基于复杂环境管线迁改项目的顶管法施工技术研究

周建辉 裴亮 汤俊 刘昊昱 刘帅子

中国水利水电第七工程局有限公司 四川成都 610041

1 顶管法施工技术的基本概述

1.1 基本原理分析

顶管法技术应用的最大优势就是在操作的时候不需要开挖地表，或者是开发的面积非常小。而且，作为一种新型的管道敷设工艺，其不仅可以下穿河流、公路和铁路，甚至能够穿越已有的管线结构和建筑结构。顶管法技术施工要求采用预制管节。在进行竖向开挖的同时，将一些设备掘进到接收井当中进行管节吊装。同时，先对土层进行开挖，然后将已经废弃的土方从管道内部送至地面，然后使管节顶进掘进空间的内部[1]。

1.2 顶管法施工的系统

接收井，也就是管道顶通后，可用于取出或拆卸顶管设备的沉井。

控制室，也被称作陆上控制台。当工作井无法进行顶进工作的时候，技术人员就可以在操控室之内进行后续的操作。

泥水分离器，其系统有五本部分组成，包括电控结构、砂砾泵、除砂旋流器、除泥旋流器、泥浆振动筛。主要的工作内容就是对顶管顶进实际过程中所产生的泥浆进行泥和水的分离。

进浆泵，也就是顶管系统在实际运作的时候，需要注意工作舱的内压情况。进浆泵主要就是泥浆入泵量进行科学有效的控制，通过调整工作仓内压的形式来确保仓内外压力的平衡，防止沉降情况的发生。

泥水箱，主要是用来放置泥水，使泥水能够从进浆泵泵出，在经过进水管、旁通阀等来进入泥水仓，使得舱内外的水压平衡。

工作井，也被称为始发井。主要是用来放置顶水管、机械设备以及开展顶进工作。工作井也是系统始发端，还能够承担来自于液压油缸顶进推力的反作用力，促进作用力的平衡。

排泥泵，其工作原理和进浆泵恰恰相反，主要是依托排泥的方式来控制压力使仓内外压力平衡。

顶进总成结构，同时也是顶进系统的整体结构，包括测量系统、纠偏系统、中继间、顶进设备、掘进机等。

激光导航组成，当整个系统中的激光经纬仪在运作的时候，技术人员可以依托顶管机上的接收屏蔽仪器获得相应的测量数据，从而分析角度是否存在偏差，并对偏差值进行纠偏，以确保系统能够按照预设的轨迹来顶进。需要注意的是，激光导航组成过程中，激光不能绕射，需要按照直线来进行顶管测量[2]。

2 基于复杂环境管线迁改项目的顶管法施工技术

2.1 工程概况

该工程为某市污水处理管线迁改项目，管道直径在1800mm左右，埋深9-10.5m，以顶管工艺为主。

2.2 施工准备

在实际施工之前，要求技术人员能够对当地的地质条件进行有效的评估，并对其需要迁改的顶管坑的尺寸、承载力稳定性等参数进行合理的考查，以为后续施工提供参照目标。本工程部分路段有铁路，基于此要求技术人员对铁路的沉降参数进行合理估算，并设置监控点，防止由于铁路的出现引发相应的沉降危害。

2.3 施工计划

本工程由于施工范围内的土质相对较差，因此很难确保其稳定性，在实际计划的过程中，需要将钢筋混凝土作为材料应用到施工当中，以此来提升接收井和工作井的稳定性。必要的情况下，技术人员也可以将千斤顶布置到工作井的后方位置，并在此基础上顶推进导轨当中，使管节可以被压入到土层之下。

2.4 导轨安装

本工程所应用的所有导轨都要以配装饰滚轮支架为主体，在安装过程中首先需要准备混凝土基础面作为导轨的安装面。其次要复核管道的中心位置，调整导轨方向，使管道接触区域和滚轮等高度参数能够满足预先的设计需要。最后，在设计导轨坡度的时候需要与设计轴线相同，并且导轨滚轮的接触线和管节中心的夹角也要合理控制在60°左右[3]。

2.5 承压壁施工

一般情况下，承压壁大多处于千斤顶和工作坑之间，以钢结构为主要的材质，在实际进行顶进的过程中承压必须要承受的顶力和压力往往较高，如果刚度无法达标，后续的施工进度也很难落实。基于此，为了解决压力和顶力达标的问题，本工程需要将承压壁的承压能力设计在6500kN。如果承压壁要以工作井为材料，则应该采用砖结构将工作井的洞口堵住。除此之外，为了能够使得承压壁受力均匀，可以将C30混凝土灌注在井壁之间，以此来提升其安全性和稳定性。

2.6 主顶施工

在实际施工的过程中，该项目的主顶设备需要被安装于承压壁之前，尤其是在初始顶进的时候，技术人员可以采用四个千斤顶相互组合的形式，形成合力，组合装置在启动千斤顶之后，整个组合装置一方面可以在相互的作用之下优化顶进的效率，另一方面也能够增加施工的安全性。但需要注意的是，想要确保顶进过程的顺利进行，千斤顶的规格应该一致，而且行进的步骤要同步。在四个千斤顶中，每一个千斤顶实际承受的压力不能高于额定的值，以此来防止千斤顶在顶进实际中受到损伤，降低其安全系数。

3 结语

基于复杂环境管线迁移项目的顶管法施工技术的有效应用，一方面能够确保该项目的顺利运行，另一方面还可以节约成本、提升施工项目的运行性能。基于此，在实践中应该有效地依照项目的具体落实情况来择优选择合适的顶管法施工技术，并促进技术的安全应用，进而为现代化城市的可持续化发展和进步奠定可靠的技术基础。