摘要：泥水平衡顶管施工工法是一种非开挖施工技术，地下穿越能力强，施工工作面不大，可方便在繁华市区施工，对顶进管道周围地层扰动少，能维持不同土质挖掘面上的稳定平衡，该工法土层损失小，产生的地表变形小，顶进施工时的连续作业性能好，施工进度快，总顶力较小，尤其在黏性土层中的长距离顶进，优于其他类型的顶管工法，同时在工作井内的作业环境较好，能够安全地实现顶进作业，施工噪音小，不破坏道路、不影响交通，环境污染小，施工精度高，技术先进。因此在顶管施工总得到广泛应用
关键词：泥水平衡；顶管施工；施工工序 ；控制措施
前言：泥水平衡顶管施工技术是利用泥水压力来平衡土压力和地下水压力的一种顶管施工方法。其基本原理是由送水泵将具有一定浓度的泥水送至挖掘面，再经井内旁通压力调整阀及调整排泥泵转速来调整进水压力大小，使其平衡地下水压及挖掘面土压力，尽量使掘进机刀盘在平衡压力作用下工作，从而防止由于开挖面的失稳，造成地面沉降和隆起。
一、顶管施工
1、进出洞处理措施
由于土体自身均缺少自立性和防水性，一旦有临空面时，会产生滑坡塌方，出现涌水、涌泥、涌砂。对洞口外土体加固处理的目的，是使土体具有自立性、隔水性和一定的强度，防止机头在顶进初期由于自重过大而产生“叩头”现象。在机头进洞穿墙初期，因入土较少，机头的自重仅由导轨和入土较浅的土体支承，作用于支撑面上的应力很可能超过允许承载力，使机头“叩头”下栽。因此，对洞口土体加固十分必要。另外为使顶管进出洞口不发生水土流失，导致工程受损，在进出洞口安装可靠的止水装置也是十分必要的。
2、后背、导轨、主千斤顶的选用
①后背选用
本工程顶进坑内顶管后背，采用C30级现浇混凝土后背墙，后背墙净高度3.5m，宽度4.0m，厚度为500mm，与后背支护桩及混凝土封底连成一体，使后背墙的平面垂直于导轨，管道与后背墙之间设置不小于2.5m×2.5m的后背顶铁，后背顶铁与钢桩用Φ20钢筋焊接牢固，有效分担顶力。
② 导轨选用
本工程导轨选用复合型导轨。导轨的轨距按下式计算：
A=2{（D/2）2-[ D/2-(h-e)]2}?
其中A为两轨间内距，D为管外径1.44m，h为导轨高0.2m，e为管外皮距底面0.03m。计算得A=0.93m。
③ 千斤顶选用
千斤顶的安装应符合下列规定：
①千斤顶宜固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应在管道中心的垂直线上；
②当千斤顶多于一台时，应取偶数，应规格相同，行程同步，每台千斤顶的使用压力不应大于其额定工作压力，千斤顶伸出的最大行程应小于油缸行程10cm左右。
③千斤顶的油路必须并联，每台千斤顶应有进油、退油的控制系统。
3、测量与纠偏控制
顶进中发现管位偏差3mm左右，即应进行校正。纠偏校正应缓缓进行，使管节逐渐复位，不得猛纠硬调。校正方法采用工具头自身纠偏法：控制工具头的状态(向下、向上、向左、向右)，这种方法纠偏方法良好，每次纠偏的幅度以5mm为一个单元，再顶进1m时，如果根据工具头的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势没有减少时，增大纠偏力度（以5mm为一个单元），如果根据工具头的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势稳定或减少时，保持该纠偏力度，继续顶进，当偏位趋势相反时，则需要将纠偏力度逐渐减少。
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4、顶管进洞阶段技术措施
工具管进入接收井前需进行贯通测量复核，复核时应测量顶管机所处方位，用以确认顶管状态、评估工具管出洞时姿态，拟定工具管进洞的施工轴线，使工具管在此阶段的旌工中始终按预定的方案实施，以良好的姿态进洞，使其正确无误地进入接收井内。当工具管逐渐靠近洞口时，必须控制好顶进时的土压力，在工具管切口距接收井1～1.5m 时，停止顶进，停止注浆。并尽可能降低切口正面的土压力。
