针对泥水平衡法顶管在市政工程施工中的运用研究

李丽

摘 要：近年来市政工程施工运用最多的一种方法就是泥水平衡法顶管技术，本文研究了泥水平衡法顶管施工技术运用在城市管道施工中的优点和存在问题，提出了一些思路。

关键词：泥水平衡法；顶管；市政工程施工；运用

泥水平衡法顶管在城市管道施工中广泛运用，因为它安全、快速、节约、环保。不需要大面积重挖路面，对周围土体很少破坏，对周边的地面和建筑物影响不大。对仅需少数工作和接收井，避免对道路的全封闭占用从而影响交通秩序。该方法对环境的要求不高，适用地质广。因为泥水平衡法顶管具有很多其他机种无法比拟的优势，所以才会在市政工程中大量的推广。

一、泥水平衡法顶管施工工艺

1、施工原理。

泥水平衡法顶管机，利用加压泥水和刀盘推动切削刀挖掘施工。压力泥水在挖掘面泥土的表面形成一层泥膜，同时通过压力的作用与挖掘面的土压和地下水压力保持动态平衡，有效地稳定挖掘面，将施工后地面沉降降低至最小。当掘进机正常工作时，进排泥阀均打开，机内旁通阀关闭。泥水从进泥管經过进泥阀进入顶管机挖掘面的泥水仓里，挖掘的泥砂经同泥水搅拌后，通过排泥管和排泥泵送到地面的泥水分离装置。泥水分离装置将泥砂和水分离以后，泥水再次送入刀盘循环使用。这些工序完全由中央操作盘进行遥控。

2、工艺流程。

顶管工作顺序主要是：（1）、工作井和接收井的测量定位放线（2）、基坑施工（3）、安装和调试设备（4）、安置机头工具管（5）、开洞（6）、关节吊装完毕，安装接头后开项（7）、测量和纠正偏差（8）、顶管顶进（9）、顶进接收井后机头分离回收（10）、检查井施工实验（11）、验收。

二、泥水平衡法顶管施工中注意做好以下事项

1、顶管测量和放线。

顶管测量包括工作井和接收井的控制和稳定性、顶管过程控制、对周围环境影响的测量等一系列测量。顶管放线是在工作井内引入正确地工作井出洞和接收井的进洞口坐标，指导顶管的方向和高度，从而保证顶管轴线的精准。如果顶管轴线不准，会使工程的整体进度和质量大打折扣。实践中经常是按设计要求并结合实际位置通过测量放出管线位置。如果想使管道按设计要求方向顶进，必须在顶进过程中对工具管进行测量和纠正。

2、顶管进出洞口的控制。这是非常重要的工序，目的是防治工具管偏离轴线。制作工作井和接收井的工程中，机头进洞出其入土不多，工具管自重支撑仅由导轨和入土较浅的土体完成，承受力自然不高，从而可能使机头下沉。所以机头穿墙时就要注意技术，推进工具管时应该快速准确，土体不能长时间暴露，最好在穿墙管下辅助设置支架，此外，也可采用延伸导轨和在洞口下添加粘土等方式，以保证避免机头下沉，保证工程安全。顶管能否顺利进出口还依赖洞口密封性，因此要注意洞口止水装置的质量，做好防水。如采用沉井制作，可选取橡胶法兰的结构密封。在洞圈上安装阻浆密封装置，防治泥浆外流。

3、触变泥浆和注入泥浆。当顶进阻力增大压力时有可能发生塌方事故，触变泥浆主要有膨润土构成，顶进时将触变泥浆注入土壁和管壁之间的缝隙里，能形成保护膜减少摩擦力，从而减少压力。为了增加触变泥浆的固结性，可在其中加入石灰膏，如果为了施工时增加其流动性，还要把塑化剂和缓凝剂加入其中。具体加入什么和比例要按工程实际的情况具体分析。注浆前必须检查好设备，注浆的过程要遵循技术规律。首先，顶管顶进时，及时注浆，从而使机头后面形成泥浆保护套。主要工具是机头尾部的压浆孔，顶进时机头后面的每节管上的注浆孔补注浆。其次有注浆孔的管材下井时，必须使一个注浆孔竖直向天，注浆孔管不应过长的弯曲，以免影响注浆效果。在注浆支管上安装单向或球形阀，预防不注浆时反流。当发生故障和堵塞、渗漏时，须及时排除障碍。

4、保证现场管材的供应。顶进时机头重量较大，不利于长时间滞留，如机头下沉会危及轴线，前面已经提及。已经顶管完毕的管子和周围土体长时间不动已发生固结。所以必须及时提供所需管材，确保现场施工的快速顺利进行。工作人员前期的计划和采购必须周全。

5、沉降和位移检测。施工技术尽量采取减少地层移动的技术措施，在开始顶进的阶段对其进行监测，根据测量结果来调整和确定密封土压仓中的土压力值。

6、清理泥水管。在砂土层中泥水管容易出现沉淀和堵塞，由于排泥泵效率不高，当泥水管内的流速小于临界流速时，造成泥沙沉淀才，使泥水管内泥水流动不畅通，顶管机不能推进。

可以对排泥泵定期检查，及时更换失效机器，使用排泥管道前要进行彻底清洗。施工时应净化泥浆，在含水量小的粘土中推进时，加大送水量，在排泥管道旁添加沉淀箱，让杂物沉淀到其中，定期排放。

7、对控制管道及时纠偏。这是顶管施工的关键程序。工具管在施工中容易发生偏移，掘进的偏差会影响铺设后的管道效果。管道纠偏基本的方法有两种：（1）挖土纠偏法：通过在不同部位增减挖土量达到纠偏的目的。该方法适用于管道偏差较小的情况，一般偏差为10mm～20mm时采用。（2）强制纠偏法：通过在管道外部施加压力进行纠偏。一般适用于偏差大于20mm，使用圆木或方木顶在管子偏离中心的一侧壁上，另一端装在垫有钢板或木板的管前土壤中，待支架稳定后，利用千斤顶给管子加力，使管子得到校正。纠偏时要注意：①勤顶勤测勤纠。在顶进过程中要经常对轴线进行量测，发现偏差及时纠正。在软弱土层中要适当提高量测次数。②尽量采用小角度纠偏。钢筋混凝土管的纠偏角度不宜过大，不然会造成轴线弯曲和地面沉降。③重视第一节管材的质量（它要承受工具管的反复应力），并且确定它的合理长度（它将影响纠偏的灵敏度），以保证管道纠偏的效果。

社会的发展和人类的环保意识的增强，使人们对环境的要求越来越高，城市的规划会越来越人性化。城市管道的铺设、污水处理等工程越来越多，泥水平衡法顶管在市政工程施工中运用将越来越完善。

参考文献：

[1]梅亮亮.既有线顶管施工安全专项方案探讨[J].科技情报开发与经济.2011（14）

[2]刘禹.泥水平衡法顶管在公路排水工程中的应用[J].山东交通科技.2012（02）