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泥水平衡顶管施工技术在市政工程施工中的应用

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2020年第35期作者：方传润

[导读] 摘要：在城市发展过程中，地下工程的建设规模在逐步扩大，而开挖施工法在应用过程中，存在非常大的局限性，其中非开挖施工方法可以很好地替代明挖施工方法，在非开挖施工方法之中，非常重要的一种方法就是泥水平衡顶管技术，在市政工程之中，得到了广泛的应用。

        徐州徐工基础工程机械有限公司
        摘要：在城市发展过程中，地下工程的建设规模在逐步扩大，而开挖施工法在应用过程中，存在非常大的局限性，其中非开挖施工方法可以很好地替代明挖施工方法，在非开挖施工方法之中，非常重要的一种方法就是泥水平衡顶管技术，在市政工程之中，得到了广泛的应用。
        关键词：泥水平衡顶管施工技术；市政工程；应用
        前言：在城市建设的过程中，非常重要的基础设施就是地下管线，其主要的目的就是对能量和信息进行有效传送。地下管网不但包含了城市中的电力，还包含了自来水以及煤气等，因此，在对市政设施进行新建和扩建的过程中，相关技术人员必须要深入到管道之中进行安装。而如何避免安装工程影响到正常的城市运作，避免影响到人们的日常生活，则必须要将非开挖技术应用进来，也就是泥水平衡顶管施工技术，其不但具备安全性，也具备经济性，深受国内外的青睐。
        1、泥水平衡顶管施工技术原理
        对于泥水平衡顶管施工技术而言，其主要的原理，就是在实际开展顶管施工的过程中，通过机头刀盘的旋转切削剥离土层，并通过送泥浆泵送入泥浆，到达机头的泥水仓，将刀盘切削下来的泥土以及岩石混合，通过排泥泵将混合后的泥浆抽出，同时保证地下水压力和土压力平衡，防止地面塌陷。将主顶千斤顶以及管道之中继千斤顶的推力利用进来，使顶管机头从最初的工作坑之内进一步穿过实际的土层，进而被推送到接收坑，不仅如此，将紧随其后的工具管或者是管道埋设在两个坑的中间位置处。
        2、泥水平衡顶管技术在市政工程施工中的应用分析
        2.1、顶进管选择
        一般情况下，都会将钢筋混凝土管选取进来，作为实际的顶进管，如果实际的工程并无任何的腐蚀要求，则可以将钢管选取进来。以相应的混凝土施工技术规程和标准为依据，对钢筋混凝土管配筋进行实时的设计，与此同时，还要对规格和应力进行明确和验算。首先第一点，就是顶进管的直径，主要就是从工程本身实际出发，了解工程的实际需求，明确工程性质，进而确定具体的内径，然后，以顶进管的实际荷载量为依据，确定混凝土管壁和具体配筋，进而求出外径。其次第二点，就是顶进管的具体长度，顶进管的长度会直接影响到顶进管本身的经济性，还会影响到顶进管过程的可控性。在直线推顶过程中，将长管应用进来，可以使装管次数进一步减少，实际的效果也越来越好，如果实际的管长度出现了过长的问题，严重偏离了以往的路线，而要想使正确路线得以恢复，属于极难的一项操作。在对工作井进行建设的过程中，顶进管长度进一步增加，就会使后续的费用进一步升高。
        2.2、顶管施工前期准备
        首先第一点，就是现场布置，现场布置包含的内容非常多，不但有进排泥系统、注浆系统、高压水系统、泥水分离系统、还有机手操作室，此外，还有管片堆场、料具间的布置等等。在井内将主推千斤顶、顶管机机头、导轨等顶进设备安装进来，对下井扶梯进行建造，而且要将其建造在工作井的旁边位置，使施工人员上下井更加方便；其次，就是对顶管机后靠土体和进出洞位置进行全面地加固，使顶管机的安全顶进得到全面的保障，还要将高压旋喷桩应用进来，对洞区土体和后靠土体进行全面的加固。

