吳京東

中鐵三局五公司 山西萬(wàn)榮 044200

1 泥水平衡頂管施工原理

泥水平衡頂管施工是頂管施工的常用方法。泥水平衡頂管是指在開(kāi)挖過(guò)程中，通過(guò)泥水壓力的流入來(lái)平衡巖體的外部壓力和地下水的壓力。泥漿水主要通過(guò)泥漿泵控制泥漿的輸出。泥水平衡頂管施工的工作原理是在掘進(jìn)機(jī)頭管頭后預(yù)制封閉隔板，掘進(jìn)機(jī)刀頭與封閉隔板之間的空間形成泥漿池。泥漿水通過(guò)相應(yīng)的管道高速輸送到泥漿罐中。泥水在掘進(jìn)面形成不透水的泥水膜，膜壓阻止泥水滲入掘進(jìn)面。在開(kāi)挖過(guò)程中，高壓泥漿水產(chǎn)生的壓力平衡了巖體和地下水的外部壓力。掘進(jìn)機(jī)施工過(guò)程中，切頭切割的巖土直接送入泥漿池。泥漿池里的攪拌器將使巖石和水均勻地?cái)嚢?。攪拌后的高濃度漿體通過(guò)輸出管流入泥水分離系統(tǒng)。巖石和土壤通過(guò)分離系統(tǒng)排入泥槽，分離出的泥水再次壓入泥槽。流程如圖1所示。

圖1 泥水平衡式頂管工藝原理圖

2 泥水平衡法頂管的優(yōu)點(diǎn)

(1)適用土壤質(zhì)量范圍較廣。如果地下水位較高，一般的頂管施工是不可能的，可以采用泥漿水平衡法。(2)泥水平衡頂管施工時(shí)，由于泥漿潤(rùn)滑作用，總推力較小，特別適用于長(zhǎng)距離頂管；普通鋁土礦管摩擦力大，不適合長(zhǎng)距離頂管。(3)開(kāi)挖面穩(wěn)定得到有效維護(hù)，頂管周?chē)馏w擾動(dòng)較小，頂管頂進(jìn)引起的地面沉降較小。(4)由于采用泥漿管道輸送廢土，無(wú)垂直升降土方等危險(xiǎn)作業(yè)，確保施工安全；此外，該方法避免了對(duì)土壤的輸送粉塵污染。(5)料漿輸送至廢棄土外進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，施工進(jìn)度更快。

3 泥水平衡頂管施工技術(shù)

3.1 泥水的配制

泥水一般是在頂進(jìn)施工前配制好，其一般由水、黏土及添加劑按照一定比例配制而成，配制比例一般會(huì)根據(jù)地質(zhì)條件來(lái)做出相應(yīng)的調(diào)整。因此針對(duì)不同地質(zhì)條件下的泥水配制比例是不同的，包括泥水壓力的及時(shí)調(diào)控是泥水平衡頂管施工的關(guān)鍵措施。如果泥水配制沒(méi)有達(dá)到預(yù)定要求容易引起地表塌陷或隆起、泥漿突涌等安全事故。可調(diào)控的泥水一般具有流動(dòng)性好，物化性能優(yōu)良，泥水膜性能優(yōu)良，泥漿的黏度適中等優(yōu)點(diǎn)。泥水在掘進(jìn)過(guò)程中主要起到平衡巖土壓力、輸送切割巖土等功能。

3.2 泥漿分離技術(shù)

泥水的再次利用是工程作業(yè)的關(guān)鍵，因此泥漿的分離技術(shù)就顯得很重要。泥漿的分離技術(shù)采用泥漿凈化處理設(shè)備，該設(shè)備的工作原理為：輸出管排出的混合泥漿通過(guò)泥漿分流器進(jìn)入泥漿處理系統(tǒng)，泥漿處理系統(tǒng)設(shè)置篩分器，篩分器可以將粒徑在一定范圍內(nèi)的渣料振動(dòng)篩選出來(lái)。篩渣通過(guò)管道進(jìn)入泥漿凈化裝置，通過(guò)振動(dòng)、沉淀、脫水等工序反復(fù)處理。

3.3 土體平衡技術(shù)措施

土壤平衡是保證工程順利進(jìn)行的重要因素。正在施工時(shí)，考慮使用掘進(jìn)機(jī)挖掘時(shí)，是否會(huì)損壞建筑物或土層以上的道路。如果有倒塌的可能性，會(huì)給地面建筑物帶來(lái)毀滅性的災(zāi)難。因此，在施工之前，要進(jìn)行地層壓力和地下水壓的測(cè)定工作。計(jì)算正確的數(shù)值，有必要調(diào)整在掘進(jìn)機(jī)前的土壓和注水壓力。隨時(shí)監(jiān)測(cè)施工中的各項(xiàng)因素，隨時(shí)了解地面的具體情況，了解水壓力、泥土流量、頂進(jìn)速度，防止地面土堆及拱門(mén)。

