污水管网工程中顶管施工技术的应用

尹海英 （湖南省资兴市城市管理和综合执法局，湖南 资兴 423400）

污水管网联网联通项目建设直接关系着城市的排污效率和质量。城市化背景下，城市生活生产的污水总量急剧增加，这给城市排污工作带来较大压力，建设排污管道已经成为市政项目建设的重要内容。在市政污水管道施工中，除复杂地质环境外，一些重要建筑物也会对污水管道项目施工造成影响，基于此，有必要进行市政污水管道施工技术的全面优化，泥水平衡顶管施工是一种高效化的管道施工技术，其在复杂地质环境长距离管道施工中具有突出优势，本文结合东江河两岸污水管网联网联通工程建设实际，就泥水平衡顶管施工技术要点展开分析。

1 项目概况

东江河两岸污水管网联网联通工程于2017 年11 月开工建设，管道东江河北岸莲花路向东人行道铺设，新建管道实现了D1200mm污水干管与2号污水提升泵站的有效连接。管道总长为581m，所用管道为三级钢筋F型钢承口混凝土管，采用橡胶圈进行止水。在施工中，由于工程地质条件复杂，从上往下包含了杂填土、细沙层、卵石土，项目开挖深度较大，同时施工受附近建筑物影响，对此，采用泥水平衡顶管施工技术进行建设施工，在施工中，严格控制泥水平衡顶管施工技术应用要点；本项目井点从ZW1～ZW9，其中ZW1～ZW8 采用沉井施工工艺，而ZW9 井采用倒挂井施工工艺，在施工前，所有井四周采取高压旋喷桩，并采用搅拌桩进行井底止水处理。顶管完成后，对管道出入口封门处理，并进行工作井、接收井内砌筑和污水检查，完成井口回填处理。泥水平衡顶管施工技术有效提升了本项目的施工进度，保证了污水管道项目施工质量。

2 泥水平衡顶管施工技术原理

作为一种较为常见的污水管道施工工艺，泥水平衡顶管施工技术会全断面切削土体，然后通过泥水压力作用，实现地下水及土压力的平衡处理，最后通过泥浆辅助进行顶管施工。在施工中，工作人员首先会准备一定密度的泥水，采用这些泥水填满顶管掘进机的泥水仓，其次对泥水仓进行加压处理，使得泥和水压力保持在平衡状态，在顶进施工中，可以通过千斤顶推力使微型盾构机头向前掘进，然后将管道安装在始发井导轨上，并向土层顶进，最终使得管道安装在设计位置上，完成顶管施工。

采用泥水平衡顶管法进行施工，应重点考虑三个方面的因素：一方面，应重视泥浆浓度调节，这是因为泥浆的浓度会对泥浆循环和盾构机的应用造成影响，对此应避免泥浆浓度过高或过低导致的凝结和散开问题。另一方面，在施工中，应重视工作井的布置，同时需对接收井的位置进行合理调节，确保其位置间距的规划满足设备应用需要，同时不会对附近的管线设施造成影响。此外，完成顶杆施工后，应做好工作井、接收井的管道连接处理，并严格检查顶管沉降、偏差等内容，确保顶管施工质量。

3 泥水平衡顶管施工技术要点

3.1 做好工作坑处理

作为泥水平衡顶管施工技术应用的基础，工作坑的处理对于后期顶管施工具有较大影响，在进行工作坑出洞口止水处理的同时，还应关注工作坑封底、顶进后背坑等问题的处理。东江河两岸污水管网联网联通工程建设中，在工作出土管理中，工作井、接收井下沉出土及流沙外运10km，高压旋喷桩及顶管项进时出泥浆及时外运，运距12km。在出洞口设置开马头门，通过该装置完成工作坑止水处理。工作基坑处理中，配置钢筋并预埋导管，完成固定地脚设置后，将地脚焊接在底板钢筋网上，采用C25 混凝土进行浇筑施工。后背坑施工中，要求后背立面与顶管中线相互垂直，同时要求加强后背范围的土地，可有效避免变形回弹问题的发生。

