泥水平衡頂管在市政排水管道施工中的應用研究

摘要：泥水平衡頂管作為一種非開挖技術，在穿越河流、道路、地下管線復雜等限制條件下的管道施工中得到廣泛應用。以某市政排水管道施工為例，結合項目實際情況，制訂科學的泥水平衡頂管施工方案，對泥水平衡頂管施工工藝進行研究，并針對頂管施工過程中常見的質量問題采取相應的管控措施。研究表明，在市政排水管道施工中應用泥水平衡頂管施工技術能保證施工質量，值得在同類工程中推廣和應用。

關鍵詞：市政排水管道""泥水平衡頂管""施工方案""質量控制

Research"on"the"Application"of"Mud-Water"Balanced"Pipe"Jacking"in"Municipal"Drainage"Pipeline"Construction

PENG"Zhongxiang

Shenzhen"Yuetong"Construction"Engineering"Co.，"Ltd.，"Shenzhen，"Guangdong"Province，"518000"China

Abstract："As"a"trenchless"technology，"mud-water"balanced"pipe"jacking"has"been"widely"used"in"pipeline"construction"under"the"restrictive"conditions"of"crossing"rivers，"roads"and"complex"underground"pipelines."Taking"the"construction"of"a"municipal"drainage"pipeline"as"an"example，"combining"with"the"actual"situation"of"the"project，"a"scientific"mud-water"balancednbsp;pipe"jacking"construction"scheme"is"formulated，"the"construction"technology"of"mud-water"balanced"pipe"jacking"is"studied，"and"corresponding"control"measures"are"taken"for"the"common"quality"problems"in"the"construction"process"of"pipe"jacking."The"research"has"shown"that"the"application"of"mud-water"balance"pipe"jacking"technology"in"the"construction"of"municipal"drainage"pipeline"can"guarantee"the"construction"quality，"and"it"is"worth"popularizing"and"applying"in"similar"projects.

Key"Words："Municipal"drainage"pipeline;"Mud-water"balanced"pipe"jacking;"Construction"scheme;""Quality"control

由于市政排水管道施工受特殊地理位置和地質條件的影響，施工場地受限，明挖施工方式存在一定的局限性[1]。為了降低對市政道路和周圍建筑的影響，保證施工質量，本文對頂管施工技術進行研究。泥水平衡頂管施工作為頂管施工中一種比較典型的施工技術，具有施工效率高、成本低、對環境影響小等特點，且具備較好的地層適應能力，應用范圍較為廣泛[2]。為此，本文依托某市政排水管道施工實踐，對泥水平衡頂管在市政排水管道施工中的應用進行如下研究。

1"工程概況

1.1"概況

擬建工程為某道路改造項目，位于深圳市光明區。本次道路改造基本沿舊路走向，現有道路基本與遠期規劃紅線走向一致，并根據地形擬合現有道路中心線，基本利用現有中央分隔帶，以及機動車道的寬度、輔道的寬度，對路口路段根據交通組織進行了局部優化。擬在道路兩側新建污水管道，管底埋深約5"m，管徑600"mm。污水管頂管施工采用泥水平衡頂管施工工藝。

1.2"工程地質水文條件

根據鉆探揭露，擬建場地地層結構自上而下為人工填土（Qml）、第四系全新統沼澤沉積層（Q4h）、第四系晚更新統沖洪積層（Q3al+pl）、第四系坡積層（Ｑdl）、第四系殘積層（Qel）、燕山晚期侵入巖（γ53）等，且場地內填土密實程度不均勻，在水平和垂直方向，其組成成分不均勻。現狀道路下填土層已完成自重固結，以稍密～中密為主；非現狀路面下填土層，結構以稍密為主。

擬建場地地下水主要來自于地表水和地下水。其中，地表水主要來自于道路沿線水庫與零星分布的水塘；地下水主要來自于上層滯水、孔隙潛水和基巖裂隙水。地下水水位較高，具微承壓性，對混凝土結構具有腐蝕性。

