机械顶管技术在市政污水处理项目中的应用

王纪波

（广西柳州兴科建筑试验研究所有限责任公司　广西　柳州　545002）

机械顶管技术在市政污水处理项目中的应用

王纪波

（广西柳州兴科建筑试验研究所有限责任公司广西柳州545002）

根据实际情况，分析相应的污水管网高新区污水管工程部分路段采用机械顶管处理工作案例。在上述的基础上分析其特点，该项工程案例具有距离短、深度浅、工期紧以及难度大等多种特点，所以，本文按照笔者的施工经验，总结得到最好是使用偏心破碎泥水平衡顶管掘进机方法，同时跟注浆减磨技术、管口对接技术、顶进控制技术以以及相应的应急技术措施等进行完美的结合，有利于对机械顶管施工的安全性、科学性提高相应的保障，不仅如此还可以有效的提升质量，促使施工进度顺利完成。

机械顶管技术；市政；污水处理项目

1　前言

本次研究选取南宁市江北片污水管网高新区的污水管工程作为分析案例，该工程分布在丰达路、高新路以及科园东十一路等路段（如图1）。该管线总长度长达11941m，按照相应的设计图纸污水管道工程地质勘察报告分析结果的得到，顶管穿越土层一般由红粘土部分构成。在施工之前需要严谨的分析施工现场的实际地形以及地貌。不仅如此还要进一步分析周边建筑物以及地下管线分布位置等实际特点，跟工程范围内实际的水文地质情况进行有效的结合，本次研究选择使用机械顶管方法对部分路段进行有效的分析以及处理。

图1　南宁市江北片污水管网高新区的污水管工程红粘土情况

2　机械顶管基本原理以及相应的技术特征

机械顶管实质上指的是通过主顶油缸以及中继间顶进力的使用，促使工具管或者是掘进机穿过工作坑直土层顶进直到接收坑后将其吊起来，之后把在两个工作坑之间完成管道埋设的施工技术类型，其主要包括以下几个部分：气压、土压、泥水等。泥水平衡顶管则指的是通过水力、机械力等外力的作用，对泥土进行切削之后将其输送弃土，最后使用泥水的压力来有效的制衡地下水的压力。压力机械顶管技术重要的基本原理指的是：泥水完成一定压力的储存，同时将其置于泥水仓中，促使挖掘面的表层形成一个不透水的泥膜，通过泥膜的使用可以有效的阻止泥水渗透到挖掘面内部，同时可以有效的保证挖掘面整体的稳定性。与此同时，需要从根本上依赖于泥水本身的压力来有效的制衡地下水压力以及土压力。所以机械顶管施工技术主要有以下几点特点：①是施工区域不够宽敞，一般是较为狭窄的，机头调运的空间较小，但是调运的次数较多。②顶管区会覆盖着一定厚度的土浅。

3　顶管掘进机的选型工作分析

本次选取的项目过程对于施工的安全性以及施工质量跟工期等方面均具有非常严格的标准，分析实际情况之后，结合相应额施工经验以及成功技术，决定使用NDP-B1000型、NPD-B800型以及NPD-B500型的偏心破碎泥水平衡顶管掘机。偏心破碎泥水平衡顶管掘机主要有以下几个特点：①可以很好的满足砂土、卵石土、粘质土以及软岩等多种土质条件的要求，不仅如此还可以有效的满足本工程机械顶管相应的施工标准。②需要有效的配置顶管机、泥水循环系统、泥水分离系统以及主千斤顶成套系统等，在上述的条件下，不仅能够有效的构成操作灵活的、密封性好的分离系统，还可以有效的节约重要的安装空间。③通过地面遥控操作系统的使用，就可以通过控制台的使用完成方向的控制，不仅如此，还可以通过控制台完成施工监测工作。

3.1注浆减磨技术的使用

在进行机械顶管的过程中，产生摩阻力的主要原因有很多种，一般有以下几种组成：工具管气水压力、管壁摩擦阻力以及工具管切土正压力。上述工程在进行顶力控制以及降低阻力的过程中使用的是注浆减磨技术。注浆减磨技术基本的原理如下：管壁跟土壁两者之间存在缝隙，该项技术就是将触变泥浆注入缝隙间，可以有效的降低管壁跟土壁两者之间的摩擦力，同时进一步增加顶进力，最后促使泥浆润滑套的形成有效的避免了崩塌事故的出现[1]。触变泥浆的配置需要具备足够的科学性，是由膨润土、碱、水等成分配制构成的。如果存在特殊条件那么就需要掺入适量的石灰膏、塑化剂以及缓凝剂等外加剂，进一步强化触变泥浆的固结力度，在进行输送以及灌注的过程中，要求具备足够的流动性以及可泵性。触变泥浆有以下几点注意事项：①需要严格的按照管道直径大小来进一步确定注浆孔的布置，最好做到任何一个断面均设置3个左右的注浆孔。②需要严格的按照实际情况来有效的调整灌浆的压力，与此同时，在按灌浆孔前后顺序依次完成灌浆工作。③在进行灌浆的过程中，如果出现接头渗漏情况、管路堵塞情况以及机械故障等情况的时候，那么在顺利处理之后就可以继续顶进，如表1。

