泥水平衡机械顶管施工技术在市政截污工程中的应用初探

靳 楠

西安市第二市政工程公司，陕西西安 710054

当前城市在基础设施方面的建设要求越来越高，城市地下管网因为其发展规模、铺设、维护和更换等会很大程度上影响到城市人们的工作和生活，逐渐被人们用作衡量城市整体管理水平的一项重要指标。以往的挖槽埋管地下管线施工技术会很大程度上影响到城市交通和人们正常生活，增大城市交通压力。泥水平衡机械顶管施工技术属于一种新的地下管线施工技术，在不允许和不能开挖区域管道铺设、更换和维修方面有着非常广泛应用，比如，环境保护区、古迹保护区、建筑物、河流、铁路等。随着我国城市化进程的发展进步，泥水平衡机械顶管施工技术具有十分广阔的发展前景，能够产生巨大的社会效益和经济效益，本文就此展开了研究分析。

1 泥水平衡机械顶管施工技术

1.1 泥水平衡机械顶管施工技术系统组成

泥水平衡机械顶管施工技术在实际应用中可分为以下八大部分：第一，泥水平衡机械顶管施工技术所使用的掘进机和相应操作系统；第二，进泥系统和排泥系统；第三，泥水处理系统，泥水成分不同，其处理方式也有明显差异，比如，泥水中含砂量高，可选择自然沉淀法处理系统；第四，主顶系统，可分为油缸、油泵、顶铁等不同部件；第五，测量系统；第六，起吊系统，结合管材重量，选择相应吊车，比如，钢筋混凝土管材，长度在2m，可使用16t吊车吊装；第七，供电系统，结合工程所使用的顶管设备和附属设备型号，计算总用电功率，最终选择400kW独立变压器，能够满足施工过程中对电力的需求；第八，附属系统，包含洞口止水圈、基坑轨道等。

1.2 泥水平衡机械顶管施工技术应用优势

第一，地层适应性，市政截污工程中泥水平衡机械顶管施工技术的应用，能够使地下水位较高以及淤泥层不稳定等问题得到有效解决，利用切削刀盘等施工设备，不仅可以满足无粘性土层中施工需要，同时还能实现对混合类地层的有效处理。

第二，对公共财产和现有设施的破坏和影响。市政截污工程存在流沙、淤泥等难题，同时管线埋设深度大，泥水平衡机械顶管施工技术的应用能够实现对这些问题的有效解决，避免使用深度开槽法施工所引起的地层移动，使人员财产、道路以及公共设施安全得到有效保证。

第三，对公众和环境的干扰。传统开槽施工方式，不管在路基区域还是环境敏感区域施工，都被认为有干扰性和破坏性，尤其在交通量较大街道选择开挖法施工，会产生非常严重的交通延误、商业损失以及破坏。泥水平衡机械顶管施工技术在环境敏感区施工，具有非常明显施工优势。

第四，施工安全性。泥水平衡机械顶管施工过程中，施工人员在基坑内施工，相比于开挖法等施工技术，施工安全性明显提高，另外，由于泥水平衡机械顶管施工技术不会对周围环境产生过大影响，施工面积小，同样会提高整个工程施工的安全性。

第五，施工质量。工程委托人员并不在意施工技术的选择，仅看重施工成本、进度、质量、安全等，当前泥水平衡机械顶管施工技术发展成熟，能够在不同施工条件下满足委托人在施工质量、施工效率和施工成本方面要求。

第六，施工经济效果。针对复杂地面以及埋设深度较浅区域，利用开挖法施工成本较低，但是如果对各个方面因素综合分析考虑，利用开挖法施工会产生较高的施工费用，泥水平衡机械顶管施工技术的应用，施工经济效果明显更好。

2 泥水平衡机械顶管施工技术在市政截污工程中的应用

2.1 施工现场技术

第一，在完成交接桩的测量后，校测控制点、水准点、坐标点等，同时展开补桩和拴桩操作。第二，结合地质勘测部门提供的勘察资料，做好人员的组织，在施工现场展开实地勘察，根据管线的走向，做好施工现场材料堆放、交通、电源、排水等方面布置，保证其满足工程项目建设需要。