1.3"周邊管線情況

擬建工程施工區域位于城市主干道兩側內，由于頂管下穿城市主干道和輔路，道路下方管線密集。頂管施工前，應探明管線位置、走向和埋深，以防施工時對其造成損壞，引發安全事故。

2"泥水平衡頂管施工方案

綜合分析工程地質水文、周邊管線、施工需求等因素，擬建工程采用泥水平衡式頂管施工技術完成排水管道施工，頂管工作井和接收井采用沉井法施工，其中，頂管工作井設計規格為φ6"m，頂管接收井設計規格為φ3"m，管道材料為DN600"mm內襯PVC承插鋼筋混凝土Ⅲ級管，以保證開挖面土體的穩定性，避免發生垮塌現象。

根據上述工程地質水文條件可知，頂管穿越段有全風化、強風化、中風化巖層，因此，頂管設備選用具有破巖功能DN600型號的泥水平衡式微型頂管機，設備參數如表1所示，以滿足破巖頂進和排渣要求，可有效避免排泥管堵塞，保證頂管施工效果。

3"泥水平衡頂管施工要點

3.1"頂管工作井施工

本工程頂管工作井采用鋼筋混凝土結構的矩形井。現場就地對工作井的井壁進行澆筑，澆筑混凝土強度等級為C30，抗滲等級S6，鋼筋型號為HPB300和HRB400，鋼筋保護層厚度40"mm，采用沉井法施工。在沉井施工前，先對地下管線進行詳細探測并采取相應的保護措施。根據井高，采用分次制作、一次下沉的施工工藝。在施工過程中，遇滲透性較強的粗砂層時，應在工作井預留洞口采用法蘭套管進行止水。待達到設計標高后，及時封底并澆筑鋼筋混凝土底板。

3.2"工作井導軌安裝

采用型號為DN600泥水平衡式微型頂管機進行排水管道頂管施工。工作井導軌安裝是保證頂管機順利施工的基礎。在安裝前，根據導軌中心線、導軌頂面標高等，確定并校正導軌中心位置，利用測量儀器監控，允許軸線偏差3"mm左右、兩軌內距偏差±2"mm，以提高導軌安裝的精度。待工作井導軌安裝完成后，還應在預留洞內安裝副導軌，且軸線高程與主導軌保持一致，防止頂管機機頭進洞后發生低頭現象，從而保證頂管施工效果。

3.3"頂進施工

3.3.1"始發頂進施工

在洞圈內的豎井結構全部破除后，應立即開始頂進施工。由于始發洞門預埋鋼環和機殼間存在15"cm的間隙，頂管機頭始發時容易引起水土流失，嚴重時會導致地面沉降，造成地下管線損壞，因此，必須采取相應的措施，確保頂管機頭始發安全，如掘進前檢查系統的完好性、根據始發地層情況調制泥漿等。

3.3.2"頂進參數設置

在泥水平衡頂管施工中，頂進施工是其關鍵環節。"在頂管設備實際入洞前，應注意調整頂管掘進參數，判斷其是否滿足施工需求。因此，必須結合現場環境、地質條件、頂管設備性能等合理設置頂進參數，具體如表2所示。

3.3.3"入洞控制

在入洞前，應先加強施工監測并檢查端墻情況，必要時，采取相應措施，以保障端糟結構安全與前方土體穩定。根據本工程特點，設計每4節管布設1節注漿管，依次調整注漿孔的位置，確保每個方向都能注漿潤滑，同時還應合理確定注漿量及注入壓力，使其滿足施工需求[3]。結合本工程具體情況，選用具有一定比重黏土成分的優質觸變泥漿，泥漿性能控制標準如表3所示。

根據管道周圍空隙的大小與周圍土層的特征，根據相關公式，計算DN600頂管段每米注漿量V＝[3.14×（0.8/2）2-3.14×（0.6/2）2]×1＝0.2198"m3。在施工中，注漿量還可根據施工現場土質、頂管頂進、地面沉降情況等進行適當調整。根據本工程的管道深度H和土的天然重度γ，確定注漿壓力為0.53～0.80"MPa，實現泥漿壓力平衡，保證泥水平衡頂管施工效果。在注漿前，應先將泥漿攪拌均勻，然后灌入儲漿罐內靜置24"h，再對泥漿的比重、黏度等性能參數進行檢驗，確保性能滿足施工要求。

