泥水平衡頂管技術在燃氣施工中的應用

毛雪慧 梅家權

河南亞偉市政工程有限公司

泥水平衡頂管技術在燃氣施工中的應用

毛雪慧 梅家權

河南亞偉市政工程有限公司

伴隨越來越快的國際化大都市建設步伐，各類城市基礎設施改造和建設力度也越來越大，其中不可避免地涉及到大量各類地下管線的鋪設與改造。這些工程的實施，難免不會對地面環境造成影響。為了最大限度地減少這類影響，非開挖施工技術因其無需開挖面層即可完成地下管線的鋪設，無論其在經濟性還是適用性方面都較為突出。所以，該項技術近幾年在城市燃氣工程施工中得到了廣泛的應用。

泥水平衡頂管技術；燃氣施工

一、城市燃氣工程泥水平衡頂管施工常見問題

在頂管機入洞后，當推進速度達到30mm/min時，扭矩維持在80%左右，管道內泥漿流速為l.5m/min，每推進lm泥漿損失量為2m3-2.5m3。施工時排泥管道礫石渣土排出不連貫，泥水倉內的渣土經常堵塞排泥管道，導致頂進施工中斷；并且頂管機挖掘面上方地面局部有泥漿從地縫冒出，導致泥漿損失嚴重，并造成環境污染，無法建立正常的泥漿循環，渣土無法順利排出；排出的破碎后的礫石粒徑均不大于20mm，小于正常二次破碎后的礫石粒徑。經現場調查分析，確定原因如下：

（1）初始頂進時調制的泥漿比重設為了1.2，加入的材料為粘土、膨潤土，配比為水：粘土：膨潤土：=8：2：1.5，分析判斷，在該比重下泥漿因無法形成有效泥膜來平衡掘進面的土壓力，所以導致相當一部分泥漿滲透進掘進面土體損失掉而無法回到泥漿儲存罐中。

（2）泥漿的流速較低，不足以排出正常頂進所產生的礫石渣土，導致渣土在泥水倉堆積并堵塞排泥管，泥漿因無法回到管路而從地面薄弱處冒出，刀盤扭矩也因此居高不下。

（3）排出的渣土礫石粒徑偏小，說明礫石有過破碎現象，即部分礫石破碎后無法及時進入排泥管而繼續在泥水倉內參與破碎，使得頂管機的部分破碎能力被浪費掉，同時還增大了刀盤扭矩，也從另一方面說明了頂管機還有進一步提高推進速度的可能。

所以，正是由于泥漿的比重和管道流速等參數不適合該工程段礫石層土質，才導致泥漿在管道中無法正常循環帶出渣土，從而導致了一系列問題的發生。

二、城市燃氣工程泥水平衡頂管施工工藝

1、場地平整、測量放線

根據現場情況，對施工范圍進行場地平整，在工作坑一側平整出一塊寬30m，長30m的施工場地。根據設計給定的控制樁位，用經緯儀放出穿越中心軸線，并定穿越中心樁，施工帶邊線樁，撒上白灰線。放線同時放出操作沉井坑與接收坑的位置和開挖邊線。保護好中心線上的標志木樁，以便按該樁測量、審核操作坑開挖深度和穿越準確度。

2、工作井

該工作井采用方形結構，長*寬=5*6米，深度為8米，壁厚50cm；根據設計圖紙的要求以及施工現場的實際，確定沉井采取分兩節制作、分兩次下沉和排水挖干、干封底的施工方案。

3、沉井分段下沉

首次下沉沉井澆筑后，開始首次下沉。沉井下沉必須由專人指揮。初沉采用人工配合機械下沉。初沉是沉井下沉最關鍵的工序。沉井重心又高，開挖若不均勻，就可能傾斜位移，沉井入土后，挖土應分層、均勻、對稱的進行，分層厚以30cm左右一層為宜。井內土面高差一般應控制在0.5m以內，為防止突沉，靠近刃腳處盡可能不掏土，發現沉井傾斜，應及時糾偏，如出現突沉，應分析原因，及時采取措施。

第二次下沉。第二次下沉在沉井最后澆筑后進行。沉井下沉過程中，在做好觀測、分析刃腳壓力變化、分析挖土深度與沉井下沉量的關系的基礎上，確定合理的開挖深度。沉井下沉至設計標高后，經觀測在8小時內累計下沉量不大于100mm，或沉降速率在規范允許范圍內時，即可進行沉井封底。沉井下沉至設計標高后按圖紙及規范要求進行封底。

4、頂管設備安裝就位

完成沉井作業后坑基進行測量找平，保證符合頂管系統軌道安裝的技術要求。工作坑處理完畢，用50t吊車將泥漿頂管設備以及其安裝軌道安裝就位，安裝過程中采用激光經緯儀及水準儀測量、校正軌道，以保證泥水平衡式頂管設備的中心線與設計管道的中心線絕對吻合，以保證施工精確度。

5、泥水平衡系統的安裝

根據現場的實際情況，將泥漿系統的泥漿輸送泵、泥漿排除泵、泥漿送排管、泥漿沉淀池、泥漿循環池分別按平面位置安裝就位。泥漿系統有二個作用：一是送走被挖掘機切削的渣土和平衡地下水。泥漿系統是由密封的管道組成，通過機頭循環，形成泥漿混合物，由排泥管送走，最后沉淀在地面上的泥漿池內，泥漿通過眾多的排泥泵被排出。二是在有地下水存在的地方，掘進機表面的壓力可以降低到小于水中的壓力。這樣避免了抽地下水的需要。

6、頂進系統的安裝與調試

該工程的頂進系統采用500噸液壓千斤頂系統，其頂進采用集中控制系統控制油壓來控制整個頂進系統。在頂進過程中，隨時要注意挖掘面是否穩定，要不時檢查泥水的濃度和相對密度是否正常，還要注意進排泥泵的流量及壓力是否正常。應防止排泥泵的排量過小而造成排泥管的淤泥和堵塞現象。在頂進過程中要不斷的利用激光經緯儀測量頂管的中心，確保與設計中心一致，如發現偏差超標，要及時進行糾偏，保證整個頂進過程的順利進行。

7、頂管進接收坑

頂管機進洞前洞口土體加固根據頂管進展情況，為保證掘進機能順利進入接收井，防止掘進機出洞后水土沿工具管與井圈之間的建筑空隙涌入接收井內，保證井內接頭能順利施工。掘進機進入接收井前的復核應測量頂管機所處的方位，是確認頂管狀態、保證掘進機以良好的狀態、準確無誤地進入接收井內。在接收井的接收點墻破壞后掘進機的進口應迅速、連續頂進管節，盡快縮短出洞時間。

8、設備吊裝拆除

當套管頂進至對面接收坑時，套管穿越完畢；將掘進機的機頭、泥漿平衡系統等設備利用吊車拆除工作坑及接收坑內的管道及設備；利用輸送水泵將管內的剩余泥漿清除，進行頂管的誤差測量。準備進行主管的穿越施工工作。

三、結束語

綜上所述，燃氣工程頂管施工技術經濟性與適用性都較為突出，經過實踐中的不斷探索和改進，燃氣工程頂管施工無論在技術上、頂管設備還是施工工藝上都愈加成熟和完善。這種技術不僅保證了工程質量，也保證了工程按期完成，同時，也節省了工程成本，值得在今后類似條件和情況下的燃氣工程中大力推廣和應用。

［1］許磊，易立新，劉永生.泥水平衡頂管施工中若干技術問題的探討［J］.資源環境與工程. 2008（S2）