高立康 張海蛟

（河北建設(shè)勘察研究院有限公司，河北 石家莊 050000）

頂管施工屬于非開挖技術(shù)，不僅能夠使施工過程中的拆遷工作量有效減少，還可以確保建筑路面的作業(yè)正常開展，因此在實際工程中被廣泛運用[1]。由于細(xì)砂、粉砂巖地層較復(fù)雜，更易受擾動后出現(xiàn)失穩(wěn)，常發(fā)生頂進(jìn)困難、較大建筑路面沉降，以及流沙液化問題[2]，無法保證達(dá)到預(yù)期頂管施工質(zhì)量效果，造成頂管施工質(zhì)量問題。因此，本文結(jié)合公路道路污水干管道工程風(fēng)化粉砂巖及細(xì)砂地層施工項目展開研究，以期為類似工程提供參考。

1 工程概況

某道路工程污水管干線設(shè)計DN1000承插型鋼筋混凝土管道，5.5m～10m埋深，0.08%縱坡和1.67km全長[3-4]。在WS1～9段、WS35～38段，可以按不同的地層沿線，劃分中等風(fēng)沙泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖，對于中線旁側(cè)的民住用房有10m間隔，與溪河有3m間隔，并在管道底部的設(shè)計高程較枯水期的水位明顯要高，所以對于本次工程選擇明挖埋管。在本次明挖施工中，污水管不僅會對市區(qū)交通造成大的影響，還會擴大占用拆遷范圍，增加工程成本，對溪河的兩岸河堤造成破壞，產(chǎn)生極大污染，增加降水排水項目費用。通過對比工程方案，最終選擇泥水平衡頂管施工技術(shù)[5]，運用NPD1000泥水平衡頂管機，該設(shè)備參數(shù)如下：3600mm全長，1230mm外徑，6.5t總重，42t糾偏油缸推力，2.5°糾偏角度，1.5kW糾偏泵運行功率，100mm進(jìn)漿及排漿管徑。

2 泥水平衡頂管技術(shù)工藝

本次工程項目運用泥水平衡頂管機的施工技術(shù)工藝流程圖見圖1，包括：前期準(zhǔn)備、頂管井施工、設(shè)備準(zhǔn)備就位、進(jìn)洞、安裝密封器、頂進(jìn)出土、分離泥水、回縮主頂、安裝污水管、頂管機出洞轉(zhuǎn)場，及檢查施工后回填[6]。

圖1 泥水平衡頂管工程流程圖

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1 管材

運用F承插式二級鋼筋混凝土管，該管道的頂力運行值計算公式如下：

式中：Fr-頂管允許頂力值；6c-管體的具體抗壓強度；A-加壓面積；S-安全系數(shù)。

運用25t汽車完成管材吊裝，保證管材的強度與工程強度標(biāo)準(zhǔn)相符。

2.1.2 配制減阻泥漿

設(shè)計2.5m長、2.5m寬、1m深的半埋循漿池和1個沉淀池。設(shè)計減阻泥漿時一般要求膨潤土的膠質(zhì)價超80，進(jìn)場需檢測膠質(zhì)價，以此為依據(jù)來確定相應(yīng)的配合比。在配制過程中，將適量水置入攪拌器內(nèi)，緩慢投入膨潤土中，拌合超過30min，形成水泥漿，之后發(fā)酵10h左右，間歇性攪拌預(yù)防貯漿池內(nèi)離析[7]。配制1.1～1.16的泥漿性能參數(shù)比重，超過30s的漏斗粘度計測量粘度，10以內(nèi)的pH值。

2.1.3 工作井后背墻

該工程中工作井為5m長寬、50cm厚的邊墻、底板，C35W6的混凝土，采用沉井施工方法，并運用臺階分層式挖土自重沉井，達(dá)到40～50cm層挖深度。頂管的頂力計算公式如下：式中：F-總推力；Pc-初始挖掘土壓力。

2.2 頂管施工

2.2.1 測量放樣

由專業(yè)測量人員布設(shè)相關(guān)設(shè)備（見圖2），安裝頂進(jìn)測量控制點，施工過程中需要對測控點進(jìn)行布設(shè)安裝，嚴(yán)格執(zhí)行三級復(fù)測施工制度。

