泥水式平衡顶管施工技术研究
泥水式平衡顶管施工技术研究
摘要：随着我国经济建设步伐的加快以及人民物质生活的不断提高，城市基础设施建设的总体要求也逐渐提高。地下管道敷工程设作为城市基础设施中的重要部分，起着输送能力和传送信息的重要任务。因此，本文结合工程实例，通过对顶管机选型的介绍，重点针对顶管施工技术要点进行分析研究，并提出相应的监控措施。为类似工程提供参考与借鉴。
关键词：泥水式平衡顶管；施工技术；控制测量；监控措施
Abstract: with the construction of our country economy and speed up the pace of the continuous improvement of people’s material life, urban infrastructure construction of overall requirement also gradually improve. Underground pipeline apply engineering project design as an important part of urban infrastructure, plays a transmission capacity and transmit information an important task. Thus, in this paper, combined with the engineering practice, through to the selection of jacking introduces, focusing on the pipe jacking technology points are analysis, and put forward the corresponding control measures. Provide reference for similar project and reference.
Key words: the balance of pipe jacking; Construction technology; Control measurement; Monitoring measures
随着城市化进程的不断加快和旧城改造力度的加大，地下管道敷设工程数量日益增加。顶管技术作为一种地下管道敷设施工手段，具有土质使用范围广、连续作业性好、施工进度快以及节约成本等优点，目前在我国道路、铁路和建筑物的地下管道敷设工程中得到了广泛的应用。因此，通过对顶管施工技术的分析研究，使其更好地应用于地下管道工程中，希望能够有效地避免工程对地面交通的影响，减少施工对周边环境的影响，从而实现工程带来的经济效益和社会效益。
1 工程概况
该工程在建好的道路下敷设地下排水管道，管道穿越已经通水的箱涵，内底标高为-5.40m。管节采用DN1000钢管，内衬HDPE塑料管，管内底标高相对于路面为-8.580m，总长度约168m。分两段顶进，中间设置顶管工作井，两端各设置了1个接收工作井。
2 水文地质情况
①层为松散的围海填土，层底标高为-5.95m～-4.23m不等；
②层为灰色砂质粉土；层底标高为-2.56m～-8.33m不等；
③层为灰色淤泥质粉质黏土；层底标高为-7.37m～-11.73m不等；
④层为灰色淤泥质黏土，层底标高为-16.66m～-20.17m不等。
2 顶管机选型
2.1 注浆设备系统
本工程共设置2根总管，2套管路系统。1根专门用于掘进机尾部的同步注浆，另1根用于补浆。
本工程触变泥浆采用膨润土，并将配置好的泥浆，通过2台液压注浆泵分别压入同步注浆系统和补浆系统总管。
地面储浆箱外形尺寸L×B×H＝2m×1.5m×1m=3m3，机内储浆箱外形尺寸L×B×H＝2m×0.8m×1m=1.6m3。膨润土泥浆搅拌时间必须大于30min，经过充分搅拌的泥浆先抽入储浆箱进行发酵，发酵时间大于6h，再通过液压注浆泵压入管内。为减少压浆管道内的摩阻力，在膨润土泥浆压浆开始之前，应对储浆箱内径发酵的泥浆再一次搅拌。注浆泵站由单缸液压注浆泵和液压动力站组成，输浆总管由φ20mm镀锌钢管和球阀、水暖管件等组成，与管节上各压浆孔接通的环形管，采用φ10mm高压软管。
2.2 泥水设备选用
泥水系统利用Telemole管路系统，选用2台4/3C-AH型渣浆泵作为动力，1台放在地面上为送泥泵，另1台放在基坑下为排泥泵。地面安放8只沉泥箱，管路采用φ40mm无缝钢管，管节接头为卡箍式活络接头。基坑内设有旁通装置等。
2.3 顶管工作井设施
工作井底板为钢筋混凝土基础，浇筑之前先设置预埋钢板，预埋钢板的定位应与基坑导轨的位置相匹配，便于预埋钢板和导轨焊接。预埋钢板必须保证足够的锚固强度，在以后的使用中不能出现位移，必要时可采取加固措施。导轨安放好之后也应再做加固措施，防止使用过程因碰撞而导致移位。主顶油缸架采用拼装式结构，拼装时要保证受力可靠、定位准确，油缸架高程和平面安装误差均不得大于5mm。承压壁是工作井的后背墙，承受顶管顶进的全部反力，其必须具有足够的强度和刚度，并保证足够的安全度（图1）。
图1 顶管工作井剖面示意
3 顶管施工技术要点
3.1 止水装置安装
因顶管施工过程中对洞口止水装置的密封性能要求较高，所以在施工中应严格按照设计要求进行止水装置安装（图2）。
图2 洞口止水装置示意
3.2 导轨安装
顶管导轨的定位准确与否，将直接关系到今后顶管的顶进轴线，故顶管导轨位置需按设计轴线进行准确放样，避免顶管出洞出现的“磕头”现象。
3.3 顶铁的选择、安装和使用
本工程在顶管施工时，将采用U形顶铁及环形顶铁。其在安装和使用时要注意：
（1）顶铁轴线应与管道轴线平行、对称，顶铁、导轨表面不得沾染泥土、油污；顶铁拼装后应锁定。
（2）顶铁截面为20cm×30cm，因此单行顺向顶铁长度不大于1.5m；双行使用的长度不得大于2.5m，且应在中间加横向顶铁相联。
（3）当顶管顶力逐渐接近管节材料的允许抗压强度时，顶铁与管端连接部位应增加U形或环形缓冲材料衬垫，并应时刻注意顶铁工作状态。
3.4 最大顶力及其限制
以最长距离段顶管，长度80m，管径为1000mm。据计算可知，总推力需1100kN，工作井所能承受的最大顶力为3500kN，因顶管的总推力小于设计工作井所能承受的最大顶力，故无须设置中继间。
3.5 出洞、进洞技术方案
1）出洞技术方案
（1）在工作井进洞口处安装橡胶止水法兰，工作井壁外20cm处砌筑1道30cm～50cm的砖墙，并在砖墙距井外壁20cm范围内采用黏土水泥浆“抹面”，
砖墙内侧采用钢板封堵，型钢支撑；
（2）先将洞口处型钢切割掉，然后破除洞口砖墙，并抓紧处理洞口泥浆和洞口封门止水，以确保顶管顺利出洞。在机头推进至距钢板桩10cm处时，暂停推进，从一侧向另一侧顺序拔除洞口钢封门；
（3）为防止机头出洞以后发生“磕头”现象，可以采用延伸导轨，并将前6节钢管与机头做成可调节钢性联接；
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