì)量。為此，本文結(jié)合具體工程案例，對污水頂管橫穿砂層的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了分析與探討。

關(guān)鍵詞： 污水頂管；砂層施工；洞孔加固

隨著市政工程事業(yè)發(fā)展速度的不斷加快，其質(zhì)量問題已經(jīng)成為社會關(guān)注的熱點(diǎn)。作為市政工程施工中重要施工環(huán)節(jié)，污水管施工質(zhì)量是否良好直接關(guān)系著整個道路工程的質(zhì)量。為確保市政道路工程行業(yè)發(fā)展速度地不斷提升，施工企業(yè)必須重視頂管施工技術(shù)的應(yīng)用，根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，做好各項(xiàng)施工工作，才能推動整個道路事業(yè)地健康發(fā)展。

一、頂管技術(shù)施工概況

頂管施工應(yīng)通過主頂油缸與管道間的中間推力，在工作坑內(nèi)促使工具管與掘進(jìn)機(jī)穿過土層逐漸推到接收坑內(nèi)，同時在兩坑內(nèi)埋設(shè)緊隨工具管與掘進(jìn)機(jī)后的管道。相比一般管，帶拉桿的管節(jié)預(yù)制法基本一致，兩者的不同點(diǎn)在于拉桿在管節(jié)前后進(jìn)行埋設(shè)。為避免頂管施工嚴(yán)重影響周圍土體，可選用帶注漿孔的管節(jié)進(jìn)行施工，起到注漿潤滑的作用。多管節(jié)與單管節(jié)是市政污水管頂管中頂進(jìn)用管的兩種類型，通常情況下選用鋼筋混凝土管作為多管節(jié)。遵循管接口類型主要分為4種：P、Q、S、G，管節(jié)長度為2到3m，根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，選用與之相適應(yīng)的管接口，才能避免滲漏等情況出現(xiàn)在施工中。

二、工程案例分析

某市政污水處理工程設(shè)計(jì)采用 DN1000 頂管工藝、管道長163m、管底標(biāo)高為路面下 5.7m，頂管穿越的地質(zhì) 情況為路面以下 0.71m 為道路結(jié)構(gòu)層、0.71～1.48m 為耕土層、1.48～6.03m 為中細(xì)砂層、6.03～12.3m 為中砂層，地下水 埋深 1.1m，為潛層水，滲透系數(shù) k 為 9.28×10-5cm/s，中細(xì)砂 的重度為18.5kN/m3 、內(nèi)摩擦角為 32、內(nèi)聚力為 2.4（kPa）。為 避免施工對道路交通造成嚴(yán)重影響并保護(hù)地下管線，本次頂 管施工采用控制頂進(jìn)速度及泥漿護(hù)壁法，防止機(jī)頭前方砂層被超挖、管壁外加注觸變泥漿減阻及防止砂層塌陷、洞口外 側(cè)高壓旋噴樁加固砂層和提高砂層的抗?jié)B性，保證頂管工程按時保質(zhì)完成。

三、洞口加固及洞口止水施工技術(shù)應(yīng)用

由于中細(xì)砂的內(nèi)聚力偏小，且孔隙率大易于地下水滲流，為防止頂管機(jī)出洞時洞口外砂及地下水滲入工作井，應(yīng) 對洞口外砂層進(jìn)行加固和防滲處理。

1、洞口砂層加固

采用單管高壓旋噴樁對洞口外砂層進(jìn)行門式加固，設(shè)計(jì)樁徑 50cm、孔距 40cm、沿圓形沉井井壁以設(shè)計(jì)的頂管軸線為 中心樁樁心，兩側(cè)對稱布置 5 根×3 排高壓旋噴樁，其中洞口 位置的 5 根×3 排以洞壁為界上下各旋噴 3m（孔洞位置為過 渡段，僅需高壓旋噴低標(biāo)號砼固結(jié)砂層），其余的高壓旋噴樁 樁長為 7.92m，路面下 1m 為空鉆，高壓旋噴樁合計(jì)為 33 根。

采用的工藝參數(shù)： 噴嘴直徑 3.0mm （雙噴嘴）、壓力 20.0MPa、流量 193.5L/m、鉆具提升速度 35cm/min、鉆具旋轉(zhuǎn) 速度 18r/min，預(yù)成孔時采用鉆具高壓噴水快速下沉法。漿液 配比：水泥∶水∶早強(qiáng)減水劑∶水玻璃（防滲）=100∶100∶ 2.5∶2。水泥漿液應(yīng)用 60 目的篩網(wǎng)過濾，以防堵塞噴嘴。水泥 用量 150kg/m（P.O 32.5 普通水泥）。

