供水管道改造施工中水平顶管技术的应用研究

摘 要：针对某供水管道改造工程实际情况，对其包含测量放线、触变泥浆的配制与压浆方法、顶管进出洞、工具管进洞、纠偏在内的水平顶管技术实际应用进行深入分析，并通过实践总结得出技术合理可行，具有良好参考借鉴价值的结论。

关键词：供水管道改造；水平顶管

中图分类号：TU991.05 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）20-0112-02

在供水管道施工中，为保证施工质量，缩短工期，并减少大填大挖对周围既有建筑和自然环境造成的影响与破坏，往往要用到水平顶管技术，成为供水管道施工首选技术措施。

1 工程概况

某供水管道改造工程设计采用顶管技术，在此基础上进行明挖。其中，左支流顶管采用D1000与d1500III级混凝土F管，其长度为222m和1725m，D1020型钢管长度为49m，D1420型钢管长度为1060m，D1620型钢管长度为172m；右支流顶管采用d800III级混凝土F管，其长度为1463m。现围绕本工程实际情况，对其水平顶管技术具体应用做如下分析。

2 水平顶管技术应用

2.1 测量放线

在顶管工程中，测量为影响工程质量主要因素之一，其测量水平的高低对管道线形有直接影响，对顶管能够顺利贯通也有一定程度的影响，所以必须精心测量，保证测量结果的准确性。

（1）在顶管施工中对井位进行复核。

（2）工程测量主要包括两部分，分别为高程测量与左右偏差测量[1]。

（3）对于高程测量，其过程简单，将永久性水准通过引测施加到井边，对钢尺进行垂直吊，引测到井下，布置临时水准点，然后在管道中设置水准仪，在测量到标靶后，活出机头高程实际偏差。这一水准还能从机头测量得出，对于闭合差，按照二级水准进行控制。

（4）对于左右偏差的测量，在后座布置激光经纬仪，当通视条件达到要求时，通过对机头内标靶的观察即可确定左右偏差。

（5）以接收井的井间隙为依据，充分考虑土建施工中可能存在的误差，将管道内导线存在的测量误差限制在±25mm以内，将测回数确定为一个测回，在必要的条件下予以增加。

对顶管机具而言，它能进行纠偏，现场操作人员利用摄像系统对定位仪产生的光束进行观察，以此预测偏差，为方向的修正提供参考依据。操作人员在进行顶进时，计划线和顶管机偏差小于20mm，重要是要做好下列几点：

①制定合理可行的放样结果复核制度，同时完善相应的原始记录[2]。

②布置在工作井之后的仪器座，在顶进过程中不得变形与移位，做好定时复测的同时，进行相应的调整。

③在顶进纠偏过程中，应勤于测量和微调，将纠偏的角度控制在10′～20′范围内，同时不能超过1.4，在推进的初始阶段，方向为主顶油缸控制。基于此，除了要減慢一定推进速度，还应对油缸编组进行调整。

（6）顶程前，制定合理可行的坡度计划，为施工提供便利，将满足设计提出的坡度要求作为基本原则。

2.2 触变泥浆的配制与压浆方法

在长距离顶管过程中，对顶力进行控制的重点在于降低阻力，此时最为有效的措施即为注浆。通过注浆，能使管道周围的外壁产生润滑套，减小顶进过程中的阻力，而在注浆过程中应重视下列几点：

（1）选用触变泥浆，并对膨润土作必要的取样检测。其主要技术指标包括：动塑比、造浆率与失水量。

（2）管道上应预设压浆孔，孔位布置应对浆套形成有利。

（3）无论是膨润土的贮藏，还是浆液配制，都应按照供应商提出的要求进行，同时考虑相关技术规范，在条件允许的情况下进行相关试验，基本性能应达到以下要求：①膨润土含量为8%；②纯碱含量为0.4%；③以CMC与PHP为掺加药剂；④漏斗粘度为1′19′′2；⑤视粘度为21；⑥失水量为12.6mL；⑦终应力为80；⑧比重为1.048；⑨稳定性在0～0.001范围内。上述为常规配方，在有特殊要求时，应研制特定配方，减小阻力[3]。

