泥水平衡顶管技术在燃气施工中的应用

2016-03-16毛雪慧梅家权

环球市场 2016年10期

关键词：沉井砾石渣土

毛雪慧梅家权

河南亚伟市政工程有限公司

泥水平衡顶管技术在燃气施工中的应用

毛雪慧梅家权

河南亚伟市政工程有限公司

伴随越来越快的国际化大都市建设步伐，各类城市基础设施改造和建设力度也越来越大，其中不可避免地涉及到大量各类地下管线的铺设与改造。这些工程的实施，难免不会对地面环境造成影响。为了最大限度地减少这类影响，非开挖施工技术因其无需开挖面层即可完成地下管线的铺设，无论其在经济性还是适用性方面都较为突出。所以，该项技术近几年在城市燃气工程施工中得到了广泛的应用。

泥水平衡顶管技术；燃气施工

一、城市燃气工程泥水平衡顶管施工常见问题

在顶管机入洞后，当推进速度达到30mm/min时，扭矩维持在80%左右，管道内泥浆流速为l.5m/min，每推进lm泥浆损失量为2m3-2.5m3。施工时排泥管道砾石渣土排出不连贯，泥水仓内的渣土经常堵塞排泥管道，导致顶进施工中断；并且顶管机挖掘面上方地面局部有泥浆从地缝冒出，导致泥浆损失严重，并造成环境污染，无法建立正常的泥浆循环，渣土无法顺利排出；排出的破碎后的砾石粒径均不大于20mm，小于正常二次破碎后的砾石粒径。经现场调查分析，确定原因如下：

（1）初始顶进时调制的泥浆比重设为了1.2，加入的材料为粘土、膨润土，配比为水：粘土：膨润土：=8：2：1.5，分析判断，在该比重下泥浆因无法形成有效泥膜来平衡掘进面的土压力，所以导致相当一部分泥浆渗透进掘进面土体损失掉而无法回到泥浆储存罐中。

（2）泥浆的流速较低，不足以排出正常顶进所产生的砾石渣土，导致渣土在泥水仓堆积并堵塞排泥管，泥浆因无法回到管路而从地面薄弱处冒出，刀盘扭矩也因此居高不下。

（3）排出的渣土砾石粒径偏小，说明砾石有过破碎现象，即部分砾石破碎后无法及时进入排泥管而继续在泥水仓内参与破碎，使得顶管机的部分破碎能力被浪费掉，同时还增大了刀盘扭矩，也从另一方面说明了顶管机还有进一步提高推进速度的可能。

所以，正是由于泥浆的比重和管道流速等参数不适合该工程段砾石层土质，才导致泥浆在管道中无法正常循环带出渣土，从而导致了一系列问题的发生。

二、城市燃气工程泥水平衡顶管施工工艺

1、场地平整、测量放线

根据现场情况，对施工范围进行场地平整，在工作坑一侧平整出一块宽30m，长30m的施工场地。根据设计给定的控制桩位，用经纬仪放出穿越中心轴线，并定穿越中心桩，施工带边线桩，撒上白灰线。放线同时放出操作沉井坑与接收坑的位置和开挖边线。保护好中心线上的标志木桩，以便按该桩测量、审核操作坑开挖深度和穿越准确度。

2、工作井

该工作井采用方形结构，长*宽=5*6米，深度为8米，壁厚50cm；根据设计图纸的要求以及施工现场的实际，确定沉井采取分两节制作、分两次下沉和排水挖干、干封底的施工方案。

3、沉井分段下沉

首次下沉沉井浇筑后，开始首次下沉。沉井下沉必须由专人指挥。初沉采用人工配合机械下沉。初沉是沉井下沉最关键的工序。沉井重心又高，开挖若不均匀，就可能倾斜位移，沉井入土后，挖土应分层、均匀、对称的进行，分层厚以30cm左右一层为宜。井内土面高差一般应控制在0.5m以内，为防止突沉，靠近刃脚处尽可能不掏土，发现沉井倾斜，应及时纠偏，如出现突沉，应分析原因，及时采取措施。

第二次下沉。第二次下沉在沉井最后浇筑后进行。沉井下沉过程中，在做好观测、分析刃脚压力变化、分析挖土深度与沉井下沉量的关系的基础上，确定合理的开挖深度。沉井下沉至设计标高后，经观测在8小时内累计下沉量不大于100mm，或沉降速率在规范允许范围内时，即可进行沉井封底。沉井下沉至设计标高后按图纸及规范要求进行封底。

4、顶管设备安装就位

完成沉井作业后坑基进行测量找平，保证符合顶管系统轨道安装的技术要求。工作坑处理完毕，用50t吊车将泥浆顶管设备以及其安装轨道安装就位，安装过程中采用激光经纬仪及水准仪测量、校正轨道，以保证泥水平衡式顶管设备的中心线与设计管道的中心线绝对吻合，以保证施工精确度。

5、泥水平衡系统的安装

根据现场的实际情况，将泥浆系统的泥浆输送泵、泥浆排除泵、泥浆送排管、泥浆沉淀池、泥浆循环池分别按平面位置安装就位。泥浆系统有二个作用：一是送走被挖掘机切削的渣土和平衡地下水。泥浆系统是由密封的管道组成，通过机头循环，形成泥浆混合物，由排泥管送走，最后沉淀在地面上的泥浆池内，泥浆通过众多的排泥泵被排出。二是在有地下水存在的地方，掘进机表面的压力可以降低到小于水中的压力。这样避免了抽地下水的需要。

6、顶进系统的安装与调试

该工程的顶进系统采用500吨液压千斤顶系统，其顶进采用集中控制系统控制油压来控制整个顶进系统。在顶进过程中，随时要注意挖掘面是否稳定，要不时检查泥水的浓度和相对密度是否正常，还要注意进排泥泵的流量及压力是否正常。应防止排泥泵的排量过小而造成排泥管的淤泥和堵塞现象。在顶进过程中要不断的利用激光经纬仪测量顶管的中心，确保与设计中心一致，如发现偏差超标，要及时进行纠偏，保证整个顶进过程的顺利进行。

7、顶管进接收坑

顶管机进洞前洞口土体加固根据顶管进展情况，为保证掘进机能顺利进入接收井，防止掘进机出洞后水土沿工具管与井圈之间的建筑空隙涌入接收井内，保证井内接头能顺利施工。掘进机进入接收井前的复核应测量顶管机所处的方位，是确认顶管状态、保证掘进机以良好的状态、准确无误地进入接收井内。在接收井的接收点墙破坏后掘进机的进口应迅速、连续顶进管节，尽快缩短出洞时间。

8、设备吊装拆除

当套管顶进至对面接收坑时，套管穿越完毕；将掘进机的机头、泥浆平衡系统等设备利用吊车拆除工作坑及接收坑内的管道及设备；利用输送水泵将管内的剩余泥浆清除，进行顶管的误差测量。准备进行主管的穿越施工工作。