閆拓宇

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司泗洪縣供電分公司，江蘇 宿遷 223900）

曲線頂管施工環(huán)節(jié)是非開挖工程建設(shè)過程中非常關(guān)鍵的部分，隨著城市化建設(shè)的快速發(fā)展，其諸多優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于工程施工過程中，倍受人們的關(guān)注。近年來，工程建設(shè)不斷發(fā)展的同時(shí)，泥水平衡式曲線頂管施工技術(shù)也在不斷地更新與完善，在電力改造工程施工中發(fā)揮著重要的作用，為我國(guó)電力基礎(chǔ)建設(shè)創(chuàng)造有利條件。

1 泥水平衡式曲線頂管施工技術(shù)特征分析

1.1 施工基本原理

油泵作為頂管施工技術(shù)實(shí)踐過程中非常重要的基礎(chǔ)設(shè)備，其主要作用是推進(jìn)工具管穿過涂層，之后慢慢進(jìn)入接收井，在井的土層部分埋下相應(yīng)的地下管道，首先，要進(jìn)行頂管工作井和接受井之間的施工任務(wù)，之后再開展曲線頂管工程施工項(xiàng)目，頂管機(jī)頭在步入土層前，應(yīng)當(dāng)提前安裝設(shè)備和控制機(jī)臺(tái)，之后在土層當(dāng)中增加混凝土管道，機(jī)頭與接受井連接之后，便對(duì)管道完成了鋪設(shè)。先將泥水艙充滿泥水，在進(jìn)入泥水艙前，則需先將泥水注入管道中，泥水則在頂進(jìn)作業(yè)面上方逐漸形成泥皮膜，泥水本身具有較強(qiáng)的壓力，能夠有效地阻隔水泥朝著挖掘面不斷滲透，切削的塊石也會(huì)隨著切削刀盤不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，并慢慢進(jìn)入泥水艙，高濃度泥漿則在泥水艙不停的攪拌之下，跟隨泥管慢慢輸送至泥水分離系統(tǒng)當(dāng)中，經(jīng)過切削之后的砂石會(huì)經(jīng)泥水分離系統(tǒng)進(jìn)行處理，并經(jīng)過分離之后排除，泥水在過濾處理之后，則會(huì)被壓入泥管道當(dāng)中，并實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用[1]。

1.2 具體分類

目前，頂管施工的分類方法非常多，可針對(duì)頂管施工環(huán)節(jié)具備的特點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)各種角度進(jìn)行合理劃分，確?？茖W(xué)區(qū)分頂管施工內(nèi)容，使得施工人員能夠及時(shí)明確方案。頂管施工的具體分類與歸納是非常重要的，但是其在分類方法層面依然具有局限性，一般頂管劃分會(huì)根據(jù)頂管施工實(shí)際情況，根據(jù)管材、軌跡以及作業(yè)形式等進(jìn)行合理劃分。

2 電力改造工程的改造難點(diǎn)分析

近年來，由于該區(qū)域的年用電負(fù)荷快速增加，不斷提高主要區(qū)域供電安全性與可靠性至關(guān)重要，所以，需要對(duì)區(qū)域內(nèi)架空線路纜化，為了盡可能滿足夏季用電高峰需求，施工任務(wù)非常緊迫。在該工程沿線設(shè)置了電纜隧道、電纜溝、電力排管等，施工重點(diǎn)主要是電纜隧道頂管施工，將頂進(jìn)路徑、周圍環(huán)境、地質(zhì)條件等多方面因素進(jìn)行綜合分析對(duì)比，其中泥水平衡式曲線頂管施工環(huán)節(jié)是重點(diǎn)。具體為以下方面：結(jié)合勘察到的數(shù)據(jù)，該部分施工段地質(zhì)狀況比較復(fù)雜，包括了雜填土、粉質(zhì)粘土以及花崗巖層等，因地質(zhì)狀況不同，因此需要采用恰當(dāng)?shù)捻敼芫蜻M(jìn)機(jī)型，不然頂進(jìn)過程中很可能會(huì)導(dǎo)致地面沉陷，且因無法正常開展頂進(jìn)施工，容易出現(xiàn)事故，最終可能會(huì)造成頂管失敗。該頂管路徑會(huì)穿過非常密集的道路，且鄰近需要住宅小區(qū)，為了切實(shí)保障公眾自身安全，頂進(jìn)軌跡區(qū)域內(nèi)的地面要確保穩(wěn)定管理，所以在不同環(huán)境下，怎樣合理配置泥漿以及泥水壓力，這也是頂管施工環(huán)節(jié)中所面臨的重難點(diǎn)。此次工程項(xiàng)目頂管曲線外側(cè)，在頂進(jìn)過程中，曲線外側(cè)土體出現(xiàn)擾動(dòng)，頂進(jìn)摩阻力也會(huì)逐漸增大，為了切實(shí)保障曲線段地層穩(wěn)定，以及頂進(jìn)操作順利，可使用注漿技術(shù)有效解決以上問題。此次工程項(xiàng)目中還有一個(gè)難點(diǎn)便是需要穿過花崗巖部分，這一段頂管長(zhǎng)度在90m，目前，國(guó)內(nèi)頂管掘進(jìn)機(jī)頭相關(guān)研究與實(shí)踐并不成熟，此次工程依然處于嘗試階段，所以，在頂進(jìn)環(huán)節(jié)中存在很多不確定因素，需要不斷地摸索和積累。此次工程曲線頂管段外壁距離建筑物只有1.5m，所以，在曲線頂進(jìn)環(huán)節(jié)中測(cè)量和糾偏工作也非常重要，操作難度很大，稍有不慎，將會(huì)造成嚴(yán)重影響，危及公眾安全。綜上所述，此次頂管工程施工難點(diǎn)主要包括以下方面：地質(zhì)復(fù)雜，掘進(jìn)機(jī)頭的合理選擇是非常重要的。距離建筑物比較近，因此，必須要切實(shí)保障人身財(cái)產(chǎn)安全，巖石段頂進(jìn)施工難度比較大，且沉井施工環(huán)節(jié)容易傾斜[2]。

