泥水平衡頂管施工在污水管網中的應用

曾清河 （泉州市排水管理中心，福建 泉州 362000）

1 引言

泥水平衡頂管施工技術能夠在不開挖或減少開挖次數的基礎上，完成管道埋設。其主要指利用施工設備的頂力，減少管道與土壤之間的摩擦，從而實現將管道依次頂入土中。具體施工原理：通過主頂油缸、中繼間等，將工具管等工具推進至接收坑內。管道則緊隨在工具管等設備的后方，并埋設在兩井之間。

2 工程概述

本工程頂管從泉秀路與云鹿路交叉口處的污水管道起，沿云鹿路東側車行道下，至寶洲路與豐海路交叉口。銜接豐海路污水管道，沿寶洲路南側車行道下，至寶洲路與坪山路路口頂管工作井止，全長約1489m。施工現場處于繁華地段，如果采用開挖施工法，不僅將對城市地貌產生嚴重影響，延長工期，而且還會造成交通堵塞，給周圍群眾帶來不便。因此，為避免對城市環境、群眾以及交通產生影響，本工程決定大部分環節采取非開挖泥水平衡頂管施工方法，小部分環節采取開挖施工方法。

實際施工中，管材將選取鋼筋混凝土鋼承口管、橡膠圈接口、DN800 管徑，其施工段長度為1489m；開槽埋管將采用HDPE 塑料排水管、電熱熔或熱熔帶接口、DN400 管徑，施工段長度為49m；沉井支護采用高壓旋噴柱。

3 泥水平衡法頂管頂進設備布置

3.1 頂進系統

在工作井的主頂裝置中，共存有兩只千斤頂。主頂千斤頂為單沖程千斤頂，總行程為2.5m，每只頂力為4000kN，總頂力為8000kN，如下圖所示。在實際施工中，施工人員需注意控制油壓。不同油缸分別具有與其匹配的獨立油路控制系統，該系統能夠根據施工需求，對主頂裝置進行調整，從而實現輔助糾偏。

頂進設備布置圖

3.2 通風系統

在長距離、較深的頂管施工中，通風具有重要地位，其可對施工人員健康產生直接影響。因此為實現良好通風，本工程將利用凈化裝置對含氧量較高的空氣進行處理，并通過空氣壓縮系統，將其送至工具頭頂部。而針對抽風，本工程將在距離工具頭12m ～15m 的位置安裝抽出式軸流風機，并在其中間區域設置力軸流風機，從而實現渾濁空氣的排放。

3.3 通訊系統

針對管內與工作面現場通訊，本工程將采用對講機以及HE 系列的自動電話總機，并利用程控電話機為雙方建立穩定聯系。

3.4 供電系統

為解決工程臨時用電負荷變化較大的問題、滿足工作井以及頂管需求，所以本工程計劃向附近單位借用150kW 的臨時用電。并額外配備一臺180kW 的環保低噪音型發電機，備用導線選擇截面為75mm的BX型導線。部分臨時電路敷設照明為220V，并依照“三相五線制”架設臨時動力線。

4 泥水平衡頂管施工技術方案

4.1 頂管施工工藝流程

①對高程與軸線進行測量；

②挖掘頂管工作井、設置頂進后背，并謹慎安裝輔頂管導軌；

③嚴格安裝止水圈、割除洞口；

④安裝并調試主頂工作站；

⑤開動挖掘機頭刀盤，將挖掘機頭以及先導管頂入后，依次運出多余泥土；

⑥下管，安裝管節，并利用頂鐵將管材頂進土體；

⑦在安裝下管的同時，檢測其是否正常推進，并確保掘進機能夠順利推進

至接收井。

4.2 測量系統

首先，本工程將建立控制點。工作井與接收井施工結束后，進行測量放線工作時，施工人員將參照其穿墻孔與接收孔的實際坐標，并在確定管道頂進軸線后，將其投放至測量平臺與井壁。在測量控制網建成于工作井四周時，其將定期對控制點進行復核。其次，管道施工測量。本工程將利用高精度全站儀系統對施工管道進行測量，并將平臺設置在頂管后座處、測量光靶安裝在工具頭尾部。在實際測量過程中，全站儀系統將對測量光靶位置直接進行測量，并通過傾斜儀分析掘進機機頭的實際情況。最后，測量校核。全站儀系統的測量精準度極易受到頂管距離的影響，造成該種現象的主要原因如下：①后視點與測量儀器之間的距離較近，但前視點距離則較遠，因此短邊控制長邊的現象出現，從而導致精準度降低；②頂管內部空氣濕度較高，導致激光束出現抖動，從而對精準度產生影響。