（4）压浆方式主要考虑同步注浆，同时辅以补浆。顶进时，对不同推进段实际浆液形成状况进行经常性检查。

（5）注浆设备与管路都应稳定可靠，并且要有良好的耐压性与密封性。孔内布置单向阀，确保管外土不会发生倒灌，对注浆孔造成堵塞，对注浆效果产生影响。

（6）安排专人对注浆工艺负责，并要求质检员进行定期检查工作。

（7）以脉动作用相对较小的泵机为注浆泵，其流量要和顶进速度良好匹配。

（8）因顶管线路长度很大，在顶进时要穿过深厚土层，因此会产生很大阻力，无法达到理想注浆效果，需要进行全过程注浆施工。为避免全程压力产生较大偏差，应根据实际情况布置压浆站，以此有效增加注浆压力。

2.3 顶管进出洞

2.3.1 地基加固

顶管时，进出洞为重要工作，不仅地下水较为丰富，而且水压力很大，此时为避免泥水进入，保证机头在进出洞过程中的可靠性与安全性，可采用深层搅拌桩加固进出洞，以此防止坍塌等现象的发生。

2.3.2 出洞方案

在顶管设备完成安装与调试后，采用以下施工措施：

（1）将工具管推进到出洞口1m处停止。

（2）在井外管道范围内，从其中一侧不断向另外一侧进行搅拌桩施工，防治洞口打开以后泥水大量进入[4]。

（3）为避免掘进机出现较大振动，应布置延伸导轨，同时将机头和顶管刚性连接。

（4）对工具管进行推进，到洞口的止水圈可以起到应有的作用为止，待3～4h后，对静止土压力进行测量，根据现有的理论数据，确定相应的控制系数。

（5）对工具管进行不断推进，安装首节工具管以前，对导轨和工具实施刚性连接，防止在主顶发生缩回以后，因正面土压力导致工具管发生弹回。

2.4 工具管进洞

（1）在工具管推进到和井壁相距10cm时，结束推进施工。

（2）在能保证施工安全的基础上，凿出洞口，同时对内插的工字钢进行割除，并将工具管推进到接收井。

（3）不断进行推进，到满足设计要求为止，然后使钢筋混凝土管和工具管完全脱离。

（4）吊升工具管，清除井中的所有杂物，再将管道外壁和孔间封堵，安装出水管，管径按2cm控制，确保水可以从管内顺利流出，避免土体发生崩塌，使第一节管道发生沉降。

2.5 纠偏措施

（1）顶管轴线上有软硬复合式地质存在，不同土层的密度存在很大偏差，使机头前端受到迎面阻力，同时周围土压力无法保持平衡，若施工中不注意将使轴线产生偏差，必须做好纠偏。如果机头的倾斜角在10mm/m以上时，应立即停止顶进施工，使刀盘持续空转，待机头沉至要求的位置后继续进行顶进[5]。

（2）纠偏过程中，以光靶绝对误差为依据，并结合机头实际倾斜角进行有针对性的纠偏。在纠偏时，始终坚持勤测、微纠与少纠原则。纠偏油缸实际伸出的长度，其偏差不能大于25mm，通常每次纠偏不能超过0.5。若偏差小于1.2cm，同时机头走向是在不断减小这一偏差，应将倾斜角控制在±3mm/m以内。

（3）如果顶进路线上存在中心与高程偏差，则要先对较大的部分进行纠正。在对偏差进行纠正时，若偏差超过规定的控制范围，则要将前者停止，再对后者进行纠正。此外，頂进时，纠偏油缸必须保持伸出状态，避免机头因遇到硬物而完全卡死，而且即便处在不纠偏状态，其油缸也应该伸出20mm左右[6]。

3 结束语

综上所述，就目前而言，本改造工作已顺利完工，经检验，工程整体质量与各项技术指标都达到预期要求，说明以上水平顶管施工技术合理可行，具有良好的参考借鉴价值，既能保证质量，又能缩短工期，减少经济投入。

参考文献

[1]林秋太，燕宝红.水平顶管技术在岐山县城区供水管道改造施工中的应用[J].陕西水利，2016（3）：154～155.

[2]宋太全.顶管技术在市政给水管道施工中的运用[J].门窗，2014（11）：129～130.

[3]韩风庆.顶管技术在给水管道施工建设中的实际应用与施工技术[J].华夏地理，2015（6）：23～24.

[4]赵金玉.水平定向钻进技术与顶管技术在管网施工中的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2015，5（14）：21～22.

[5]龙甜甜.大口径供水管道施工中顶管技术的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2012（13）：20～21.

[6]王 梅，尹玉环.浅谈大口径自来水管道施工中顶管技术的选择[J].农家科技旬刊，2017（10）：23～24.

收稿日期：2018-5-29

作者简介：唐天麒（1983-），广西桂林资源人，工程师，本科，主要从事供水管道施工管理方面的工作。