污水管網工程中頂管施工技術的應用

尹海英 （湖南省資興市城市管理和綜合執法局，湖南 資興 423400）

污水管網聯網聯通項目建設直接關系著城市的排污效率和質量。城市化背景下，城市生活生產的污水總量急劇增加，這給城市排污工作帶來較大壓力，建設排污管道已經成為市政項目建設的重要內容。在市政污水管道施工中，除復雜地質環境外，一些重要建筑物也會對污水管道項目施工造成影響，基于此，有必要進行市政污水管道施工技術的全面優化，泥水平衡頂管施工是一種高效化的管道施工技術，其在復雜地質環境長距離管道施工中具有突出優勢，本文結合東江河兩岸污水管網聯網聯通工程建設實際，就泥水平衡頂管施工技術要點展開分析。

1 項目概況

東江河兩岸污水管網聯網聯通工程于2017 年11 月開工建設，管道東江河北岸蓮花路向東人行道鋪設，新建管道實現了D1200mm污水干管與2號污水提升泵站的有效連接。管道總長為581m，所用管道為三級鋼筋F型鋼承口混凝土管，采用橡膠圈進行止水。在施工中，由于工程地質條件復雜，從上往下包含了雜填土、細沙層、卵石土，項目開挖深度較大，同時施工受附近建筑物影響，對此，采用泥水平衡頂管施工技術進行建設施工，在施工中，嚴格控制泥水平衡頂管施工技術應用要點；本項目井點從ZW1～ZW9，其中ZW1～ZW8 采用沉井施工工藝，而ZW9 井采用倒掛井施工工藝，在施工前，所有井四周采取高壓旋噴樁，并采用攪拌樁進行井底止水處理。頂管完成后，對管道出入口封門處理，并進行工作井、接收井內砌筑和污水檢查，完成井口回填處理。泥水平衡頂管施工技術有效提升了本項目的施工進度，保證了污水管道項目施工質量。

2 泥水平衡頂管施工技術原理

作為一種較為常見的污水管道施工工藝，泥水平衡頂管施工技術會全斷面切削土體，然后通過泥水壓力作用，實現地下水及土壓力的平衡處理，最后通過泥漿輔助進行頂管施工。在施工中，工作人員首先會準備一定密度的泥水，采用這些泥水填滿頂管掘進機的泥水倉，其次對泥水倉進行加壓處理，使得泥和水壓力保持在平衡狀態，在頂進施工中，可以通過千斤頂推力使微型盾構機頭向前掘進，然后將管道安裝在始發井導軌上，并向土層頂進，最終使得管道安裝在設計位置上，完成頂管施工。

采用泥水平衡頂管法進行施工，應重點考慮三個方面的因素：一方面，應重視泥漿濃度調節，這是因為泥漿的濃度會對泥漿循環和盾構機的應用造成影響，對此應避免泥漿濃度過高或過低導致的凝結和散開問題。另一方面，在施工中，應重視工作井的布置，同時需對接收井的位置進行合理調節，確保其位置間距的規劃滿足設備應用需要，同時不會對附近的管線設施造成影響。此外，完成頂桿施工后，應做好工作井、接收井的管道連接處理，并嚴格檢查頂管沉降、偏差等內容，確保頂管施工質量。

3 泥水平衡頂管施工技術要點

3.1 做好工作坑處理

作為泥水平衡頂管施工技術應用的基礎，工作坑的處理對于后期頂管施工具有較大影響，在進行工作坑出洞口止水處理的同時，還應關注工作坑封底、頂進后背坑等問題的處理。東江河兩岸污水管網聯網聯通工程建設中，在工作出土管理中，工作井、接收井下沉出土及流沙外運10km，高壓旋噴樁及頂管項進時出泥漿及時外運，運距12km。在出洞口設置開馬頭門，通過該裝置完成工作坑止水處理。工作基坑處理中，配置鋼筋并預埋導管，完成固定地腳設置后，將地腳焊接在底板鋼筋網上，采用C25 混凝土進行澆筑施工。后背坑施工中，要求后背立面與頂管中線相互垂直，同時要求加強后背范圍的土地，可有效避免變形回彈問題的發生。

