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中铁一局集团市政环保工程有限公司 甘肃 兰州730000
【摘要】
随着时代的发展，技术的进步，泥水平衡顶管施工孕育而生。由于其拥有贯穿精度高、环保、施工速度快、安全性高等众多优势，所以被广泛运用到市政工程项目施工中。其能够极大的降低对地面建筑物和施工环境的干扰，适用于对施工沉降进行控制。本文将对如何运用这一技术对施工沉降进行控制展开论述。
【关键词】：市政工程；泥水平衡顶管；施工沉降；控制措施
作为一种非开挖施工方法，泥水平衡顶管施工沉降控制技术在施工项目中很常见。使用这种方法，不用挖开地面，而是选择各种掘进机进行地下推进，在地下切碎土层或石块，然后通过泥浆混合，将其输送到地表，并在持续顶进的情况下，抵达接收井，这种技术特别适用与施工地质情况复杂、不宜深挖地表的情况。因此，在市政工程中，运用这种技术能够尽量减少对地质的破坏，具有一定意义。
一、工程情况
某市政工程进行污水处理厂配套管道施工。经测量，该工程全线总长为8km。其中使用顶管法施工的长度为6.4km。在使用顶管法施工时，将施工长度分为了10个区间，顶管类型是直线顶管。顶管管材采用钢筋混凝土管，管道的内径为DN2800，外径为DN3310，在管道接口上，使用F性预制钢筋混凝土管。经地质勘测，施工岩土层主要为粉细砂。在地下水的深度方面，因为季节和气候的变化会影响降水量，所以深度会发生变化，不是固定的。不过，大致的深度范围在0.6~2m之间。
本次施工的技术难点很多。首先，该工程的位置较为敏感，工程施工位置处于市区，周围有房屋，地下水位很高。其次，由于顶管间距离太近，加上顶进距离太长，所以在顶进过程可能会出现扰动土体的情况，而且还要持续60天。在这期间，管道可能会产生偏移和碰撞现象，再加上周围地质不稳定，所以很容易出现地面塌陷现象。
二、市政工程泥水平衡顶管的施工沉降控制措施
（一）选用掘进机
在施工过程中，要仔细选择掘进机，需要符合施工现场条件和设计标准要求。否则，如果选择不合适的掘进机，在施工过程中很容易产生地层影响设备工作。在本次工程中，通过对地质条件和施工难点进行分析后，3500ram的大刀盘泥水平衡顶管挖掘机非常适合，其具备功率大、不堵塞和开口率等各种优点。在控制地面沉降时，要控制排泥管泥水量，对于存在于开挖面的前腔压力，也要进行控制。测量挖掘机所在土层的地下水压力，然后控制泥水压力高于其30kPa。
（二）控制泥水压力
控制泥水舱泥水压力，使其始终大于水压的40kPa，从而实现开挖面的稳定。在该工程中，地下水的取值为1.4m，泥水压力控制值在0.15~0.18MPa。为了有效控制地面沉降，需要先让泥水渗透到土体内，在土体内形成泥膜后，开挖面前方的扰动流失几率，就会得到极大的降低。
（三）控制触变泥浆
首先，设置注浆压力。在注浆压力的选择上，一定要维持在合理数值，不然容易产生管外壁地面塌陷或地面拱起现象。所以，在注浆压力的控制方面，一定要依照国家的相关规定。在本工程中，为了控制注浆压力，先对注浆量和土体渗透系数进行了了解，然后根据土质类型为软土，最后得出要把注浆压力设置在0.16~0.18MPa范围内的结论。
其次，注浆系统方面。本次试验对部分管道展开，采用3根总管，4套管路系统。在触变泥浆的选材方面，使用膨润土泥浆。首先，先让泥浆搅拌40分钟。然后，在放进储备箱内，发酵7个小时。最后，再将泥浆通过液压泥浆泵泵输送到输浆总管道。这个输浆总管有3部分，包括镀锌钢管、活接头和球阀。在环形管的使用上，主要将高压软管制作管节将各压浆空进行连接。在机头尾端刚铜的周围，还有留下几个注浆孔，数量为5个，每间隔3节管道，就要预留5个。还有，在注浆孔上安上单向阀，能够有效阻止泥浆回流现象的出现。