3.4 洞口止水技術(shù)措施

在管道過(guò)程中，堵截孔并截水是該過(guò)程中的重要組成部分。如果把管子插入井口或井口的窟窿里，就會(huì)發(fā)現(xiàn)管子和井口之間有一定的空隙。這個(gè)間隙必須在操作中堵塞。如果不出現(xiàn)交通堵塞，地下水和沙土就會(huì)從縫隙中進(jìn)入洞穴，妨礙正常的工程，也會(huì)對(duì)地面造成危害，引發(fā)山體滑坡。周?chē)慕ㄖ锒嫉顾耍园l(fā)生了事故。因此井口固定是施工技術(shù)的重要組成部分，要重視施工單位的高度。另外，各作業(yè)坑的結(jié)構(gòu)也不相同，根據(jù)作業(yè)坑的特征，選擇了在坑中堵塞水的方法。如果礦井是鋼板木樁的結(jié)構(gòu)，在停止水之前，必須在孔內(nèi)設(shè)置性能良好的純硅墻壁。

3.5 洞口止水技術(shù)

頂管過(guò)程中，孔處止水是頂管過(guò)程中的重要組成部分。當(dāng)管道進(jìn)入接收井的孔或工作井的孔時(shí)，管道與孔之間存在一定的間隙。此間隙必須在操作過(guò)程中予以堵塞。如果不堵塞，地下水和泥沙就會(huì)通過(guò)縫隙流入坑內(nèi)，這將極大地阻礙正常施工，也會(huì)給地面的土層帶來(lái)危害，塌陷等更加嚴(yán)重。周?chē)慕ㄖ锏顾?，發(fā)生了一起事故。因此，井口止水是頂管施工技術(shù)的重要組成部分，應(yīng)得到施工單位的高度重視。此外，每個(gè)工作坑的結(jié)構(gòu)也不盡相同，根據(jù)不同工作坑的特點(diǎn)，選擇了在孔處堵水的方法。如果工作坑為鋼板樁結(jié)構(gòu)，在頂管止水前，應(yīng)在坑內(nèi)設(shè)置性能較好的純硅墻體。

4 泥水平衡法頂管施工中常見(jiàn)問(wèn)題及處理措施

4.1 管道頂進(jìn)偏位過(guò)大，管道接口破損、漏水

（1）偏位原因。①工作井出口土體未加固。②頭部矯正系統(tǒng)發(fā)生了故障。c、掘進(jìn)機(jī)的長(zhǎng)度和管道的直徑不是正比。③掘進(jìn)機(jī)的故障很小，故障不足。④測(cè)定磁頭測(cè)量系統(tǒng)的故障以及測(cè)定數(shù)據(jù)的失真。⑤偏差不能立即糾正。當(dāng)變化變大時(shí)，校正范圍變大，不會(huì)發(fā)生二次偏差。⑥因降雨和外力的影響，井的位移，發(fā)生傾斜度。

（2）預(yù)防及處理措施。①注射和回轉(zhuǎn)流可以加強(qiáng)進(jìn)出口土壤。在掘進(jìn)機(jī)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后，需要進(jìn)行調(diào)查、維護(hù)、檢查、驗(yàn)收完畢后的維護(hù)。②經(jīng)過(guò)反復(fù)演示，對(duì)頭設(shè)計(jì)進(jìn)行充分的測(cè)試，在性能穩(wěn)定之后允許出廠(chǎng)。③對(duì)施工隊(duì)、項(xiàng)目部、監(jiān)理實(shí)施3級(jí)計(jì)量評(píng)議制度，測(cè)定作業(yè)井的變位經(jīng)常進(jìn)行。④勤勉的測(cè)量和微觀(guān)修正的原理。

4.2 鋼筋混凝土管道接口滲漏

（1）原因分析。①管道的縫隙在運(yùn)輸和卸載過(guò)程中損壞或者管道的接頭和密封材料的質(zhì)量不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。②管道處理缺少時(shí)長(zhǎng)或偏差，而不是時(shí)長(zhǎng)。③管接口或止水裝置的選擇與請(qǐng)求不一致。（2）治理方法。浸泄漏量小的情況下，環(huán)氧樹(shù)脂的水泥砂漿泄漏，如果泄露嚴(yán)重，需要大面積的化學(xué)注射處理。

4.3 鋼筋混凝土管中裂縫造成管道滲水、漏水

（1）原因分析。①管強(qiáng)度不符合設(shè)計(jì)要求。②在頂進(jìn)過(guò)程中，由于承受天花板的壓力或軸過(guò)于偏離，導(dǎo)致管節(jié)應(yīng)力發(fā)生裂縫。③輸送中管子的接縫處裂開(kāi)。（2）處理方法。根據(jù)裂縫的長(zhǎng)度、寬度和方向，詳細(xì)地分析裂縫的原因和性質(zhì)。根據(jù)裂縫的程度，不同的處理方法。裂縫可以使用環(huán)氧樹(shù)脂灰漿來(lái)處理。裂縫壞得很厲害。