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摘要：泥水平衡顶管是管道穿越的一种，其施工操作简便效果显著且能够适用于地质环境较复杂的区域，在遇到既有管线错综复杂周围作业空间狭小时在社会效益和经济效益两方面具有普遍的优越性，可解决目前随处可见的管网开挖掘路混乱现象，因此，我认为在以后的管线建设中需要积极推广使用顶管施工技术，结合本人工作实践，本文介绍了泥水平衡技术在顶管施工的技术特点、施工要点和注意事项，在市政公用管线工程中对顶管施工技术进行了分析，总结了该技术的优点，希望具备参考借鉴作用。
关键词：市政公用管线；泥水平衡顶管；顶进；测量；施工技术
引言
随着国家对节约能源和环境保护要求越来越高，许多原可单独供能的生产方式现已基本取消，西虹桥商务区能源管道建设项目是属于虹桥区域集中供能的项目，在区域内集中设置三座冷热能源供给站，在能源站与用能地块之间设置一次能源管网，实现集中供能。供能区域面积大范围广，管道路由经过已建和待建道路、河流、绿化、桥梁。埋地管道的施工方式选择，对道路的使用性能密切相关，同时对周边居民生活有较大影响。泥水平衡法顶管工艺利用循环中的泥水工作压力来平衡土体挤压与地下水的技术，即使在地下水压力较高的路段也可使用，长距离顶进施工优势更加明显，在工作中施工作业单位要按照工艺的要求进行严格操作便可以保证管网以后的运行质量，获得较高的社会效益和经济效益。
1、工程案例
西虹桥商务区能源管道建设项目，施工内容为两管制的空调水冷热源供水管道，自然埋地无补偿敷设，涉河段通过桥体盖梁伸出端做为支座架空敷设。位于蟠和路会涵路路段的管道，经现场复核，存在两根DN500燃气管道，工作压力分别为0.8MPa和0.4MPa（见图一），管材均为Q235，管顶标高为3.19，与设计的待建DN900供能管道相交标高上产生冲突，此处道路为中建八局施工需在9月通车，目前正进行路基施工，工期紧张。如将供能管道上翻标高提高并按规范保持与燃气管道15cm的最小净距要求，能源管道覆土将严重不足，只有局部提高市政道路标高来满足覆土，同时要增加排气井和泄水井，但现有道路与周边开发地块同步实施，室外总体标高已经确定，无法更改；如改为支护开挖降低管道埋深以调整与燃气管的碰撞，则在施工过程中需将沟槽开挖范围内的两根DN500燃气管采用暴露吊管保护等措施，由于保护措施安全隐患较大，且周边地下管线较多（DN500燃气管、DN1000雨水管、DN400污水管、燃气井、电力井等），支护开挖施工难度也很大，最终确定采用泥水平衡顶管非开挖方案，顶管长度180m，双洞洞径均为1500mm中心净距2300mm，钢筋砼套管管径1350mm，管道中心标高-1.05m，自然地面标高4.8m，确保施工中既有燃气管线安全可靠运行。
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图一 会涵路蟠和路管道平面设计图
2、泥水平衡顶管在市政大口径管线遇管网复杂区域的技术分析
2.1施工原理
泥水平衡顶管的顶进原理是利用顶管掘进机在预制工作井中将主顶油缸向前推到止水圈，然后一直利用电动机供能机头刀盘旋转将土块、碎石切削成细小集料，与泥水仓中的泥浆相互融合，再由潜污泵经过排泥管泵至地面预制泥浆箱，持续循环作业，机头不断向前顶进，预制涵管一节一节相应的进入洞中，随着顶进注浆工作一并进行，保证涵管与洞体之间的孔隙全部填筑密实，直至顶进完成到达接收井。
2.2顶管施工的特点
可以定向非开挖，不对面层进行挖掘，就可以将地下管网送入相应的地面建筑与其他管线、河流、道路、铁路等障碍物之间，与明挖敷设技术比较，可以节省许多施工成本缩短工期，顶管在工作中不会产生较多影响环境的污染，属于高效节能的一项技术，噪声小、扬尘可控，对城区的交通基本不产生影响，有效降低工程前期费用。
2.3泥水平衡施工流程
围护桩和井体结构施工；地面顶管机零部件安装：电力一级箱设置和电力保证、吊装及其他零部件、泥水循环系统制作，安全围栏加工安装、现场布置标识标牌；顶管机井内安装调试、出洞准备同时调制注浆材料；顶管机出洞；进排泥系统调试；顶铁管道初始顶进（泥水管理及记录，位移偏差复测）；顶管机顶进；运行泥浆系统；标高和行进方向偏差修复；安装套管；最后顶管机进洞、取机头、拆除泥水管路及其他设备。
2.4施工测量定线