5、顶进速度
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。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。在顶进过程中，还应注意以下问题:
①均在开始顶进和结束顶进时，顶进速度都慢些;
②在一节管顶进过程中顶进速度应基本保持稳定。且在开始顶进时应均匀加速，避免突然加速过快;
③顶进速度必须满足注桨减摩及进排泥的需要，避免因过快而注浆不足，徒增顶进阻力，避免因过快而造成排泥管堵塞;
④顶进过程中应避免停顿。
6、触变泥浆减阻
通过合理布设注浆孔，采取触变泥浆减阻方法降低顶进摩擦阻力，将顶进阻力对地层稳定性影响降到最小。为此准备以下两个配比的触变泥浆，针对现场情况选用，并结合已顶进的数据进行调整。另外，在全线所有顶管结束后，立即用水泥浆置换掉膨润土泥浆，以确保管道外围土体有足够的支承和减少漏水，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。以本工程的D1200mm的管材为例，环向每个断面设置3个注浆孔。注浆孔纵向间距为7.2m（2.4m一节，三节管长度）。
二、基坑降排水施工
1、降水布置原则
由于基坑外采用双排水泥搅拌桩止水帷幕，基坑渗水得到很好的保证，因此本次基坑外不采取降水措施。在基坑内设置疏水井，并配置水泵将基坑内水排出，保证坑内地下水位降至开挖面标高以下1.0m。在基坑外侧顶管进出洞的方向，管道两侧各设置1口观测井（观测井可同时用于顶管进出洞时的备用降水井），观测井的位置尽量靠近围护结构。材质采用直径600mm无砂管。
2、井点布置
①坑内疏干井
基坑开挖时设置1口疏干井，疏干井材质采用无砂管。基坑封底后，在顶管施工时，在不影响施工的位置，保留疏干井，与坑内排水盲沟连接。
②坑外观测井（备用降水井）
沿基坑周围均匀布置4口观测井（备用降水井）。井深低于基坑底5m。坑外降水井材质采用无砂管。在基坑开挖过程中，用于水位观测；在顶管施工过程中，用于进出洞口位置降水。
三、施工监测
监测措施
① 成立施工监测领导小组，对各施工监测内容进行分工，有专人负责；
② 编制并按照详细监测方案及监测计划, 准时准确进行监测
③ 开挖过程中，及时收集整理监测结果，并进行分析以监测日报的形式及时上报，发现监测数值异常则及时向监理及设计单位报告，分析产生原因并采取相应措施。
④ 基坑开挖过程中，每天监测1～2次，出异常情况可适当加大监测频率。监测第二天的早上8：00上报前一天监测结果。
⑤在顶管施工过程中，应加强顶力监测。严格控制顶力最大值不超过基坑后背所能承受最大顶力的65%、管道所能承受最大的裂缝荷载、千斤顶所能提供最大顶力的65%三者中的最小值，避免顶力过大造成基坑围护结构失稳
总结：
以上是泥水平衡法顶管施工过程中的几处控制要点，随着我国城市建设的大规模发展，市政配套管网施工的问题日益突出，传统的管道开槽施工，因其破坏道路、影响交通、污染环境等影响，越来越不适合于城区内大面积施工。而顶管施工则切实解决了存在这些问题，因而在市政配套管网施工中得到了越来越多的应用，特别是泥水平衡顶管施工技术在近年得到广泛的应用。由于它不需要开挖破坏道路，在穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河流时，能节省大量投资和工期。这项施工技术的快速发展也缓解了市政管道工程施工中，对城区的道路交通影响，以及产生的施工噪声、粉尘等污染，实现真正的无污染、高效率的施工技术。
论文作者:张秋霞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/6
标签：基坑论文; 顶管论文; 千斤顶论文; 后背论文; 泥水论文; 导轨论文; 管道论文; 《防护工程》2018年第3期论文;