4"泥水平衡頂管施工過程的質量管控

4.1"不良地質處理

4.1.1"孤石地質處理

當頂管施工遇孤石、頂管機頂進過程中無法頂進時，應及時采取處理措施，以保證施工質量。（1）在地面具備條件時，從地面鉆孔預裂爆破、沖孔清除；（2）遇孤石群，首先應向土倉加氣壓，然后在掘進時采用低轉速、低扭矩和低推力謹慎前進；（3）遇到地勘未探明孤石時，采取地面鉆孔靜爆預裂處理。

4.1.2"軟硬不均及硬巖地層處理

頂管穿越軟硬不均與硬巖地層時，需控制頂管自身的各項掘進參數，控制好頂管推進速度和姿態，保持推進速度的恒定和穩定。加強同步注漿和二次注漿，采取信息化施工，加強建構筑物的監控量測，信息及時反饋，嚴格控制沉降和位移，確保頂管順利掘進通過。

4.2"測量與糾偏

測量是頂管施工階段非常重要的一項工作。在頂進施工時，應遵循“勤頂勤測、隨時校正”的原則進行測量，不能出現少測和漏測。采用全站儀和激光經緯儀進行測量，并在頂管機頭部布設三維坐標控制點。在頂管機下管前和下管開頂后各需要測量1次，保證頂進施工質量。在正常頂進時，測量頻率為每頂進30"cm/次，最后整體頂進1"m后需要復測一次。測量完成后，根據儀器測量讀數，經精確計算得出頂進參數，包括頂管轉角、頂管中心方向偏差值、頂管坡度、頂管中心高程等，為調整頂管機施工參數提供依據[4]。

在測量時也要伴隨著糾偏工作，按照“增加糾偏頻率、減小糾偏幅度”原則，隨測隨糾。為確保管道入土的位置不出現偏差，在頂進第一節管時應立即進行糾偏，保持測量間隔不超過50"cm；在正常頂進段，保持測量間隔不宜超過100"cm，糾偏隨著測量進行。在糾偏時，應逐步將已頂好的管道復位，避免猛糾硬調，以防產生相反的結果。

4.3"控制泥水管內沉淀和堵塞

在頂進施工中，如果泥水管內部發生沉淀、堵塞等現象，則會阻礙頂管機的順利推進，進而影響頂管施工質量[5]。針對不同原因，應采取有效處理措施：（1）如果排泥泵達不到所需的流量要求時，則應該更換泥泵；2）如果頂進施工段存在含水量小的黏土地質情況時，應減小刀盤厚度，并適當加大送水量，以降低管內沉淀和堵塞。

5"結語

綜上所述，在市政排水工程中應用泥水平衡頂管施工工藝不僅能確保工程的順利開展，還能減少對周邊環境的破壞。為此，本文結合具體工程實踐，合理進行頂管設備選型，對泥水平衡式頂管施工工藝進行分析；并結合實際情況，針對施工中比較常見的質量問題制訂相應的處理措施，做好質量通病防治，以保證泥水平衡頂管施工效果。

參考文獻

[1]劉俊奇，梁小軍，張峻偉.渣漿轉換過濾泵送系統在土壓平衡頂管施工中的應用[J].公路，2021，66（1）：390-394.

[2]秦林，郝欣，汪林.頂管技術在地下空間中小型管道施工中的應用[J].現代隧道技術，2022，59（S2）：228-233.

[3]張勇，鄧力銘，周田園.泥水平衡式頂管施工技術在排水管道施工中的應用[J].四川水泥，2023（10）：230-232.

[4]楊開放，韓治，牟雨龍，等.城鎮市政道路下泥水平衡式頂管機施工質量控制[J].中國新技術新產品，2022（12）：115-117.

[5]堅洪坤.泥水平衡法頂管在市政工程施工中的應用[J].工程技術研究，2024（3）：74-76.