建设单位向施工单位移交勘察单位的桩号和测量控制点，我们据此引测，保证现场通视，尽量使用交汇法测量，将工作井和接收井的孔洞中心引至井壁，利用这两个井壁点做前后视并延长至工作井后部定出第三点，保证三点同轴线，再测出井底基座上控制点，置仪器于此点抄平固定后视井壁点即可定出轴线；如不通视则可根据导线法及平移法测定出轴线。根据图纸方案的要求测量工作井的位置和标高，并进行工作桩的预埋，确定其开挖范围和深度。
2.5工作井施工
顶管的工作井采用常规做法：高压旋喷桩做止水帷幕，拉森钢板桩型钢做基坑支护，基坑底以下3米采用压密注浆进行土体加固。钢板桩长12米，密咬排列。基坑内支撑采用H500*300*11*18型钢支撑，设置水平支撑两道，保证基坑侧向刚度。高压旋喷桩加入的材料为PO.42.5强度等级普硅水泥，水灰比控制在0.75。井体墙身砼分两次进行浇筑，第一次浇筑至支撑下部三分之二处，待强度达到设计要求后再绑扎钢筋支模至井口标高，然后浇筑剩余墙体混凝土，分层进行浇筑，浇筑厚度一次控制在40cm左右，二次浇筑前要对先前墙体表面砼凿毛清理浇水湿润同砼比例砂浆接缝处理。
2.6顶管施工工艺要点
施工工艺主要分为两个部分：医师对于顶管机的机型选择，第二是在顶管机行进过程中的泥水循环系统管控。顶管能否顺利成功的顶进全程主要就是受这两个因素影响。泥水循环管控主要是对挖掘面泥水管理，进排泥浆管理以及泥浆液的调配；注入的水体应是搅拌均匀的泥浆水，其中水的比重应达到1.2左右。
3、泥水平衡顶管施工质量控制
3.1初始顶进的质量控制
初始顶进时，破洞前要根据土质情况制定防塌方应急预案。顶管机在作业时每节预制涵管下管的时间应控制在上一节管体与顶管机之间的间距为最小时开始进行，第一节特制管应与机头壳体连接形成一个整体，在下特制管之前，机头处的纠偏油缸应处于完全回收状态，不要急于给行进中的机头纠偏。在第一节管体全部进入洞中后才可进行小幅度的纠偏。纠偏时应操作纠偏油缸伸出，不要使用纠偏缩回方式处置偏差。初始顶进前三节预制涵管应都设有可接驳的注浆孔，边顶进边注浆便于形成浆套，使前三节预制涵管联成整体，以防止机头在土中下沉。
3.2正常顶进的质量控制
在顶管机开始作业后，机头的方向是由导轨方向控制的，在出洞后需要做的工作是降低顶进的速度，通过调整油缸和机头纠偏，使泥浆注入与管道顶进保持同步，顶进过程中应避免注入泥浆间歇时间过长，否则管道外侧将失去饱满良好的泥浆套，特别要注意的是，浆液沿着管壁行进的方向应与顶管机顶进方向保持一致，如果出现相反方向运动则会产生由于浆液的逆向使悬浮的液体起到了制动作用，从而影响顶进，增加千斤顶推力，甚至会出现预制管管体受力过大而破坏的现象。
3.3注浆的质量控制
顶管注浆润滑的目的是使管道在行进时的周边摩擦力降低，从而更容易顶进，是增加顶进长度和减小推力的节约型控制方法，注浆采用的原材料为天然钠基膨润土，进场后还需要进行烘干粉碎干燥球磨过筛，制成半成品，再根据不同区域土体的实际环境进行加入辅材进行改良，制成成品后的膨润土需要再进行一系列的试验室试验，全部合格后才能出厂。注浆管的连接形式可以是整个涵管管壁圆周上的各点与一条环管相连，也可以分组设置连接，比如涵管上半周或下半周分别单独连成一组。
3.4及时纠正顶管标高和方向技术偏差
顶进当中，要严格进行现场复核并做实际记录，需要逐级复测：班组测量→项目部测量→监理单位测量，保证测量精度和质量，工作井后方的仪器基座必须要注意机头顶进时产生的变形和移位，测量完成后应及时进行检查验收；纠偏应遵循勤纠、小幅纠的原则，避免大起大落；距进洞（即离接收井）50米时必须进行一次全线测量。
3.5地面沉降控制
泥水平衡顶管施工控制，控制地面沉降很重要，需要注意掘进时的土层损失，保证泥浆的供给量，控制滞后沉降；谨慎纠偏，避免纠偏幅度过大带来的地面沉降；加强管材质量检查，如出现涵管外径偏差过大时应及时退场处理，应结合历史数据和现场监测变形数据判断有无地形滞后沉降变形的现象，同时要控制好润滑泥浆的供给压力值，在控制好注浆量和顶进结束后，应利用涵管注浆孔继续压入水泥浆将其余浆液排出，保证土体固结，减小出现地面沉降的现象。
4、结束语
综上所述，随着社会经济发展水平不断提升，国家已经将企业的发展目标从高速发展转为高质量发展，城市基础设施建设要求不断完善，各种配套管网也越来越密集，对道路的质量要求也越来越高，为提高已建市政路面通行质量，降低以后的运营维修费用，具有环保功能的非开挖顶管施工技术因此将在地下管网施工中成为主流技术，在施工生产的同时做到保护环境不产生或少产生各种污染，最大限度的减少对城市周边居民生活学习的影响。
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