3.2管口对接技术的使用

管口对接技术实际指的是在进行泥水平衡机械顶管施的工过程中在遇到转弯的时候使用的施工技术[2]。在实际工作中：①需要重点关注管节的正确选择。同时依照相关的标准完成管材的现场检查验收，在检查过程中，存在不合格的就需要立即退回处理，从原材上保证管口对接的质量，同时需要在进行管材运送、搁置以及起吊等过程中，我们需要使用专用的护具，在上述的基础上避免管接口受到压力而出现变形情况。②在进行对接管口之前，需要对管节接头的尺寸、橡胶圈以及衬垫板等的实际位置进行检查，对其外观以及质地的合格性进行严格的检查核对。③在接口部位涂抹薄层硅油等对橡胶不存在侵蚀性的润滑性材料，对其进行均匀的加力，对跟上节管钢套环同轴度提高切实的保障，与此同时还要有效的为橡胶圈不存在反转、移位以及不露情况等提供切实的保障。在完成顶管之后。在管口部位抹成一个光滑的渐变面，与此同时需要在管内部间隙部位完成弹性密封膏的填充。在上述的基础上，开展管口顶进工作，在此过程中需要格外注意的是注意以及观察管材的实际余量情况，倘若出现供应不及时以及供应不到位的现象，那么就会非常容易导致周围土体固结而摩阻力进一步加大，如果严重的时候就会引发轴线出现偏差以及机头出现沉降的问题[3]。

3.3相应的应急技术措施分析

相应的应急技术措施实质上指的是在进行泥水平衡机械顶管施工的过程中，因为遇到不一致的地质情况或者是遇到其他的特殊情况而使用的一种技术处理方法，一般会存在以下几种情况：①在土质突然变硬的情形下，需要使用掘进机上的加泥孔来完成以下工作：将水或者是泥浆加入土仓。②在出现土质突然变软的情况下，需要将把前三节管子以及工具头有效的连接在一起，促使上述两者构成一个的整体，促使其刚性进一步强化，防止机头因为出现土质变软而出现沉陷故障。③在进行顶管施工的过程中，如果出现异常偏差或者是纠偏失败，那么首要的工作就是在允许偏差标准内马上停止施工，之后如实的汇报情况之后对其产生的原因进行分析。制定相应的解决对策，有效的将故障解决掉，这样就可以继续的顶进，切忌不要盲目的采取行动。④在进行顶管施工的过程中，如果出现管顶底土承载力太低的情况或者是存在松散土层的时候，如果条件允许就需要对管顶以及管底部位完成灌浆处理工作。

4　结束语

综上所述，机械顶管技术的使用，首要的工作是分析具体的工程地质条件以及实际的水文地质条件，跟机械顶管技术的原理以及技术的特点有效的结合在一起，在上述的基础上选择科学的、合理的顶管掘进机类型。其次工作是需要在顶进的过程中，最大程度的使用相应的注浆减磨技术、管口对接技术以及顶进控制技术等。有利于为机械顶管施工的安全性、施工的进度以及施工的质量得到切实的保障。最后是在出现不同地质情况混或者是其他的特殊情况等，那么就需要使用相应的应急技术措施，得到有效的处理管理。

[1]刘同乐.大直径长距离顶管施工技术[J].石家庄铁路工程职业技术学院学报，2014，03（07）：101～102.

[2]王刚，赵建粮，袁海英.信阳市污水治理工程中的顶管支护施工[J].岩土工程界，2014，02（01）：333～336.

[3]梁极，康卫国，颜佩君，刘平.大直径雨水管顶管及曲线顶管施工技术[J].城市道桥与防洪，2012，10（13）：557～558.

TU99

A

1673-0038（2015）23-0183-02

2015-5-20

王纪波（1963-），男，工程师，大专，主要从事民用工业建筑及市政基础工程施工管理工作。