泥水平衡機械頂管施工技術在市政截污工程中的應用初探

靳 楠

西安市第二市政工程公司，陜西西安 710054

當前城市在基礎設施方面的建設要求越來越高，城市地下管網因為其發展規模、鋪設、維護和更換等會很大程度上影響到城市人們的工作和生活，逐漸被人們用作衡量城市整體管理水平的一項重要指標。以往的挖槽埋管地下管線施工技術會很大程度上影響到城市交通和人們正常生活，增大城市交通壓力。泥水平衡機械頂管施工技術屬于一種新的地下管線施工技術，在不允許和不能開挖區域管道鋪設、更換和維修方面有著非常廣泛應用，比如，環境保護區、古跡保護區、建筑物、河流、鐵路等。隨著我國城市化進程的發展進步，泥水平衡機械頂管施工技術具有十分廣闊的發展前景，能夠產生巨大的社會效益和經濟效益，本文就此展開了研究分析。

1 泥水平衡機械頂管施工技術

1.1 泥水平衡機械頂管施工技術系統組成

泥水平衡機械頂管施工技術在實際應用中可分為以下八大部分：第一，泥水平衡機械頂管施工技術所使用的掘進機和相應操作系統；第二，進泥系統和排泥系統；第三，泥水處理系統，泥水成分不同，其處理方式也有明顯差異，比如，泥水中含砂量高，可選擇自然沉淀法處理系統；第四，主頂系統，可分為油缸、油泵、頂鐵等不同部件；第五，測量系統；第六，起吊系統，結合管材重量，選擇相應吊車，比如，鋼筋混凝土管材，長度在2m，可使用16t吊車吊裝；第七，供電系統，結合工程所使用的頂管設備和附屬設備型號，計算總用電功率，最終選擇400kW獨立變壓器，能夠滿足施工過程中對電力的需求；第八，附屬系統，包含洞口止水圈、基坑軌道等。

1.2 泥水平衡機械頂管施工技術應用優勢

第一，地層適應性，市政截污工程中泥水平衡機械頂管施工技術的應用，能夠使地下水位較高以及淤泥層不穩定等問題得到有效解決，利用切削刀盤等施工設備，不僅可以滿足無粘性土層中施工需要，同時還能實現對混合類地層的有效處理。

第二，對公共財產和現有設施的破壞和影響。市政截污工程存在流沙、淤泥等難題，同時管線埋設深度大，泥水平衡機械頂管施工技術的應用能夠實現對這些問題的有效解決，避免使用深度開槽法施工所引起的地層移動，使人員財產、道路以及公共設施安全得到有效保證。

第三，對公眾和環境的干擾。傳統開槽施工方式，不管在路基區域還是環境敏感區域施工，都被認為有干擾性和破壞性，尤其在交通量較大街道選擇開挖法施工，會產生非常嚴重的交通延誤、商業損失以及破壞。泥水平衡機械頂管施工技術在環境敏感區施工，具有非常明顯施工優勢。

第四，施工安全性。泥水平衡機械頂管施工過程中，施工人員在基坑內施工，相比于開挖法等施工技術，施工安全性明顯提高，另外，由于泥水平衡機械頂管施工技術不會對周圍環境產生過大影響，施工面積小，同樣會提高整個工程施工的安全性。

第五，施工質量。工程委托人員并不在意施工技術的選擇，僅看重施工成本、進度、質量、安全等，當前泥水平衡機械頂管施工技術發展成熟，能夠在不同施工條件下滿足委托人在施工質量、施工效率和施工成本方面要求。

第六，施工經濟效果。針對復雜地面以及埋設深度較淺區域，利用開挖法施工成本較低，但是如果對各個方面因素綜合分析考慮，利用開挖法施工會產生較高的施工費用，泥水平衡機械頂管施工技術的應用，施工經濟效果明顯更好。

2 泥水平衡機械頂管施工技術在市政截污工程中的應用

2.1 施工現場技術

第一，在完成交接樁的測量后，校測控制點、水準點、坐標點等，同時展開補樁和拴樁操作。第二，結合地質勘測部門提供的勘察資料，做好人員的組織，在施工現場展開實地勘察，根據管線的走向，做好施工現場材料堆放、交通、電源、排水等方面布置，保證其滿足工程項目建設需要。

2.2 材料、設備技術

第一，管材，本次施工選擇鋼筋混凝土管材，直徑2m，檢查管材的強度和外觀等需要滿足設計要求，同時還需要有試驗報告和出廠合格證等；第二，檢查橡膠圈、水泥、鋼套環等施工材料，保證其滿足使用要求；第三，機械設備，壓漿泵、液壓油泵、切削機械等相關設備進入施工現場后需要展開必要的檢測和驗收，保證其滿足技術安全要求。