还有，注浆方面。在注浆时机的选择上，需要让机头先顶进土地加固区，然后再开始注浆。
为了让管外四周形成完整泥浆套，在注浆时，机头后的第一个注浆断面上，泥浆一定要压够。初次之外，如果在顶管时，管节和土体的缝隙因为管节移动而扩大，那么工作人员的补浆工作一定要做到位。在补浆时，工作人员要选择合适的补浆位置，建议沿缝隙线进行补浆。
最后，泥浆置换方面。在顶进工作完成后，对于水泥浆置换泥浆套的浆液，要尽快使用。为了保证地面使用安全可靠，需要在压浆体凝固后，再拆除管道，将闷头换上，并对孔口进行封堵。
（四）保证注浆质量
在注浆时，泥浆的质量也很重要。所以，需要保证注浆质量。为了防止管道外周体层坍落，控制地层移动，需要将触变泥浆作为主要支承介质。在顶进时，需要同步进行压浆工作。这样，才能够对管道外周的空隙进行填充，然后在其四周形成泥浆套。为了避免跑浆现象的出现，需要对泥浆的压力进行控制。
（五）控制顶进速度
在顶进过程中，顶进速度也是需要控制的。在顶进速度方面，25~35mm/min较为适合。土压力的波动取值上，0.03~0.04MPa比较合适。如果机头工作压力减小，就需要对推进速度进行加快。不然，一旦机头和开挖面之间有害空间过大，就会产生地层坍落现象。在工作压力增大时，需要对推进速度进行减缓。不然，如果开挖面土体的被动土压力过大，就会产生地层隆起现象。
（六）预测地面沉降
在控制地面沉降的过程中，还有一个工作非常重要，那就是预测地面沉降工作。由于在施工过程中，有可能会出现土体塌陷情况。所以，对于顶管施工的全过程，要进行密切的监控。如果出现塌陷情况，迅速采取相应的处理措施。地面沉降的观测工作可以分为三个阶段，包括机头接近、穿过、远离监测区。
首先，接近监测区。当机头接近检测区时，出现了两者情况。一种情况是曲线管道四周的土体发生沉降，另一种是四周土体遭到挤压，地面有拱起现象。对沉降量和拱起高度进行测量。数值分别是1.3mm和2.8mm。
其次，穿过监测区。监测点的设计位置是机头推进位置。对于沉降速率，要进行全程的监测。在机头穿过检测区后，可能会出现土体位移的现象。这是因为泥浆套还未形成，管道外的土体发生了移动，向管壁靠拢，管道外围建筑缝隙中存在泥土。出现这种情况，为了保证泥水平衡顶管的平衡状态，注浆压力和注浆量就要得到调整，浆液配合比也要进行重新调配，要加快泥浆套形成速度。如果必要，泥水舱压力也可以要进行重新设置。
最后，远离监测区。在机头远离监测区后，对监测区进行观测，会发现部分监测区出现了拱起现象。之后，顶管覆盖土体会出现固结沉降现象。这是因为在时间变化过程中，土地受到的扰动压力伴随顶进过程的结束，逐渐减少乃至消失。除此之外，沉降速度也会因为这种原因而产生减小。最终就会产生这种现象。在解决这一问题时，需要从两方面入手。一方面是在施工结束后，使用泥浆要及时地进行更换。还有一方面是由于工程会穿过房屋，所以在沉降度的控制上，要保持在固定的数额，比如9.5mm之内。此外，为了实现观测的准确性，观测路线和方法在过程中要保持一致，不能够随意更换，使用不同的路线和方法。在观测设备上，也要保持一致。不然，如果选用不同的设备，可能会因为设备误差而产生观测结果的误差。
综上所述，市政工程的泥水平衡顶管的施工沉降控制需要专门的技术。在使用这一沉降控制技术时，要采取多个措施进行。包括选用掘进机、控制泥水压力、控制触变泥浆、保证注浆质量、控制顶进速度和预测地面沉降。通过本文的论述，希望能够给市政工程泥水平衡顶管的施工沉降控制措施提供一些思路。
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