高立康 張海蛟

（河北建設(shè)勘察研究院有限公司，河北 石家莊 050000）

頂管施工屬于非開(kāi)挖技術(shù)，不僅能夠使施工過(guò)程中的拆遷工作量有效減少，還可以確保建筑路面的作業(yè)正常開(kāi)展，因此在實(shí)際工程中被廣泛運(yùn)用[1]。由于細(xì)砂、粉砂巖地層較復(fù)雜，更易受擾動(dòng)后出現(xiàn)失穩(wěn)，常發(fā)生頂進(jìn)困難、較大建筑路面沉降，以及流沙液化問(wèn)題[2]，無(wú)法保證達(dá)到預(yù)期頂管施工質(zhì)量效果，造成頂管施工質(zhì)量問(wèn)題。因此，本文結(jié)合公路道路污水干管道工程風(fēng)化粉砂巖及細(xì)砂地層施工項(xiàng)目展開(kāi)研究，以期為類(lèi)似工程提供參考。

1 工程概況

某道路工程污水管干線設(shè)計(jì)DN1000承插型鋼筋混凝土管道，5.5m～10m埋深，0.08%縱坡和1.67km全長(zhǎng)[3-4]。在WS1～9段、WS35～38段，可以按不同的地層沿線，劃分中等風(fēng)沙泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖，對(duì)于中線旁側(cè)的民住用房有10m間隔，與溪河有3m間隔，并在管道底部的設(shè)計(jì)高程較枯水期的水位明顯要高，所以對(duì)于本次工程選擇明挖埋管。在本次明挖施工中，污水管不僅會(huì)對(duì)市區(qū)交通造成大的影響，還會(huì)擴(kuò)大占用拆遷范圍，增加工程成本，對(duì)溪河的兩岸河堤造成破壞，產(chǎn)生極大污染，增加降水排水項(xiàng)目費(fèi)用。通過(guò)對(duì)比工程方案，最終選擇泥水平衡頂管施工技術(shù)[5]，運(yùn)用NPD1000泥水平衡頂管機(jī)，該設(shè)備參數(shù)如下：3600mm全長(zhǎng)，1230mm外徑，6.5t總重，42t糾偏油缸推力，2.5°糾偏角度，1.5kW糾偏泵運(yùn)行功率，100mm進(jìn)漿及排漿管徑。

2 泥水平衡頂管技術(shù)工藝

本次工程項(xiàng)目運(yùn)用泥水平衡頂管機(jī)的施工技術(shù)工藝流程圖見(jiàn)圖1，包括：前期準(zhǔn)備、頂管井施工、設(shè)備準(zhǔn)備就位、進(jìn)洞、安裝密封器、頂進(jìn)出土、分離泥水、回縮主頂、安裝污水管、頂管機(jī)出洞轉(zhuǎn)場(chǎng)，及檢查施工后回填[6]。

圖1 泥水平衡頂管工程流程圖

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1 管材

運(yùn)用F承插式二級(jí)鋼筋混凝土管，該管道的頂力運(yùn)行值計(jì)算公式如下：

式中：Fr-頂管允許頂力值；6c-管體的具體抗壓強(qiáng)度；A-加壓面積；S-安全系數(shù)。

運(yùn)用25t汽車(chē)完成管材吊裝，保證管材的強(qiáng)度與工程強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)相符。

2.1.2 配制減阻泥漿

設(shè)計(jì)2.5m長(zhǎng)、2.5m寬、1m深的半埋循漿池和1個(gè)沉淀池。設(shè)計(jì)減阻泥漿時(shí)一般要求膨潤(rùn)土的膠質(zhì)價(jià)超80，進(jìn)場(chǎng)需檢測(cè)膠質(zhì)價(jià)，以此為依據(jù)來(lái)確定相應(yīng)的配合比。在配制過(guò)程中，將適量水置入攪拌器內(nèi)，緩慢投入膨潤(rùn)土中，拌合超過(guò)30min，形成水泥漿，之后發(fā)酵10h左右，間歇性攪拌預(yù)防貯漿池內(nèi)離析[7]。配制1.1～1.16的泥漿性能參數(shù)比重，超過(guò)30s的漏斗粘度計(jì)測(cè)量粘度，10以?xún)?nèi)的pH值。

2.1.3 工作井后背墻

該工程中工作井為5m長(zhǎng)寬、50cm厚的邊墻、底板，C35W6的混凝土，采用沉井施工方法，并運(yùn)用臺(tái)階分層式挖土自重沉井，達(dá)到40～50cm層挖深度。頂管的頂力計(jì)算公式如下：式中：F-總推力；Pc-初始挖掘土壓力。

2.2 頂管施工

2.2.1 測(cè)量放樣

由專(zhuān)業(yè)測(cè)量人員布設(shè)相關(guān)設(shè)備（見(jiàn)圖2），安裝頂進(jìn)測(cè)量控制點(diǎn)，施工過(guò)程中需要對(duì)測(cè)控點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)安裝，嚴(yán)格執(zhí)行三級(jí)復(fù)測(cè)施工制度。