表1

3 泥水平衡式曲線頂管施工技術(shù)在電力改造工程中的應(yīng)用策略

3.1 泥水平衡式曲線頂管施工技術(shù)在前期施工準(zhǔn)備階段的應(yīng)用

工程頂管效果和頂管機(jī)頭設(shè)備有很大的關(guān)系，頂管機(jī)的形式通常比較多，在具體施工環(huán)節(jié)中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)頂管機(jī)的特點(diǎn)及工程項(xiàng)目實(shí)際情況合理選擇。頂管機(jī)選擇需要充分考慮到地質(zhì)、造價(jià)、工期以及環(huán)境等多方面因素，不同形式的設(shè)備其特點(diǎn)也各不相同，對(duì)于地質(zhì)狀況的整體適應(yīng)狀況也存在差異，在實(shí)際操作環(huán)節(jié)中，施工效率和地表變形實(shí)際控制精度也不同。首先，從地質(zhì)狀況方面進(jìn)行分析可知：雜填土的成分十分復(fù)雜，時(shí)常會(huì)有混凝土、塊石等，因擠壓式頂管施工排障能力比較強(qiáng)，所以頂管路徑其中大部分應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇人工手掘頂管施工方式。坡積粉質(zhì)粘土為壓縮性土質(zhì)，其工程性能較好，所以，可使用平衡式頂管施工，砂礫狀花崗巖地質(zhì)堅(jiān)硬，可使用具備破碎功能的泥水平衡式頂管機(jī)，此次工程項(xiàng)目頂進(jìn)管道長(zhǎng)年在地下水當(dāng)中，所以泥水平衡式頂管機(jī)更加恰當(dāng)。通過對(duì)地質(zhì)資料數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可知雜填土層的實(shí)際占比較小，在頂進(jìn)環(huán)節(jié)中，可以采用相關(guān)輔助方法，可改善松散問題，因此，使用泥水平衡式頂管機(jī)更佳。因工程十分緊迫，頂管方式一定要切實(shí)滿足質(zhì)量安全要求，人工手掘式頂管主要起到輔助的作用，當(dāng)前很多頂管工程中采用該方法比較落后。其施工效率也和頂管的長(zhǎng)度、管徑、工程地質(zhì)狀況等有很大關(guān)系，此次工程頂管長(zhǎng)度雖然不長(zhǎng)，但是其為大口徑曲線頂管施工項(xiàng)目，整體難度非常大，其中部分區(qū)域是需要穿過巖石層的，人工方式的實(shí)際效率低下，無法滿足實(shí)際施工要求。機(jī)械式頂管施工可保障頂進(jìn)速度，尤其是泥水平衡式頂管，泥水輸送作業(yè)一般是持續(xù)性進(jìn)行的，頂進(jìn)速度也非常快。針對(duì)地質(zhì)狀況，通常頂管機(jī)速度在50mm/min，根據(jù)理論計(jì)算頂管施工頂進(jìn)速度在0.05×60×8=24m/d，頂進(jìn)速度超過人工施工方式[3]。

3.2 泥水平衡式曲線頂管施工技術(shù)在施工階段的應(yīng)用

此次工程項(xiàng)目曲線頂管施工過程中，會(huì)跨越不同性質(zhì)的巖土層，怎樣針對(duì)地質(zhì)環(huán)境條件對(duì)泥漿以及泥水壓力調(diào)節(jié)是非常重要的部分，稍有不慎也可能會(huì)導(dǎo)致地面塌陷、頂管失敗，出現(xiàn)安全事故。