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还有就是在工作井之中将洞口止水装置安装进来，其主要的目的，就是为了使顶管机机头在顶进过程中泥水的流失现象得到有效地避免，确保在实际顶进过程中，地下水不会返灌到工作井中，保证施工的安全性。
        2.3、顶管施工工艺
        2.3.1、顶管井设计
        顶管井不但包含了接收井，还包含了工作井，而且顶管井建造结构类型非常多，正常情况下，一般分为钢板桩、摇管、沉井法。在工作井结构之中，一般会包含两种类型，首先就是单排孔井，其次就是单孔井。对于前者而言，其整体的形状呈现矩形，而后者整体的形状呈现圆形以及矩形，其中圆形的受力性是矩形井。
        2.3.2、顶管施工工序
        首先，就是穿墙，也就是打开穿墙闷板之后，然后通过工具管的应用使其被顶出井外，然后安装好洞口止水装置，具体措施如下，首先第一点，就是在穿墙管之中，将低强度水泥粘土拌和土或者是纸筋黏土填夯压密进来，可以对水和土起到临时的阻挡作用，第二点，为了使一定范围的穿墙孔外侧土体始终保持稳定性，而且达到标准的强度，在未对工具管开展穿墙处理的过程中，要将注浆法应用进来，固结穿墙管的外侧部分，第三点，就是在全面穿墙之前，要将相应措施制定好，对可能会出现的问题进行良好的解决，第四点，就是将门板快速开启，要迅速地推进机头，并且做好穿墙止水工作；其次，就是顶管入洞，在实际开展顶管作业的过程中，该项内容最不可忽视，所谓顶管入洞，就是相应的顶管机机头和第一节管子要从洞口的封门位置冲破，进而深入到土体之中，为了使管线偏斜的情况得到有效地避免，则必须要将工具管应用进来，对其进行调零操作，在工具管之下的井壁加设支撑，如果出现了下跌现象，则要立即进行机头的纠偏调整；再次，就是注浆作业，在泥水平衡顶管技术之中，非常重要的一项举措就是应用就是注浆，填充管道四周的孔隙，与此同时，会有相应的泥浆保护套产生，根本性的作用，就是使地面沉降进一步减少，达到支撑地层的作用，并起到减阻润滑的作用。在实际开展市政工程施工的过程中，要先注浆到顶管机头尾部，与顶进工作同步开展，并且补充顶进过程中泥浆损失，一般情况下在市政地长距离顶管施工中会应用该工序；最后就是顶管纠偏，实际的机头与设计轴线发生偏离之后，要利用纠偏油缸组进行纠偏，改变机头端面方向，降低偏差，确保管道可以根据设计标准进行逐步地顶进。
        结语：总而言之，在实际的市政工程之中，泥水平衡顶管技术有着至关重要的地位。当下我国整体的经济呈现突飞猛进发展之势，相应的城市化进程速度也在进一步加快，而城市在发展过程中，相应的市政工程设施也必须要进行相应的完善，相应的地下管道需求量也就越来越多，相应的市政施工数量和规模也在进一步增加。而将泥水平衡顶管技术有效应用进来，可以适用于不同类型的管道施工之中，还可以避免这个城市的运转受到影响，保障人们的生活质量，促进城市发展。
        参考文献：
        [1]董志伟，丁小彬，杨永强，张超.敞开式顶管机改造及洞内组装升级泥水平衡顶管机施工技术——以深圳电网北环110 kV架空线改造入地电缆隧道工程为例[J].隧道建设（中英文）,2020,40(11):1649-1656.
        [2]张友坤，何静.泥水平衡式掘进顶管施工技术在市政公路施工中的应用[J].四川水力发电，2019,38(05):74-77.
        [3]余勇.泥水平衡顶管施工技术在市政工程中的应用研究[J].建材与装饰，2016(19):13-15.