2.3 施工過程中的技術

第一，糾偏測量和控制。本次工程項目施工使用JDB激光經緯儀，施工中激光經緯儀發出紅色激光束，照射在機尾光標格柵盤，利用視頻傳輸至操作臺，操作人員可隨時控制精度，保證頂管軸線控制精度滿足工程項目施工要求。

第二，觸變泥漿減阻。計算出頂力后，控制管體自重和頂進程度，最大限度減少頂進阻力，阻力的大小很大程度上受到土質因素影響，利用注漿方式能夠實現對阻力的有效控制，在管壁形成一層潤滑套，避免發生干摩擦，以此減少頂進阻力，為了更好地滿足這一目標，施工過程中可采取以下方式：（1）選擇性能優良的觸變泥漿材料，對膨潤土進行必要測試包含造漿率和失水率等指標，保證這些指標滿足施工要求；（2）管壁壓漿孔等位置的選擇需要幫助漿液形成環狀；（3）嚴格按照規范要求進行漿液的配置和攪拌；（4）壓漿過程中，主要選擇頂進同步注漿方式，同時還需要輔助補漿，注意各推進段漿液形成情況的檢查；（5）選擇可靠的管路和注漿設備，同時保證管道有良好的密封性和壓力；（6）注漿過程中必須要配備有專門的操作人員，同時質檢人員定期展開質量檢查。頂進過程中需要結合地下水、地面變形等因素對壓力和注漿量適當調整，做好注漿量的記錄，實現對底層損失的準確分析。

第三，管道頂進。做好管道頂進速度的控制，以5～10cm/min為宜，實際操作過程中，受到泥漿泵管連接、吊管、鋼套環安裝等因素影響，每天的頂進距離僅30～40m。

第四，沉降、位移的檢測和控制。這方面檢測和控制需要做好以下幾個工作：（1）對地質和環境展開詳細調查，提供準確詳細的地質縱剖詳圖，明確頂管沿線施工范圍不疼痛建筑物的結構和功能等，判斷與頂管管線相對位置；（2）控制地層移動的措施，頂進過程中做好地面沉降和移動的監測，結合監測結果，對密封圖壓艙壓力值進行適當的調整和優化，保證正面土體狀態良好，同時將人工控制方式與自動化控制方式相結合，保持最佳頂管頂推力和頂進速度等；（3）頂管外周空隙注漿，因為頂管工具和外徑之間存在一定的差異，會在管道外周形成空隙，需要及時進行外周空隙的糾正，利用壓注觸變泥漿方式實現對頂管空隙的有效填充；（4）操作人員需要注意觀察壓力表變化，做好推進速度等的調整，保持良好運行狀態，嚴禁盲目增加推進速度。

第五，現場意外情況的處理。具體有以下幾個方面：（1）地質存在有非常大變化，比如，地質突然變軟等，這方面變化可利用管道壓力表等方式判斷，如果地質突然變硬，需要適當降低頂進速度，如果地質突然變軟，則適當提高頂進速度；（2）地層中如果出現承壓水，適當增加頂進速度，同時控制送水量；（3）施工過程中如果有異常偏差等情況出現，必須要在偏差允許范圍內，做好偏差原因的分析，制定針對性的解決策略；（4）頂管機施工過程中如果碰到障礙物等，首先需要對機頭前土進行適當加固，之后利用爆破等方式，實現對障礙物的有效處理。

第六，泥水平衡頂管施工過程中還需要做好以下幾個方面問題的控制：（1）掘進停止后，還需要保持一定壓力，避免有漏水等情況出現；（2）掘進施工過程中需要做好地下水壓變化情況的觀察，采取針對性的解決策略，使挖掘面平衡狀態得到有效保證；（3）掘進施工過程中注意檢查泥水比重以及泥泵流量，避免有漏漿等問題出現。

3 結語

市政截污工程施工中，泥水平衡機械頂管施工技術的應用，與傳統開挖法、人工頂管等技術相比，存在明顯施工優勢，不會對周圍環境、建筑、交通、商業等產生過多影響，在工程項目施工中能夠發揮出更大的價值和作用，施工質量和施工進度可得到有效保證，施工成本低，具有非常廣闊應用和發展前景，未來泥水平衡機械頂管施工技術的應用范圍將會越來越廣泛。