天津天佳市政公路工程有限公司 天津 300163
摘要：该文结合金翠路现状，介绍了顶管施工技术在雨水管道工程中的应用。
关键词：顶管；雨水管道工程；顶管工艺流程；触变泥浆减阻；泥浆
1 工程概况
金翠路（光华路-朝阳路）雨水主干管道工程位于天津市宁河区，修筑起点为光华路，终点为朝阳路，道路总长度约1500米。新建一排d1800mm-d2400mm雨水干管。场地地势总体较平坦，地基土分布较稳定，场地埋深20m范围内，地基土按成因年代可分为5层，按力学性质可进一步划分为7个亚层。考虑金翠路道路两侧均为住宅楼、公建，建筑密度较大，地下管线相对较多，故采用顶管施工，顶管施工采用泥水平衡顶管施工工艺。
2 顶管工艺流程
图1 顶管施工工艺流程图
（注：管道顶进前检查包括 1、设备全部试运转；2、设备在轨道坡度高程；3、洞口密封情况；4、制定开封堵措施。）
3 顶管施工
3.1 顶管顶进施工
顶管掘进机施工时，顶进施工要严格控制管道顶进高程和位置，并采用注浆减磨降低顶力。顶进时，控制好土压力是顶管的关键。
（1）顶进前的准备工作
定好临时水准点、中线位置，准备测量校核使用，根据已知坐标计算出井位与已知控制点的相关坐标方位角及水平距离，用全站仪实地测出井位。
（2）顶进过程
第一步、拔桩、开镐、刃机头。
第二步、出土。管内出土采用泵送将泥浆运至工作坑外的沉淀池内，沉淀后的水循环使用。
第三步、回镐、下顶铁。
第四步、出镐顶顶铁、顶进、出土。
第五步、开镐顶进测量。测量采用激光全站仪和水准仪配合进行。
第六步、回镐下管。下管要注意插口朝前，承口朝后。
第七步、下顶铁、出镐顶进（重复第三、四步）。管子稳定好后，上好胶圈，在胶圈上抹匀凡士林，下弧形顶铁，再下∪型顶铁，后开镐，先顶∪型顶铁，再顶弧形顶铁，再顶管子，将刚稳定好的管子与前一节管子顶严紧。同时连接好各种注浆管路、行灯电路、机头连接电路。
第八步、（重复二～七步骤）进行。
第九步、纠偏。
第十步、拔桩、进副坑。当机头顶到接近副坑时，开始拔副坑进洞口范围内的钢桩，采用吊车或振锤桩拔。
3.2 顶进速度
顶进速度是顶管施工中一个重要的管理参数。顶进速度必须与注浆减摩能力、进排泥能力相协调，同时，要密切观测地表变形情况。顶进速度过快会造成因机头对土的挤压力增大而使地表隆起，以及因超过排泥泵的能力而引起阻塞等现象的产生；顶进速度过慢不仅会造成工期延误，还会造成管节外围地层损失增大而增加地表沉陷量等。一般而言，正常顶进条件下，顶进速度以2.5～3.5 cm/min为宜；如正面遇到障碍物或地基加固土，顶进速度应≤1 cm/min。
4 触变泥浆减阻
4.1 膨润土触变泥桨
对泥水平衡顶管施工来说，须用注浆减摩的办法来减小顶进时的阻力，减摩主要由膨润土触变泥桨来实现：
（1）施工过程中，膨润土泥浆搅拌时间必须大于30 min，经过充分搅拌的泥浆抽入储浆箱进行发酵，发酵时间大于6h且不超过24 h。经过充分发酵的触变泥浆在压入管道前必须再次进行充分搅拌，以保证其流动性好，减小压浆管道阻尼。触変泥浆的主要技术指标为：1、须有良好的触变性。2、具有完全的稳定性，达到100%的胶体率。3、当泥浆和地层土壤接触后，部分泥浆渗入土壤中形成一层不透水的泥浆层，以保证泥浆内部稳定。
（2）合理布设注浆孔是保证顶进施工中管道外壁能形成减摩浆套的重要举措之一。孔位应对称或均匀布置，这样能有利于形成泥浆套。
（3）注浆要遵守“先压后顶，随顶随压”的原则，补浆则遵循“由后往前，全线，平均”的原则。注浆的过程中，应根据减阻和控制地面变形的实际检测数据，及时调整注浆量和注浆压力等参数。
（4）注浆孔设置在环形套筒的下面，套筒向后开口，环向连通。同一断面上设置3个，环像均匀布置。顶进时要及时有效地进行同步跟踪注浆，确保形成完整的泥浆套，同时在管道四周定时补压浆，确保泥浆套不流失破坏。注浆管采用DN100钢管，用法兰盘连接，在中继间及注浆支管位置采用高压胶管连接。
