土壓平衡機械頂管施工控制管理技術

雷琳

西安市政道橋建設有限公司，陜西西安710014

摘要 由于機械頂管對人們日常生產和生活影響小且對地層的適應性比較廣，在工程實踐中有著較高的社會效益和經濟效益，同時它能夠在很大程度上保證施工安全，施工質量。因此，為適應西北地區的濕陷性黃土地質條件，土壓平衡機械頂管施工在越來越多的管道施工實踐中得到廣泛的應用。

關鍵詞 土壓平衡；機械頂管；施工技術

中圖分類號TU94 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）61-0111-01

1 改進后的機械頂管工藝流程

頂管工藝流程的確定對施工過程控制有著重要的指導意義，現改進后的頂管工程中，是在以往機械頂管工程的基礎上對機械頂管工藝流程進行了優化，形成了更科學合理的機械頂管工藝流程，使施工各道工序銜接更加緊湊；工作效率得到提高。

2 注漿減摩控制技術

在頂管頂進施工時，隨著管節頂進長度的增加，頂推力也在不斷增加，目前施工中主要采用膨潤土觸變泥漿來降低摩擦系數的大小，其主要作用有以下兩個方面：潤滑作用、填充和支撐作用。

1）基本要求。頂進管道與地層之間要保證一定的環狀間隙，一般不應小于20mm；對于較堅硬的土層，一般要求的間隙更大，甚至達到30mm，這樣在頂進管到外周才能形成一個比較完整連續的潤滑膜，才能保證減摩效果。

2）注漿管理

（1）控制注漿時間、壓力：①控制好每次頂進的注漿時間。遵循“邊頂邊注”的原則，嚴格控制每次注漿時間不超過3min。（通過時間繼電器來實現）；②控制好注漿壓力。為了保證漿液的連續性和注漿壓力，在施工中將雙活塞定量泥漿泵變為三活塞變量注漿泵。

（2）施工注漿管理要求：①遵循“同步注漿與補漿相結合”和“先注后頂、隨頂隨注、及時補漿”的注漿原則；②做好管道進洞的注漿工作，避免產生干摩擦；③合理布設注漿孔以及注漿管的間距；④采用全段注漿和分段注漿相結合的方式。中繼間未啟動時，采用全段注漿。中繼間啟動后，注漿重點為每次頂推的區間，其余各段則保持不動；⑤頂進過程注漿時，注漿的方向從后向前進行，防止阻滯現象的發生。

3 中繼間技術

在長距離、大管徑頂管施工中，如果僅僅依靠主頂泵站提供頂力，頂進距離就會受到限制。中繼間技術是解決長距離頂管施工頂推力過大的最有效的措施之一，它的出現使長距離頂管成為可能，施工安全性能得到提高和保證。

1）中繼間組成。中繼間由前殼體、后殼體和均壓環、密封環、油缸固定架組成。

2）中繼間設置原則。（1）中繼間產生的最大頂力不能超過混凝土管材的允許頂力；（2）布設中繼間時必須考慮對其所能提供的設計頂力預留足夠的安全系數和地層條件。可以根據以下經驗數據確定中繼間的布設位置：第一中繼間位置一般按照中繼間所能提供設計頂力的60%計算；其他中繼間按照中繼間所能提供設計頂力的80%計算。

4 土壓平衡控制管理技術

頂管施工，尤其是土壓平衡頂管施工中，核心就是保持頂管機前倉的土壓平衡，減少施工過程中的地層損失和地面沉降。

1）土壓平衡管理原理。土壓平衡式頂管屬于封閉式頂管，頂管推進時前端刀盤旋轉切削地層，切削下來的土體進入土倉。當切削土體充滿土倉時，在頂力作用下，致使切削土體對開挖面加壓。當該加壓壓力與地層的土壓、水壓相等，且螺旋出土機的出土（泥）量與刀盤的切削量相等時的這種狀態稱之為土壓平衡。在土壓平衡式頂管施工中，保持合適的土壓，對于地層穩定、頂進安全以及頂進質量都具有非常重要的意義；

2）土壓力的控制管理。如螺旋輸送機的排土量不變，則頂進速度與土壓力成正比。因此，要保持機艙內控制土壓力不變，就必須把頂進速度調節在一個合適的范圍之內。當初始頂進時，須反復進行試驗，只有當初始頂進比較正常了。一般情況下，當排土量達到進尺空間土質量的95%~100%時，都視為正常。

5 糾偏控制管理技術

在頂管施工過程中，由于地層條件等各種情況的綜合影響，頂管機受到的作用力不斷在發生變化，同時由于頂管機內部設備布置的原因，都會造成頂管機在頂進過程中偏離設計軸線和高程的問題。因此為了保證頂管施工質量，需要不斷對頂管機實施糾偏作業。糾偏是指頂管機或管道偏移設計軸線，利用頂管機的糾偏裝置或其它措施，改變或修正頂進方向，減少偏差，使管道按照設計軸線頂進。

1）糾偏方法：（1）小角度糾偏。根據頂管工程實踐，每次糾偏角度不大于0.5°；（2）糾偏過程應保持平穩，不能大起大落；（3）利用測量成果，繪制管道走勢圖，提前預判頂管機的走勢。一般在機械頂管施工中，使用液壓糾偏油缸作為糾偏裝置。土壓平衡機械頂管施工具有保護環境、施工速度快、受天氣影響小、適合西北地區的地質條件等優點，在西北地區具有良好的社會經濟效益，是今后給排水管道發展的方向，是構建資源節約型社會和循環型經濟的重要舉措。

參考文獻

[1]給水排水管道工程施工及驗收規范（GB50268-2008）.

[2]工程測量規范（GB50026一2007）.

[3]葛金科，沈水龍，許燁霜編著.現代頂管施工技術及工程實例[M].中國建筑工業出版社.