李梦芹 潘振松
上海宏波工程咨询管理有限公司
摘要:文章以某地净水厂进厂总管建设为例，分析软弱土质大口径长距离泥水平衡顶管纠偏技术，主要包括高效注浆减阻、监控量测等技术，文章通过采用高膨胀率的注浆材料，改善注浆工艺，降低摩擦阻力和总顶力。旨在解决顶管施工中的技术难题，促使顶管施工充分发挥自身作用，取得良好的社会效益。
关键词：软弱土质；大口径长距离泥水平衡顶管；纠偏；减阻
引言
泥水平衡顶管施工是软弱土质施工的重点和难点，为了解决这一问题，相关人员应积极研究泥水平衡顶管施工技术中的注浆减阻、平面偏差控制等方面，只在提升工程项目建设质量，促使工程项目顺利进行。
1工程概况
某净水厂进厂总管工程位于上海市，具体位置在净水厂和前锋路之间，如图1所示，进厂总管全长2654m，主管管径2700mm，沿线传输并收集污水。由于这一工程的施工地址为软弱土质，并且净水厂进厂总管工程应用的材料为DN2800F型Ⅲ级钢筋混凝土管，但由于这一管道具口径大、距离长的特点，对项目应用开展水平衡顶管纠偏技术具有较大难度。
图1项目施工总平面
2软弱土质中大口径长距离泥水平衡顶管纠偏及减阻施工技术
2.1顶进过程纠偏技术
净水厂进厂总管建设中纠偏工作具有较为重要的意义，会为之后的施工工作提供质量保障，但这一工作容易受到自然环境、人为因素的影响，一旦发生事故问题，会产生管道接口破损、工程顶力升高的问题，甚至对地净水厂进厂总管建设质量有一定的影响，不仅导致企业经济效益降低，还给施工人员的人身安全带来较大威胁。因此，相关人员必须高度重视顶进过程中的纠偏。本工程项目所采用的NPD－A型顶管设备的测量系统由两大部分组成，一是安装在前壳体上的测量靶，如图2所示，二是安装在前壳体内的倾斜仪。与测量靶配套的测量系统为NPD－A型泥水平衡顶管机，由于这一设备具有定位技术，在地净水厂进厂总管建设中应用能够对施工质量进行检查，例如：在开展纠偏工作时，其能够利用红外线技术进行检测，及时了解施工中存在的问题并及时改进，提高施工的运行稳定性；在进行掘进工作的过程中，其能够对施工情况进行测量判断，避免施工工作出现偏移的问题，提高施工运行的稳定性。另外，这一技术能够通过不同角度进行测量，从多方面了解施工运行情况，进一步提高净水厂进厂总管工程运行的稳定性。
图2测量靶
施工过程中，采用趋势辅助图来判断偏差趋势，顶进过程中，每顶进300m绘制一次曲线，以曲线斜率为依据，判断机头偏差发展趋势，如图3所示，当曲线达到峰值点时，可以判断，机头的最前端已经开始向中间靠拢，或者顶管机已经开始往回走，此时，应逐渐减小纠偏角度，并选择适当时间摆正机头。
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图3顶进偏差趋势
2.2注浆滑材
在对净水厂进厂总管工程中进行顶管减阻工作时，由于这一工程主要使用的施工材料为水、膨润土，但由于这一材料具有膨胀的特点，在混合搅拌的过程中会扩大6倍的质量，在搅拌完成之后其不会再次膨胀，呈凝状固体。当泥浆受到外力的影响时，会呈现出流动性。在进行净水厂进厂总管工程施工的过程中，其能够应用到土层与管外壳中，达到提高牢固性的效果，进一步提高净水厂进厂总管工程施工质量。另外，由于这一泥浆的流动性不高，灌注工作存在一定的困难，为了改善这一现状，可以在混合搅拌的过程中加入适量的缓凝剂、纤维素、纯碱等辅助原料，使泥浆提高流动性，但在水、膨润土中加入这一辅助原料需要适量，为了达到泥浆制备的最优效果，可以开展实验工作，整理出缓凝剂、纤维素、纯碱、水、膨润土的最佳配比方法，例如：在实验的过程中，需要先对施工环境、使用需求等进行影响，并不断调整原料的用量，整理出最优配方。