4.2 泥浆减阻
采用顶管掘进机尾部同步注浆和中继环后面管段补浆两种方式进行减阻。补浆孔按120°。每道补浆环有独立的单向阀门。
注浆按关节顺序依次进行，每班不少于2次循环。顶进过程中保持第一节注浆管打开注浆，有利于环形浆套的形成，防止因注浆不及时导致细砂充填管道外壁的环形空隙，致使注浆无法注入或浆套形成不好。
4.3 制浆流程
地面拌浆总管阀门打开→管节阀门打开→启动压浆泵送浆（顶进开始）→关节阀门关闭（顶进停止）→总阀门关闭→井内快速接头拆开→下管节→接1.5寸总管→循环复始。
泥浆拌制好后应静止24h方可使用，压浆时随时观察出浆情况。在顶进过程中遵守同步注浆原则，重新顶进前应先出浆后顶进，以防土体塌方，破坏泥浆泥浆套的整体连续性，并做好压浆记录。
4.4 泥浆置换
顶进结束，对已形成的泥浆套的浆液进行置换，置换浆液为水泥砂浆并掺入适量的粉煤灰，在管内用单螺杆泵压注。压浆体凝结后（一般为24h）拆除管路封闭注浆孔，将孔口用环氧水泥堵抹平。每一施工段管道顶进完成后，立即采用水泥浆等易于固结，稳定性好的浆液将润滑泥浆置换出来，防止路面下沉。
在混凝土管内设φ100钢管作为循环泥浆管路，工作坑内设φ100胶管用以连接混凝土管内和地面上的泥浆循环管路。
4.5 理论分析与验证
根据以往顶管的经验，准备以下两个配比的触变泥浆，见表1。针对现场情况选用并对试验段顶进的数据进行调整。
取配置好的泥浆，进行试验段顶进。在试验段施工时，对先前设计的A浆、B浆分别进行试验并观察顶进的效果，然后通过分析论证，及时调整先前的配比及相应的顶进速度。经过试验段确定触变泥浆（A浆）效果为优，顶进速度应保持在2.5cm/min为宜，如遇到软泥应增加顶进速度，如遇到硬块应减慢顶进速度。
5 顶管关键技术
5.1出洞方案的确定
当顶管基坑施工完成后，或在顶管基坑施工时，应考虑顶管出洞的方案。顶管出洞的方案应根据地下水文地质、埋设深度、管径的大小、周边环境和顶管基坑的结构形式等综合因素研究确定。顶管出洞方案的正确与否对顶管施工的顺利进行至关重要。选择出洞方案，一般采取加固措施。
5.2出洞止水装置选择
管节与洞口之间必须留有一定的间隙，并对此间隙进行止水处理，洞口止水装置是为了防止顶管机进洞口时发生水土流失，造成大量塌方。
（1）破除出洞时的围护桩 破除围护桩，破除后的洞口应为圆形，圆心与管道中心保持一致。
顶进基坑：顶管导轨及机头安装就位后，进行支护灌注桩破除，破除洞口直径大于管道外径50cm。灌注桩破除到位后，顶进。
接收基坑：机头接近接收基坑时放慢速度，反复测量确定机头入洞位置，当掘进机头到达接收基坑止水帷幕水泥搅拌桩后，接收井根据机头大致位置提前小部分破除灌注桩挖通一个小洞进行贯通测量，再次确定进洞位置后，在对应管径范围内进行灌注桩桩身破除，破除洞口直径大于管道外径5cm。
（2）洞口加固 对破除围护桩后的洞口，内部设置主筋，浇筑混凝土加固，并形成平面止水墙。为了机头进出洞，需要预留洞口，预留洞口大于管道外径10cm。并且在混凝土墙上预埋高强螺栓，用于安放橡胶止水法兰。
6 结语
针对工程地点现状金翠路道路两侧均为住宅楼、公建，建筑密度较大，地下管线相对较多，采用顶管施工技术对其雨水管道工程进行施工，有效减少对沿线居民的出行影响，降低施工材料运输成本，保证施工安全，减少扬尘污染，加快施工进度，顺利连通了道路两端的雨水管道，对同类工程有一定的参考意义。
论文作者:李明
论文发表刊物:《防护工程》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/3
标签：泥浆论文; 顶管论文; 注浆论文; 机头论文; 洞口论文; 管道论文; 基坑论文; 《防护工程》2017年第36期论文;