3.2 进行设备规范安装

顶管施工依赖于较多的机械设备，在施工前，应进行这些设备的规范安装，其安装质量直接关系后期顶进的效率与质量。设备安装要求包括：首先，制作完成工作坑底板后，应在工作坑内安装设备，在实际安装中应格外重视主顶油缸、支架、钢后靠背、主顶油泵站等单元的安装，并对安装单元的性能参数进行调试。其次，针对泥水系统的安装，应从管外单元和管内单元两个部分进行安装技术管理，就管外系统而言，应重视泥浆处理器、倒浆泵、排泥泵、水泥管等装置规范、精准。而在管内单元安装中，本项目以要求在每个钢管顶进管底端两侧设置卡箍式接头，接头位置位于顶进管底端两侧，同时将电缆悬挂在水泥管侧面，安装止水装置，并设置高度匹配的机头。最后，在顶进中心线上安装设备的测量系统，实现顶进与测量的同步作业。

3.3 精确实施顶力计算

要提升顶进设备的工作效率，保证排污管道的线形平整，在泥水平衡顶管施工中，还需进行顶力的有效计算。在施工中，探测获得迎面顶力F1和顶进阻力F2两个参数后，按照式（1）即可实现最大顶力F的有效计算[3]。

项目施工中，针对迎面顶力、顶进阻力的探测和计算，工作人员不仅需要考虑静止土压力系数K0，而且需系统分析管道外径D 和改管道所在的土层密度γ，此外，除掘进机中心高度H0外，工作人员还需考虑摩擦阻力F、顶进长度L等参数，具体计算过程如式（2）所示。

3.4 严格进行泥浆管理

泥浆的管理和应用对于泥水平衡顶管施工质量具有较大影响。从作业过程来看，机头刀盘发生切割作用时，会获得一定的泥沙，在混合水之后，这些泥沙会转化为泥浆，这些泥浆为顶管作业创造了有利条件。在泥浆管理中，首先要进行泥水浓度控制。泥水浓度管理不仅要考虑损失压力，而且需要考虑地下水的压力和重力加速度等因素。保证泥水浓度合理，加快泥水向土层的渗入速度，这有助于提升顶进的效率。同时在泥浆应用中，应避免因泥沙颗粒过大造成管道堵塞问题。针对这一问题，应通过泥水分离机进行泥沙的分离和沉淀处理。通常当泥饼的含水率小于5%时，则将其弃用，剩余的泥浆会通过回流作用转移到调整箱中，通过黏度、密度的二次调整，有效满足施工需要，为泥浆喷护创造有利条件。

3.5 施工过程检测

泥水平衡顶管施工受周围环境影响较大，尤其是地下水对于顶管施工具有深刻影响，同时，顶进设备的振动及管道的顶进又会对周围环境造成影响，基于此，在项目施工中，应重视周围环境的有效检测。本项目建设中，重点进行地下水位检测和周围建筑物的沉降监测。在地下水位检测中，本项目开挖深度较大，其中，所挖地区1m～2m 为杂填土，中部2m～6m 为细砂层，底部为卵石土。为减少地下水文环境对本项目施工的影响，施工人员应按照《基坑工程施工监测规程》的要求开展施工区域的水文环境监测，在实际检测中，合理设置监测点位，同时针对检测结果，实施排水处理，排水后，要求施工坑槽内无积水、淤泥和有机杂物，这不仅满足了开槽埋管基坑、牵引井基坑的工作需要，而且为骑马井基坑作业创造了有效环境。

4 泥水平衡顶管施工效果评估

结合本项目顶管施工情况来看，在复杂地区进行长距离的管道施工，泥水平衡顶管施工技术具有较为突出的技术优势。一方面，在泥水平衡顶管施工模式下，土压的平衡通过泥水平衡装置完成，该装置能使得管道处于主动和被动土压之间，不仅保证了掌子面的稳定，而且有效地避免了顶管施工对周围土体的干扰。

5 结语

合理使用泥水平衡顶管施工技术，能有效提升市政污水管道项目的施工质量。结合东江河两岸污水管网联网联通工程建设实际可知，在市政污水管网项目建设中，工作人员只有系统认识到泥水平衡顶管施工技术的应用原理和优势，并结合施工环境，加强施工过程各技术要点的综合管理，才能有效提升泥水平衡顶管施工技术应用水平，促进市政污水管道建设工程的有序发展。