通过多次的实验，可以了解到，最适合上海市净水厂进厂总管工程的配比为：24kg/m³膨润土、76kg/m³水、0.8kg/m³碱。另外，在净水厂进厂总管工程施工的过程中，为了提高施工质量，需要在施工前500m应用高膨胀率滑材代替膨润土，由于这一材料在与水、碱搅拌后会产生4㎜左右的球状物，因此能够变滑动摩擦为滚动摩擦，降低摩擦阻力，进而降低总顶力，经过现场实验发现，高膨胀率滑材效果显著。
在高膨胀率滑材、碱、水按照适当的比例配置搅拌之后，需要将其放置在储浆罐中，静止保存4小时左右，保障4㎜左右的球状物能够完全生成。但由于温度、湿度对这一泥浆的状态有一定的影响，进而在夏季，需要在5小时之内使用完毕，在冬季需要在24小时之内使用完毕，保障工程施工质量。另外，当搅拌工作进行不合理时，泥浆的使用时限为24小时，其中浆液性能指标如表1所示。
3.1顶进
顶进施工工艺主要可以通过以下三个方面来进行：
首先，初始顶进，初始顶进是决定顶管过程成功与否的关键阶段，初始顶进主要可以分为以下三步进行：一，破洞，需要注意的是，在进行破洞工作之前，洞口必须采取一定措施，防止砂层或者土体塌方；二，顶管机入土在入土之后，需要对破除封门开动顶管机刀盘，将主顶管机推入土中；三，连接机头后方的机头管和混凝土管，使其形成一个整体，进而实现对顶进段中线和高程的控制；
其次，由于顶管机刀盘的转速、扭矩对运行稳定性有一定的影响，进而在顶进时，施工人员需要先对施工地的土质进行分析，并调整刀盘转速、扭矩。在施工土质对施工质量无影响时，需要将刀盘应调至高转速，进一步提高泥水分离质量。
最后，顶进设备操作。顶进设备操作之前，要深入分析抢房顶进反馈的控制信息，并以此为依据进行定金设备的操作，顶进过程中，要注意顶进速度，要尽量保持匀速，避免突然加速的情况。另外，当顶进顶力达到最大值或者骤升时，应立即停止顶进，采取相应措施处理这一问题。
3.2高程及中线误差监测
在对工程进行泥水平衡顶管施工测量时，为了减小误差，需要建立测量控制系统，并合理设置控制点，保障其不受外力所影响，提高施工质量。二，顶进过程中对于前端顶管机中线误差和高程误差的判断，可以将激光测量数据作为主要依据；三，在工作间隙对施工质量进行检查时，需要使用经纬仪检查，当发现运行不稳定的问题时，需要及时进行整改；在运行稳定情况下，不需要多次测量。四，施工的过程中，为了提高检测质量，需要将管节的顶进工作进行合理划分，当完成一部分工作时，需要对施工的中心线、高程进行测量记录。
结语
综上所述，文章在上海市的净水厂进厂总管工程施工中应用纠偏和减阻施工技术，能够有效保障项目顺利进行，还能够降低摩擦阻力和总顶力，提升施工效率。因此，相关人员应加强对纠偏和减阻施工技术的研究，提升施工的有效性。
参考文献:
[1]吴全科,伍田生,林超.软弱土质中大口径长距离泥水平衡顶管纠偏及减阻施工技术[J].工业建筑,2012,42(04):107-112.
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[4]张芃.泥水平衡法顶管施工技术在大口径管道穿越高速公路中的应用[J].石油库与加油站,2011,20(06):1-6.
论文作者:李梦芹,潘振松
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/5
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