3.2 進行設備規范安裝

頂管施工依賴于較多的機械設備，在施工前，應進行這些設備的規范安裝，其安裝質量直接關系后期頂進的效率與質量。設備安裝要求包括：首先，制作完成工作坑底板后，應在工作坑內安裝設備，在實際安裝中應格外重視主頂油缸、支架、鋼后靠背、主頂油泵站等單元的安裝，并對安裝單元的性能參數進行調試。其次，針對泥水系統的安裝，應從管外單元和管內單元兩個部分進行安裝技術管理，就管外系統而言，應重視泥漿處理器、倒漿泵、排泥泵、水泥管等裝置規范、精準。而在管內單元安裝中，本項目以要求在每個鋼管頂進管底端兩側設置卡箍式接頭，接頭位置位于頂進管底端兩側，同時將電纜懸掛在水泥管側面，安裝止水裝置，并設置高度匹配的機頭。最后，在頂進中心線上安裝設備的測量系統，實現頂進與測量的同步作業。

3.3 精確實施頂力計算

要提升頂進設備的工作效率，保證排污管道的線形平整，在泥水平衡頂管施工中，還需進行頂力的有效計算。在施工中，探測獲得迎面頂力F1和頂進阻力F2兩個參數后，按照式（1）即可實現最大頂力F的有效計算[3]。

項目施工中，針對迎面頂力、頂進阻力的探測和計算，工作人員不僅需要考慮靜止土壓力系數K0，而且需系統分析管道外徑D 和改管道所在的土層密度γ，此外，除掘進機中心高度H0外，工作人員還需考慮摩擦阻力F、頂進長度L等參數，具體計算過程如式（2）所示。

3.4 嚴格進行泥漿管理

泥漿的管理和應用對于泥水平衡頂管施工質量具有較大影響。從作業過程來看，機頭刀盤發生切割作用時，會獲得一定的泥沙，在混合水之后，這些泥沙會轉化為泥漿，這些泥漿為頂管作業創造了有利條件。在泥漿管理中，首先要進行泥水濃度控制。泥水濃度管理不僅要考慮損失壓力，而且需要考慮地下水的壓力和重力加速度等因素。保證泥水濃度合理，加快泥水向土層的滲入速度，這有助于提升頂進的效率。同時在泥漿應用中，應避免因泥沙顆粒過大造成管道堵塞問題。針對這一問題，應通過泥水分離機進行泥沙的分離和沉淀處理。通常當泥餅的含水率小于5%時，則將其棄用，剩余的泥漿會通過回流作用轉移到調整箱中，通過黏度、密度的二次調整，有效滿足施工需要，為泥漿噴護創造有利條件。

3.5 施工過程檢測

泥水平衡頂管施工受周圍環境影響較大，尤其是地下水對于頂管施工具有深刻影響，同時，頂進設備的振動及管道的頂進又會對周圍環境造成影響，基于此，在項目施工中，應重視周圍環境的有效檢測。本項目建設中，重點進行地下水位檢測和周圍建筑物的沉降監測。在地下水位檢測中，本項目開挖深度較大，其中，所挖地區1m～2m 為雜填土，中部2m～6m 為細砂層，底部為卵石土。為減少地下水文環境對本項目施工的影響，施工人員應按照《基坑工程施工監測規程》的要求開展施工區域的水文環境監測，在實際檢測中，合理設置監測點位，同時針對檢測結果，實施排水處理，排水后，要求施工坑槽內無積水、淤泥和有機雜物，這不僅滿足了開槽埋管基坑、牽引井基坑的工作需要，而且為騎馬井基坑作業創造了有效環境。

4 泥水平衡頂管施工效果評估

結合本項目頂管施工情況來看，在復雜地區進行長距離的管道施工，泥水平衡頂管施工技術具有較為突出的技術優勢。一方面，在泥水平衡頂管施工模式下，土壓的平衡通過泥水平衡裝置完成，該裝置能使得管道處于主動和被動土壓之間，不僅保證了掌子面的穩定，而且有效地避免了頂管施工對周圍土體的干擾。

5 結語

合理使用泥水平衡頂管施工技術，能有效提升市政污水管道項目的施工質量。結合東江河兩岸污水管網聯網聯通工程建設實際可知，在市政污水管網項目建設中，工作人員只有系統認識到泥水平衡頂管施工技術的應用原理和優勢，并結合施工環境，加強施工過程各技術要點的綜合管理，才能有效提升泥水平衡頂管施工技術應用水平，促進市政污水管道建設工程的有序發展。