2.2 材料、设备技术

第一，管材，本次施工选择钢筋混凝土管材，直径2m，检查管材的强度和外观等需要满足设计要求，同时还需要有试验报告和出厂合格证等；第二，检查橡胶圈、水泥、钢套环等施工材料，保证其满足使用要求；第三，机械设备，压浆泵、液压油泵、切削机械等相关设备进入施工现场后需要展开必要的检测和验收，保证其满足技术安全要求。

2.3 施工过程中的技术

第一，纠偏测量和控制。本次工程项目施工使用JDB激光经纬仪，施工中激光经纬仪发出红色激光束，照射在机尾光标格栅盘，利用视频传输至操作台，操作人员可随时控制精度，保证顶管轴线控制精度满足工程项目施工要求。

第二，触变泥浆减阻。计算出顶力后，控制管体自重和顶进程度，最大限度减少顶进阻力，阻力的大小很大程度上受到土质因素影响，利用注浆方式能够实现对阻力的有效控制，在管壁形成一层润滑套，避免发生干摩擦，以此减少顶进阻力，为了更好地满足这一目标，施工过程中可采取以下方式：（1）选择性能优良的触变泥浆材料，对膨润土进行必要测试包含造浆率和失水率等指标，保证这些指标满足施工要求；（2）管壁压浆孔等位置的选择需要帮助浆液形成环状；（3）严格按照规范要求进行浆液的配置和搅拌；（4）压浆过程中，主要选择顶进同步注浆方式，同时还需要辅助补浆，注意各推进段浆液形成情况的检查；（5）选择可靠的管路和注浆设备，同时保证管道有良好的密封性和压力；（6）注浆过程中必须要配备有专门的操作人员，同时质检人员定期展开质量检查。顶进过程中需要结合地下水、地面变形等因素对压力和注浆量适当调整，做好注浆量的记录，实现对底层损失的准确分析。

第三，管道顶进。做好管道顶进速度的控制，以5～10cm/min为宜，实际操作过程中，受到泥浆泵管连接、吊管、钢套环安装等因素影响，每天的顶进距离仅30～40m。

第四，沉降、位移的检测和控制。这方面检测和控制需要做好以下几个工作：（1）对地质和环境展开详细调查，提供准确详细的地质纵剖详图，明确顶管沿线施工范围不疼痛建筑物的结构和功能等，判断与顶管管线相对位置；（2）控制地层移动的措施，顶进过程中做好地面沉降和移动的监测，结合监测结果，对密封图压舱压力值进行适当的调整和优化，保证正面土体状态良好，同时将人工控制方式与自动化控制方式相结合，保持最佳顶管顶推力和顶进速度等；（3）顶管外周空隙注浆，因为顶管工具和外径之间存在一定的差异，会在管道外周形成空隙，需要及时进行外周空隙的纠正，利用压注触变泥浆方式实现对顶管空隙的有效填充；（4）操作人员需要注意观察压力表变化，做好推进速度等的调整，保持良好运行状态，严禁盲目增加推进速度。

第五，现场意外情况的处理。具体有以下几个方面：（1）地质存在有非常大变化，比如，地质突然变软等，这方面变化可利用管道压力表等方式判断，如果地质突然变硬，需要适当降低顶进速度，如果地质突然变软，则适当提高顶进速度；（2）地层中如果出现承压水，适当增加顶进速度，同时控制送水量；（3）施工过程中如果有异常偏差等情况出现，必须要在偏差允许范围内，做好偏差原因的分析，制定针对性的解决策略；（4）顶管机施工过程中如果碰到障碍物等，首先需要对机头前土进行适当加固，之后利用爆破等方式，实现对障碍物的有效处理。

第六，泥水平衡顶管施工过程中还需要做好以下几个方面问题的控制：（1）掘进停止后，还需要保持一定压力，避免有漏水等情况出现；（2）掘进施工过程中需要做好地下水压变化情况的观察，采取针对性的解决策略，使挖掘面平衡状态得到有效保证；（3）掘进施工过程中注意检查泥水比重以及泥泵流量，避免有漏浆等问题出现。

3 结语

市政截污工程施工中，泥水平衡机械顶管施工技术的应用，与传统开挖法、人工顶管等技术相比，存在明显施工优势，不会对周围环境、建筑、交通、商业等产生过多影响，在工程项目施工中能够发挥出更大的价值和作用，施工质量和施工进度可得到有效保证，施工成本低，具有非常广阔应用和发展前景，未来泥水平衡机械顶管施工技术的应用范围将会越来越广泛。