2、洞口止水裝置

為確保砼管周邊觸變泥漿套完整，并避免洞口上方路面沉陷，應(yīng)設(shè)置洞口止水裝置，防止頂進(jìn)過程中地下水和觸變泥漿流到工作井中。本工程工作井是內(nèi)徑 7m 的圓形工作井， 先在洞口做一弓形的鋼筋砼止水墻，以設(shè)計(jì)的頂管軸線為中心，在洞口周邊打16mm 膨脹螺栓 20 個，環(huán)向均布，間距 250mm。先安裝鋼套環(huán)，在鋼套環(huán)與鋼筋砼墻之間設(shè)橡膠止水片止水、用圓環(huán)形鋼板固定洞口止水橡膠板、加裝扇形鋼壓板防止橡膠止水板（內(nèi)徑比鋼筋砼管外徑小 30cm 左右）被擠翻。該鋼套環(huán)中心即是洞口止水裝置的中心也是設(shè)計(jì)管道軸線。這種橡膠 法蘭止水裝置結(jié)構(gòu)簡單， 成本低， 安裝方便。

3、防止頂管機(jī)出洞時發(fā)生“叩頭”的措施

頂管出洞是頂管頂進(jìn)的關(guān)鍵工序， 一旦頂管出洞技術(shù)措 施不當(dāng)， 將會影響頂管頂進(jìn)的速度和質(zhì)量， 甚至造成頂管失 敗。頂管出洞時，頂管機(jī)調(diào)零。頂管機(jī)穿墻時因入土較少，頂 管機(jī)的自重僅由兩點(diǎn)支撐， 一點(diǎn)是導(dǎo)軌， 另一點(diǎn)是入土較淺 的土體，這時作用于支撐面上的應(yīng)力超過允許承載力，為防 止機(jī)頭出洞后低頭，在洞口內(nèi)設(shè)置副導(dǎo)軌（用電焊法將槽鋼 通過膨脹螺栓固定在鋼筋砼上），同時將前兩節(jié)鋼筋砼管與 頂管機(jī)用槽鋼連成整體（將并排的兩根槽鋼一端焊在砼管內(nèi) 預(yù)先設(shè)置的槽鋼固定架上，另一端焊在頂管機(jī)的肋上），同時將頂管機(jī)機(jī)頭微抬。

四、中細(xì)砂層中橫穿道路的頂管施工技術(shù)應(yīng)用

1、進(jìn)排泥壓力控制

在頂管泥漿循環(huán)系統(tǒng)中，通常排泥泵功率、排泥管固定不變，保證泥水倉壓力主要是通過變頻器控制進(jìn)泥泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到控制進(jìn)泥的流速、流量來實(shí)現(xiàn)； 頂管機(jī)停頂間歇通過開啟旁通閥，實(shí)現(xiàn)泥漿的小循環(huán)，保證泥水倉的壓力。

循環(huán)泥漿的作用： ①護(hù)壁作用，在挖掘 面形成泥皮，防止機(jī)頭前方砂層塌陷并減少地下水向泥水倉滲透； ②攜渣作用，泥漿必須是一定濃度的懸濁液，才可能把顆粒狀的固體攜帶出。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試，水與陶土的比 例取 1∶0.2，實(shí)際施工中根據(jù)沉泥槽的出泥粘度調(diào)整泥漿的配比，控制在 1∶0.2±0.05，以保證挖掘面的穩(wěn)定。

2、頂管施工中注漿減阻措施

在砂層與鋼筋砼管之間形成減阻的 觸變泥漿潤滑套，一是潤滑作用：將鋼筋砼管與砂層間的干 摩擦變?yōu)闈衲Σ粒?減小頂進(jìn)時的摩擦阻力； 二是填補(bǔ)和支撐 作用，漿液填補(bǔ)施工時管道與砂層間產(chǎn)生的空隙，使隧洞變得 穩(wěn)定。因此，潤滑泥漿必須具有足夠高的運(yùn)動粘滯度，以阻止 潤滑泥漿滲入土層流失掉，便于形成封閉的完整有效的泥漿 套，泥漿的粘度須大于 30s，比重為 1.1～1.16g/cm3 。

第一，D1000 的 Telemole 頂管機(jī)外徑比鋼筋砼管的外徑大 4cm， 使管道與周圍土體之間產(chǎn)生空隙，糾偏也會加大原有 空隙的間隙。因此在頂管頂進(jìn)的軸線軌跡中存在各種各樣的 空隙。

第二，選材及觸變泥漿的配比、設(shè)備的選用。注漿材料采用 捷鉆（Super gel- X）優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤土，該型膨潤土添加了多 種聚合物能有效提高泥漿的懸浮性、護(hù)壁性及潤滑性能，具 有高造漿率（是普通膨潤土的 2～3 倍）、高懸浮性、高粘性、 高潤滑性和低漏失量。

五、結(jié)束語

綜上所述，頂管施工技術(shù)是市政工程中的一種非開挖技術(shù)，是一種安全、高效、環(huán)保、便捷的市政工程施工方法，污水頂管橫穿砂層施工過程中必須重視其施工技術(shù)要點(diǎn)，不僅可以最大限度地提升市政道路施工的質(zhì)量，還能延長工程的使用周期。■

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