泥水平衡法顶管在市政工程施工中的应用

王建洲， 王 欢

郑州拓野筑路有限公司（450000）

1 工程概况

郑州市中州大道污水顶管工程,管径DN1000Ⅲ级钢筋混凝土管材，全长1 215 m,管道距路中20 m，施工采用泥水平衡顶管工艺，工作井及接收井采用钢板桩先支护后开挖，双向工作井先顶进深埋管道，顶进完成后在工作井内砌筑检查井。工作井尺寸为4 m×7 m，接收井尺寸为4 m×5 m。

2 工作井施工

1）钢板桩支护及基坑开挖：工作井、接收井钢板桩采用挖掘机配液压振动锤,采用单桩打入法施工，土方开挖采用加长臂挖掘机挖土，大型运输车运弃土的方式，起拔钢板桩采用挖掘机和吊车配合。

2）基底处理：铺设粗砂碎石垫层夯实，厚度应不小30 cm，地基承载力大于120 KPa。

3）钢筋绑扎：基坑垫层施工完毕3 h后即可进行钢筋绑扎，竖筋可一次绑到顶部，在顶部用几道环向钢筋进行固定，水平筋可分段绑扎。

4）支模：井壁外侧采用砖模，钢板桩作为支撑；井壁内侧采用木模板，用脚手架进行支撑。模板与脚手架连接牢固，拼缝严密。

5）混凝土浇筑：基坑采用两道支撑支护，在井壁混凝土施工时应分两次浇筑。第一次浇筑部位到下层支撑面以下,待强度达到100%后再拆除下层支撑后再绑扎钢筋，支撑模板继续向上第二次浇筑混凝土。浇筑前在井内搭设操作平台，混凝土浇筑分层进行，每层厚度300～400 mm。

3 顶管工程施工工序及技术措施

1）机械设备及管材检验：工程使用泥水平衡掘进机1台，红外线对中仪、水准仪各一台。选用符合设计要求的成套管材，检验合格。

2）顶进：①顶进施工工艺流程：安装导轨→安装红外线对中仪→加固后靠背→安装千斤顶→连接油缸→吊装掘进机→吊装管节、顶铁→管道顶进；②掘进机进洞后，机头方向受导轨方向控制，要减慢主顶推进速度,不断调整油缸纠偏和机头纠偏，严格控制前5 m管道的顶进偏差，其左右及高程偏差不能超过50mm。纠偏角度保持在10′～20′，不大于1°；③注浆和顶进同步进行，原则是先注浆，后顶进；随顶进，随注浆；在顶进过程中避免长时间的泥浆停注，保证顶进过程中的全部管段充满良好的泥浆套；④顶进过程中根据顶力变化和偏差情况随时调整顶进速度，速度控制在50 mm/min左右；⑤管道顶进至离工作井内壁前方50 cm时卸载，收回油缸，安装顶铁，然后继续顶进。

3）安装管节：①当一个顶程结束，收回千斤顶和环型顶铁后，即可再下一根管节；②管节确认合格后，在管前端口安放楔型橡胶圈，并在橡胶圈表面涂抹硅油，减小管节相接时的摩擦力；③将管节吊放在轨道上稳好，使管节插口端对正前管的承口中心，缓缓顶入，直至两个管节端面密贴挤紧衬垫，并检查接口密封胶圈及衬垫良好，再布置顶铁进行下一顶程。

4）出土：泥水平衡掘进机在掘进过程中将泥浆水打入泥仓中与机具切削土混合,由排泥管输出。在工作井周围安装两组集装箱作为泥浆池，进行泥浆的二级沉淀处理，沉淀后的处理水作为泥浆水打入机具的泥仓中重复使用，沉淀后的剩余土方运至弃土场。

5）膨润土泥浆的压注与置换：顶力控制的关键是最大限度的降低顶进阻力,采用注入膨润土泥浆，使之在管外壁与土层之间形成一个完整的环状泥浆润滑套,变原来的干摩擦状态为液体摩擦状态，减少顶进阻力。

6）顶进监控：①前期测量：开顶前，准确测量掘进机中心的轴线和标高偏差，作好原始记录。在机具内，安装倾斜仪传感器，操作者随时得到机头的水平状态，控制刀盘的旋转方向和纠偏，采用全站仪来监控顶进方向；②顶进测量：测量仪器固定安放在工作井的后部、千斤顶架子中心，在工作井内建立临时测量系统。顶管过程中按要求测量和控制管道标高及中心偏差，作好记录。每顶进50 cm测量一次，纠偏角度应保持在 10′～20′，不大于 1 °；③竣工测量：管道顶完后，在每节管道上选点，测量其中心位置和管底标高。绘制竣工管线，进行管道质量评定。

4 检查井砌筑及回填

①顶管结束后在顶管井内进行DN1000钢筋混凝土管连接，并砌筑检查井，井墙采用M7.5水泥砂浆砌MU10砖；②抹面、勾缝、座浆、抹三角灰均用1：2防水水泥砂浆;③井内外墙用1：2防水水泥砂浆抹面至井顶部，厚20 mm；④土方回填：检查井周采用中粗砂回填，分层夯实。压实度≥93%。

5 闭水试验

①试验管段灌满水后浸泡时间不得少于24 h；②当试验水头达规定水头时开始计时，观测管道的渗水量，直到观测结束时，应不断地向试验管道内补水，保持试验水头恒定，渗水量的观测时间不得小于30 min；③闭水试验数据，应符合规范要求。

6 结语

泥水平衡法顶管在项目部的精心组织下，顺利完成了中州大道污水管道的埋设，取得了较好的经济效益。该施工技术不仅有效解决了城市道路地下管道埋设施工中一直以来令人头痛的影响路面交通的问题，而且有效降低了施工成本和施工工期。

[1]GB 50268-2008,给水排水管道工程施工及验收规范[S].中国建筑工业出版社.

[2]GB50141-2008,给水排水构筑物工程施工及验收规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2008.

[3]余彬泉,陈传灿.顶管施工技术[M].北京：人民交通出版社.

[4]李震.用泥水平衡顶管机施工管道的质量控制[J].中国市政工程.