泥漿主要是由粘土、水以及外加劑等，按照相應(yīng)的比例混合而成，所以其具備一定的可調(diào)控性，施工性能比較好的泥漿通常具備如下功能：物理與化學(xué)穩(wěn)定性良好，泥漿年度、密度等適當(dāng)，在泥水平衡式頂管施工環(huán)節(jié)中，泥漿具有平衡壓力與運(yùn)輸功能。為了確保頂管路面的整體穩(wěn)定性，并且合理控制變形正度，在進(jìn)度施工環(huán)節(jié)中，主要針對(duì)不同階段巖土的特點(diǎn)，對(duì)泥漿密度及時(shí)進(jìn)行合理調(diào)整。

雜填土，因雜填土的摩擦角比較小，所以頂進(jìn)環(huán)節(jié)中一旦存在雜填土段，就需要及時(shí)提升泥水的實(shí)際密度，確保開挖面處于穩(wěn)定狀態(tài)。

坡積粉質(zhì)粘性土，因土層內(nèi)摩擦角和雜填土相比更大，所以，頂進(jìn)環(huán)節(jié)中，使用的水泥密度可比雜填土低，此次工程項(xiàng)目中采用的泥水密度在1.026～1.073。

砂礫狀花崗巖，土層中的黏土成分非常少，泥漿在使用環(huán)節(jié)中，也會(huì)直接損失黏土，為了使得泥漿黏度與密度較大，在頂進(jìn)環(huán)節(jié)中，當(dāng)遇到相同土層時(shí)，則需要在泥漿中適當(dāng)增加黏土，此工程項(xiàng)目的水泥密度在1.223[4]。

3.3 泥漿分離處理技術(shù)

泥漿的實(shí)際質(zhì)量對(duì)泥水平衡頂管施工過程及整體質(zhì)量有著直接的影響，為了保持泥漿的運(yùn)行制劑質(zhì)量，就需要對(duì)泥漿進(jìn)行有效的凈化處理，從而為泥水平衡頂管施工環(huán)節(jié)提供更加良好的泥漿。該工程項(xiàng)目主要使用自動(dòng)泥漿凈化處理設(shè)備，頂管機(jī)當(dāng)中的污漿被排出之后，經(jīng)過分配器進(jìn)入污水處理系統(tǒng)當(dāng)中，同時(shí)經(jīng)過機(jī)器的篩選，選擇出其中3mm 以上的部分，并分離出來，泥漿經(jīng)過處理之后，逐漸流入調(diào)漿池當(dāng)中。此次工程項(xiàng)目中使用自動(dòng)泥漿處理機(jī)械設(shè)備，其能夠有效提升泥漿的利用率，同時(shí)也能夠減少在實(shí)際運(yùn)輸環(huán)節(jié)中可能對(duì)環(huán)境造成的不良影響，減少運(yùn)輸成本。

3.4 注漿減摩技術(shù)

由于頂管掘進(jìn)設(shè)備在實(shí)際操作過程中，首個(gè)潤(rùn)滑工作站和其他的注漿目的有所不同，因此，需要根據(jù)實(shí)際情況，合理配置泥漿，第一個(gè)潤(rùn)滑工作站的主要目的是為了能夠快速填充頂管掘進(jìn)機(jī)形成的環(huán)形空間，避免塌孔，其他部分注漿目的則是在現(xiàn)有基礎(chǔ)之上，快速填補(bǔ)泥漿，并減少管節(jié)側(cè)壁阻力。管道頂進(jìn)施工之前，需要先打開潤(rùn)滑站閥門，并完成泥漿壓注，讓沿線砼管節(jié)處于懸浮的狀態(tài)，這樣也能夠減少關(guān)節(jié)的摩擦阻力。管道頂進(jìn)環(huán)節(jié)中應(yīng)當(dāng)高度重視頂管掘進(jìn)機(jī)頭首個(gè)工作站的注漿操作，避免由于配置不當(dāng)，或者是未能及時(shí)進(jìn)行注漿導(dǎo)致出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，避免出現(xiàn)地面塌陷事故。曲線頂進(jìn)施工，可以判斷曲線部分的空隙和直線相比更大，所以，曲線部分應(yīng)當(dāng)增加壓漿量。頂管如果遇到特殊原因，暫停頂進(jìn)之后，要及時(shí)完成補(bǔ)漿工作，補(bǔ)充砼關(guān)節(jié)在擠壓周邊土體后產(chǎn)生新的空隙。頂管施工后，要及時(shí)使用水泥粉煤灰砂漿，并通過潤(rùn)滑工作站完成壓漿，管節(jié)和孔洞間的泥漿環(huán)需進(jìn)行固化，這樣也能夠有效避免地面出現(xiàn)沉降情況。

4 結(jié)論

泥水平衡式曲線頂管施工技術(shù)因其造價(jià)低、安全性高、對(duì)周圍環(huán)境影響也比較小，電力改造工程項(xiàng)目施工過程中，多適用于地質(zhì)土層比較硬，且工期緊迫的部分，通過合理設(shè)計(jì)與布置，適當(dāng)縮小和頂管機(jī)頭之間的距離，能夠有效避免中繼間損壞。為了避免地面下沉與頂進(jìn)難度較大，應(yīng)當(dāng)對(duì)泥漿的密度進(jìn)行科學(xué)合理的把控。