圖2 測(cè)量點(diǎn)位示意圖

2.2.2 安裝調(diào)試

在安裝中，依照后靠背安排導(dǎo)軌及后頂，保證洞口能夠預(yù)留副導(dǎo)軌，采用洞口止水設(shè)置，并運(yùn)用泥漿系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、后方頂液壓系統(tǒng)，保證后靠背能夠重合中心軸線，達(dá)到與井壁之間有10～20cm間距，用強(qiáng)度C30混凝土進(jìn)行回填處理。機(jī)頭在完成下井之后，刀盤(pán)與磚封門(mén)之間有1m間隔，平穩(wěn)放置，對(duì)導(dǎo)軌標(biāo)高進(jìn)行校驗(yàn)，保證誤差在5mm以?xún)?nèi)，方可進(jìn)行下一步的磚頂門(mén)鑿除工作。在頂管機(jī)下井前，需完成安裝調(diào)試工作，土壓控制機(jī)頭調(diào)節(jié)頂速，初步頂速調(diào)整過(guò)程中可先調(diào)節(jié)送水壓力，之后將內(nèi)部止水閥打開(kāi)，轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤(pán)，直至流量滿足80%標(biāo)準(zhǔn)后方可頂進(jìn)，經(jīng)機(jī)內(nèi)壓力調(diào)節(jié)送水壓力。

2.2.3 掘進(jìn)機(jī)頭入土

在調(diào)整頂管機(jī)保證其工作狀態(tài)正常運(yùn)行后，可以展開(kāi)頂進(jìn)施工，先將洞口破除，作封門(mén)處理，然后將頂管機(jī)的刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，使用主頂油缸緩慢推動(dòng)頂管機(jī)入土。在此過(guò)程中，可以對(duì)頂進(jìn)速度有效控制，也可以將腳撐架設(shè)于頂管機(jī)左右兩側(cè)，從而有效預(yù)防導(dǎo)致機(jī)頭刀盤(pán)無(wú)法切削或機(jī)頭轉(zhuǎn)動(dòng)的情況。

圖3 注漿示意圖

2.2.4 下管頂進(jìn)

在頂管機(jī)正常頂進(jìn)后，通過(guò)完成一定長(zhǎng)度的頂管安裝，暫停頂進(jìn)。頂管安裝后可以將輔助類(lèi)設(shè)備安裝于工具管的管節(jié)處。在恢復(fù)管節(jié)位置后，頂進(jìn)機(jī)管千斤頂就位，先將頂管機(jī)的刀盤(pán)開(kāi)動(dòng)，主動(dòng)頂進(jìn)頂油缸，進(jìn)而反復(fù)至接收井。

2.2.5 減阻泥漿

在泥水平衡頂管施工過(guò)程中，需要注意的關(guān)鍵點(diǎn)在于觸變泥漿減阻。運(yùn)用多點(diǎn)對(duì)稱(chēng)，經(jīng)頂管機(jī)頭的尾部，實(shí)現(xiàn)同步注漿。采用φ50主注漿鋼管，由泥漿站實(shí)現(xiàn)與機(jī)頭的直通相連，按照10m為一個(gè)間隔距離安裝三通注漿支管。運(yùn)用φ25高壓橡膠管，設(shè)計(jì)3～4個(gè)三通支管，各設(shè)置1個(gè)注漿泵、螺桿泵共2個(gè)支管（見(jiàn)圖3）。

完成單段頂管后，將原本管道外壁成功注入的膨潤(rùn)土泥漿進(jìn)行置換，確保管道外壁可以形成較大漿壁強(qiáng)度，從而承受覆土壓力。必要情況下還需摻入膨脹劑水泥漿，這樣可以有效減少沉降。在本次工程設(shè)計(jì)中，配置的純水泥漿配比為0.6：1，控制孔隙體積150%，注漿量計(jì)算公式如下：

式中：V-單位長(zhǎng)度內(nèi)的注漿量；Dm-管道的外徑；t-地層、管道之間的理論間隙厚度，取0.03m；L-管道的單位內(nèi)長(zhǎng)度，1m。

之后成功置換泥漿，運(yùn)用配套預(yù)留注漿孔進(jìn)行封堵。

2.2.6 出洞措施

在完成接收井施工后，對(duì)原本預(yù)留的洞門(mén)坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)測(cè)，根據(jù)最終測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校正。在機(jī)頭與接收井靠近情況下，需要對(duì)測(cè)量精度、頻率進(jìn)一步加強(qiáng)測(cè)量。由于工作井與接收井預(yù)留洞口比管道外徑尺寸要大，頂管施工完后需封堵洞口與管外壁的間隙，同時(shí)對(duì)洞口區(qū)域管道進(jìn)行加固。管壁與洞口之間的縫隙采用優(yōu)質(zhì)油麻封堵，并澆筑30cm厚的砼擋水墻，在洞口區(qū)域地層進(jìn)行分層注漿止水加固。

3 結(jié)語(yǔ)

泥水平衡頂管技術(shù)是當(dāng)前城市管道工程中主要運(yùn)用的先進(jìn)技術(shù)之一，通過(guò)將該技術(shù)運(yùn)用于本次道路工程污水管干線施工中發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用該技術(shù)可以減小施工占地面積，遷移量較少，能達(dá)到較高的工作效率，還能有效改善具體操作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)在地面展開(kāi)的主控制操作，可供類(lèi)似工程項(xiàng)目參考。