圖2 測量點位示意圖

2.2.2 安裝調(diào)試

在安裝中，依照后靠背安排導(dǎo)軌及后頂，保證洞口能夠預(yù)留副導(dǎo)軌，采用洞口止水設(shè)置，并運用泥漿系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、后方頂液壓系統(tǒng)，保證后靠背能夠重合中心軸線，達(dá)到與井壁之間有10～20cm間距，用強度C30混凝土進(jìn)行回填處理。機頭在完成下井之后，刀盤與磚封門之間有1m間隔，平穩(wěn)放置，對導(dǎo)軌標(biāo)高進(jìn)行校驗，保證誤差在5mm以內(nèi)，方可進(jìn)行下一步的磚頂門鑿除工作。在頂管機下井前，需完成安裝調(diào)試工作，土壓控制機頭調(diào)節(jié)頂速，初步頂速調(diào)整過程中可先調(diào)節(jié)送水壓力，之后將內(nèi)部止水閥打開，轉(zhuǎn)動刀盤，直至流量滿足80%標(biāo)準(zhǔn)后方可頂進(jìn)，經(jīng)機內(nèi)壓力調(diào)節(jié)送水壓力。

2.2.3 掘進(jìn)機頭入土

在調(diào)整頂管機保證其工作狀態(tài)正常運行后，可以展開頂進(jìn)施工，先將洞口破除，作封門處理，然后將頂管機的刀盤轉(zhuǎn)動，使用主頂油缸緩慢推動頂管機入土。在此過程中，可以對頂進(jìn)速度有效控制，也可以將腳撐架設(shè)于頂管機左右兩側(cè)，從而有效預(yù)防導(dǎo)致機頭刀盤無法切削或機頭轉(zhuǎn)動的情況。

圖3 注漿示意圖

2.2.4 下管頂進(jìn)

在頂管機正常頂進(jìn)后，通過完成一定長度的頂管安裝，暫停頂進(jìn)。頂管安裝后可以將輔助類設(shè)備安裝于工具管的管節(jié)處。在恢復(fù)管節(jié)位置后，頂進(jìn)機管千斤頂就位，先將頂管機的刀盤開動，主動頂進(jìn)頂油缸，進(jìn)而反復(fù)至接收井。

2.2.5 減阻泥漿

在泥水平衡頂管施工過程中，需要注意的關(guān)鍵點在于觸變泥漿減阻。運用多點對稱，經(jīng)頂管機頭的尾部，實現(xiàn)同步注漿。采用φ50主注漿鋼管，由泥漿站實現(xiàn)與機頭的直通相連，按照10m為一個間隔距離安裝三通注漿支管。運用φ25高壓橡膠管，設(shè)計3～4個三通支管，各設(shè)置1個注漿泵、螺桿泵共2個支管（見圖3）。

完成單段頂管后，將原本管道外壁成功注入的膨潤土泥漿進(jìn)行置換，確保管道外壁可以形成較大漿壁強度，從而承受覆土壓力。必要情況下還需摻入膨脹劑水泥漿，這樣可以有效減少沉降。在本次工程設(shè)計中，配置的純水泥漿配比為0.6：1，控制孔隙體積150%，注漿量計算公式如下：

式中：V-單位長度內(nèi)的注漿量；Dm-管道的外徑；t-地層、管道之間的理論間隙厚度，取0.03m；L-管道的單位內(nèi)長度，1m。

之后成功置換泥漿，運用配套預(yù)留注漿孔進(jìn)行封堵。

2.2.6 出洞措施

在完成接收井施工后，對原本預(yù)留的洞門坐標(biāo)進(jìn)行實測，根據(jù)最終測量結(jié)果進(jìn)行校正。在機頭與接收井靠近情況下，需要對測量精度、頻率進(jìn)一步加強測量。由于工作井與接收井預(yù)留洞口比管道外徑尺寸要大，頂管施工完后需封堵洞口與管外壁的間隙，同時對洞口區(qū)域管道進(jìn)行加固。管壁與洞口之間的縫隙采用優(yōu)質(zhì)油麻封堵，并澆筑30cm厚的砼擋水墻，在洞口區(qū)域地層進(jìn)行分層注漿止水加固。

3 結(jié)語

泥水平衡頂管技術(shù)是當(dāng)前城市管道工程中主要運用的先進(jìn)技術(shù)之一，通過將該技術(shù)運用于本次道路工程污水管干線施工中發(fā)現(xiàn)，運用該技術(shù)可以減小施工占地面積，遷移量較少，能達(dá)到較高的工作效率，還能有效改善具體操作環(huán)境，實現(xiàn)在地面展開的主控制操作，可供類似工程項目參考。