泥水平衡顶管施工在污水管网中的应用

陈科宇

摘要：泥水平衡顶管施工技术能够在不开挖或减少开挖次数的基础上，完成管道埋设。其主要指利用施工设备的顶力，减少管道与土壤之间的摩擦，从而实现将管道依次顶入土中。具体施工原理：通过主顶油缸、中继间等，将工具管等工具推進至接收坑内。管道则紧随在工具管等设备的后方，并埋设在两井之间。

关键词：泥水平衡顶管施工;污水管网;应用

引言

顶管法施工工艺是一种历史悠久的地下管道施工方法，它最早于1896年起源于美国，中国至1984年才开始引进在一些大城市市政工程领域应用，并由此使中国的顶管技术上了一个新台阶。顶管施工除了传统的人工开挖法、挤压法、水冲法之外，目前比较流行的有气压平衡、土压平衡和泥水平衡三种理论。

1工程概述

本工程顶管从泉秀路与云鹿路交叉口处的污水管道起，沿云鹿路东侧车行道下，至宝洲路与丰海路交叉口。衔接丰海路污水管道，沿宝洲路南侧车行道下，至宝洲路与坪山路路口顶管工作井止，全长约1489m。施工现场处于繁华地段，如果采用开挖施工法，不仅将对城市地貌产生严重影响，延长工期，而且还会造成交通堵塞，给周围群众带来不便。因此，为避免对城市环境、群众以及交通产生影响，本工程决定大部分环节采取非开挖泥水平衡顶管施工方法，小部分环节采取开挖施工方法。实际施工中，管材将选取钢筋混凝土钢承口管、橡胶圈接口、DN800管径，其施工段长度为1489m;开槽埋管将采用HDPE塑料排水管、电热熔或热熔带接口、DN400管径，施工段长度为49m;沉井支护采用高压旋喷柱。

2泥水平衡顶管施工在污水管网中的应用

2.1测量系统

首先，本工程将建立控制点。工作井与接收井施工结束后，进行测量放线工作时，施工人员将参照其穿墙孔与接收孔的实际坐标，并在确定管道顶进轴线后，将其投放至测量平台与井壁。在测量控制网建成于工作井四周时，其将定期对控制点进行复核。其次，管道施工测量。本工程将利用高精度全站仪系统对施工管道进行测量，并将平台设置在顶管后座处、测量光靶安装在工具头尾部。在实际测量过程中，全站仪系统将对测量光靶位置直接进行测量，并通过倾斜仪分析掘进机机头的实际情况。最后，测量校核。全站仪系统的测量精准度极易受到顶管距离的影响，造成该种现象的主要原因如下：①后视点与测量仪器之间的距离较近，但前视点距离则较远，因此短边控制长边的现象出现，从而导致精准度降低;②顶管内部空气湿度较高，导致激光束出现抖动，从而对精准度产生影响。

2.2工作井土方开挖

工作井土方开挖需与机械、人工开挖法进行结合。在开挖前，有关人员需谨慎进行定位放线工作，并明确地下管线实际走向以及埋深。此外，本工程将选派专人负责地下管线的监护工作，以此对地下管线安全提供保障作用。在实际施工中，施工人员将采取由上至下逐层开挖法，并在严格遵循相关原则的基础上，首先开挖上层土体。依照相关标准，工作井旁不允许堆积废土，不允许存放材料、机械设备以及水泥罐等。基槽边外部荷载必须低于15kPa，且不允许出现流水现象，避免水流渗入基槽，对边坡稳定性产生影响。在工作井挖掘支护工作完成后，应立即开展钢板围挡工作，并在其周围设置安全警示标志。

2.3设备纠偏

为了纠正轨迹偏差，目前国内外都是依靠顶管机自带的液压纠偏系统而进行纠偏的。相对于进口机（如海瑞克、伊势机）的先进纠偏功能，国产机的优点是结构简单，顶进前几乎不需要进行任何的调整和调零工作，但缺点却十分突出，主要是多没配备与进口机反射诱导同等功能的纠偏反馈系统，只能依靠倾斜仪和纠偏油缸的伸出量来进行间接的判断。虽然从理论上讲，只要通过控制几个纠偏油缸的伸缩量，就能够使顶管机逐步恢复到正确的轴线位置，但实际工作中往往由于操作人员的经验不足、以及土质变化和不同顶管机的结构性能差异等，经常会使控制系统不能直观、及时、准确地反馈机头姿态，从而导致纠偏出现偏差。面对国产机的上述现实情况，施工操作人员制定了具体应对措施：一是“勤”。包括勤观察与勤动作，即操作手不间断的观察显示屏、指示灯和掌握了解井内情况;二是“微”。指每次纠偏的幅度不能太大，因为突然的大幅度纠偏，往往会造成管接头开口，甚至导致漏水，或者矫枉过正，导致向另一侧偏差，形成“S”型管道，使顶力增大，引发其它问题;三是“标不离靶”。“标”是指激光束，“靶”就是光靶。简单说，就是在任何时候激光束都不能离开光靶。在顶进过程中，由于各种原因，造成机头偏差较大时（尤其是水平方向），使得光束离开了光靶，导致控制台上看不到激光点，遇见这种情况，应该特别的小心处理。一般分两步纠偏：①调整激光发射器位置，并记录X和Y方向的偏移值（X，Y）;②纠偏回来后再把激光发射器移动（-X，-Y）即可。

2.4中继间接力

中继间结构主要由壳体、油缸、密封件等部件组成。在顶进过程中，中继间安装在管道中的某个部位，把管道分成若干个顶进区间。顶进时，先由若干个中继间按先后顺序把管道顶进一段距离，然后由主顶装置顶进最后一个区间的管道，这样不断重复，直到整条管道贯通。中继间的设置一般根据顶力的变化而确定。通常情况下，第一只中继间应放在比较靠前的位置，当总的推力达到中继间总推力的40%～60%时，就应安放第一只中继间，这主要是考虑在顶进过程中，工具管正面的阻力会因土质条件的变化而发生较大的变化。第一只中继间以后，每当推力达到中继间总推力的70%～80%时，可考虑安放下一个中继间。

结语

总之，在科学技术不断发展的背景下，顶管施工方法已从人工作业发展至机械作业，该种作业方式不仅能够显著提升施工效率，而且能够对人员安全提供保障作用。在此其中，平衡理论有气压、土压以及泥水已成为目前市政行业顶管施工的主流方式。因此，施工单位在工程中应尽量使用该施工方法，使得城市地貌得到保护，工程项目才能避免对群众生活产生影响。

参考文献：

[1]高立康，张海蛟.粉砂岩及细砂地层的泥水平衡顶管技术[J].中国建材科技，2020，29（05）：121-123.

[2]李磊，张建新.泥水平衡法顶管工程事故实例及分析[J].天津城建大学学报，2020，26（04）：266-270+311.