4.3 工作井土方開挖

工作井土方開挖需與機械、人工開挖法進行結合。在開挖前，有關人員需謹慎進行定位放線工作，并明確地下管線實際走向以及埋深。此外，本工程將選派專人負責地下管線的監護工作，以此對地下管線安全提供保障作用。在實際施工中，施工人員將采取由上至下逐層開挖法，并在嚴格遵循相關原則的基礎上，首先開挖上層土體。依照相關標準，工作井旁不允許堆積廢土，不允許存放材料、機械設備以及水泥罐等。基槽邊外部荷載必須低于15kPa，且不允許出現流水現象，避免水流滲入基槽，對邊坡穩定性產生影響。在工作井挖掘支護工作完成后，應立即開展鋼板圍擋工作，并在其周圍設置安全警示標志。

4.4 工作井支護設置

井壁支護處理在施工中具有重要地位，其能夠有效防止工作井坡面坍塌。針對該點，施工人員應選取20mm 厚木板進行支撐，并滿鋪設置。若土質極易坍塌，或受到場地等因素的限制，難以大程度開挖，施工人員即可采取澆筑護壁等措施，以此為工作井順利施工提供保障作用。

4.5 工作井排水

根據相關標準，工作井內不允許出現水流，若出現少量地下水時，施工人員需在井內四周筑起寬0.3m，高0.4m 的土埂用來攔截地下水、在井內挖掘出0.3m×0.3m 的邊溝，將水流以3‰的坡率引往集水坑，并及時用Φ50 口徑污水泵將其排出，避免其浸泡邊坡，對作業產生影響。

4.6 工作井底板設置

在底板混凝土墊層的澆筑過程中，施工人員應確保井底面平整；清除浮泥，避免封底混凝土中滲入雜質；混凝土面的泥污必須及時清除；底板墊層混凝土強度為C30，厚度為500mm，混凝土抗滲等級S6。

4.7 工作井后基座設置

在該工程中，施工人員需確保后座墻強度，并在完成后，為其加墊20mm的厚鋼板，以此滿足頂管的最大頂力。

5 頂管施工質量保證措施

①后座必須緊貼后座支墩，并與頂管軸線垂直；

②嚴格安裝頂進油缸；

③嚴格控制導軌軸線與頂面位置；

④嚴格檢修工具管、調試及止水試驗；

⑤做好穿墻準備工作、確保機械調試程度、做好防滲水工作；

⑥加強測量工作效率與質量；做到隨偏隨糾，小角度糾偏的原則連續糾偏頂進；

⑦觸變泥漿的壓送工作必須與頂進同時進行；嚴格控制泥漿比例，并根據不同土質條件進行調整；在管段上進行補漿，確保泥漿減阻質量；

⑧謹慎布置管道內設備與管路，必要情況下，應采取單邊配壓重的方法進行糾扭；

⑨做好詳細記錄，確保數據精確，為分析、掌握頂進情況、管理人員下達決策提供可靠依據；

⑩工程技術人員必須跟班值勤，確保每班至少有一名工程技術人員在崗，避免施工中出現的問題得不到及時解決。

6 結語

總之，在科學技術不斷發展的背景下，頂管施工方法已從人工作業發展至機械作業，該種作業方式不僅能夠顯著提升施工效率，而且能夠對人員安全提供保障作用。在此其中，常見的平衡理論有氣壓、土壓以及泥水，其已成為目前市政行業頂管施工的主流方式。因此，施工單位在工程中應盡量使用該種施工方法，使得城市地貌得到保護，工程項目才能避免對群眾生活產生影響。