泥水平衡式顶管在市政污水管网中的应用.doc

泥水平衡式顶管在市政污水管网中的应用单位：作者：前言：随着城市建设的快速发展，部分现状城市污水管道已出现了的满负荷运行状态，必须进行更新和扩容。但若采用路面开槽埋管方式施工必定会对路面的交通运输及周边居民的日常生活造成严重影响，因此顶管成了最方便的施工选择。本文结合某城市污水管道扩容施工情况，阐述泥水平衡顶管在污水管道工程中应用，为类似工程提供可行参考。关键词：泥水平衡、顶管、污水管道一、工程概况本工程为污水管道扩容工程，施工任务是在现状DN400污水管道下方新建d1650钢筋混凝土管污水管道，新建管道完成后，现状管道废除。因新建管道埋设较深，地质条件较为复杂，以粉质粘土夹粉土为主，顶管适合采用泥水平衡法顶管工艺。二、泥水平衡式顶管施工原理、特点及工艺流程1、施工原理泥水平衡式顶管是以泥水平衡原理为基本，通过改变泥水舱的送、排泥水量和顶进速度来控制排土量，使泥水舱内的泥水压力值稳定并控制在所设定的范围以内，从而达到开挖面的稳定。切削的土体石块等在转动的切削刀盘内被粉碎，然后进入泥水舱，在那里与泥浆混合通过排泥管由排泥泵输送至地面上。在不开挖地表的情况下，利用液压工作站将管道从工作坑顶入，从而在顶管机工具头后直接敷设管道。2、施工特点（1）、施工作业面由线缩成点，占地面积小，适用的地质范围广；（2）、可有效地保持挖掘面的稳定，顶管周围的土体扰动较小，由顶管引起的地面沉降小；（3）、与其他类型的顶管施工相比，泥水平衡式顶管施工时的总推力比较小，尤其在粘土层这种表现得更为明显，所以特别适用于长距离顶管；（4）、工作坑内的作业环境较好，施工作业比较安全，由于它采用泥水管道，输送弃土，不存在弃土吊运等危险的作业；（5）、泥水输送弃土为连续作业，因此顶进速度较快；（6）、施工设备较为复杂，辅助设备多，施工管理要求较高。3、工艺流程如下：顶管设备安装工作井施工测量放样复核施工前期准备管道顶进吊放管道工具头进洞工具头出洞下节管顶进排泥、外运闭水试验检查井施工回收工具头三、顶管工程施工主要施工技术措施1、顶管施工量测（1）、前期测量顶管施工前，先根据业主及测绘院提供的交桩点，建立供施工使用的平面控制网和高程控制网，建立的控制网报监理复核合格后，作为后续施工测量的依据。（2）、顶进轴线定位测量通视条件下使用交汇法引工作井及接收井龙门洞口中心至各自的井壁顶部（1#、2#）。置经纬仪至1#点，后视2#点，作出1#2#直线的延长线，并在工作井后部定出3#点。置经纬仪在3#点上，后视1#点，在工作井井壁上定出1#点垂直下移的点，置激光经纬仪基座于井下4#点，并找平固定激光经纬仪架，置经纬仪于1#点，后视2#点，在激光经纬仪器架上定出4#点，4#点同1#点、1#点下移在井壁上的点、2#点在竖直方向上成一直线，安装激光经纬仪于仪器架上，对中4#点，后视1#点，依设计轴线打好角度，既可定出轴线。（3）、导轨测量如图根据顶管半径R（外径），导轨间距A则可以求得导轨顶面至顶管中心的高度h或导轨到管底的高度R-h，由此可求得导轨顶高程管为底设计高程+（R-h）。据此便可确定导轨的高程和坡度再根据放样轴线点确定导轨中心位置。（4）、顶进测量顶进测量目的在于测出当前工具头的位置，并与管道设计轴线进行比较，针对比较后的水平偏差和垂直偏差进行工具头纠偏。每顶进0.5m必须测量一次。每节管道顶进结束时，及时测量管道中心的轴线和标高偏差，记录交项目部复核确认；测量仪器随时校正，每次班组交接时必须校正仪器一次。（5）、竣工测量顶管管道贯通后，应立即在每节管道上选点，测量高程偏差值和横向偏差值。根据测量结果，绘制竣工曲线图，进行管道质量评定。2、工具头进、出洞工具头进洞后的轴线方向与姿态的正确与否，对工具头后面管节的顶进起关键性作用。工具头的进、出洞是顶管成功与否的关键所在，如果进、出洞安全、可靠又顺利，那么可以说顶管施工已成功了一半。因此在工具头进洞之前，为防止地下水携带砂土涌入井内，造成洞口的坍塌，必须做好洞口的防护措施工作。在龙门洞的四周、间距20cm打膨胀螺栓，然后将外径大于预留洞60cm的橡胶圈沿外边15cm的位置固定在膨胀螺栓上。工具头进洞前对所有设备进行全面检查：经过试运转无故障、止水胶板安装位置准确、外夹板安装牢固，确认没有问题后才可破除龙门洞洞口封堵。工具头出洞时，在接收井龙门洞洞口封堵拆除后应将工具头快速顶进，缩短工具头出洞时间。工具头全部进洞后尽快把工具头和混凝土管节分离，按设计要求处理管节与接收井龙门洞的接口，尽量减少水土流失。3、顶进过程（1）、顶进施工工艺流程：安装导轨安装红外线对中仪后靠背安装千斤顶安装管道顶进吊装顶铁吊装管节吊装工具头连接油缸工具头进洞后顶进的初始阶段，工具头的顶进方向主要受到导轨安装方向控制。初始顶进时要减慢主顶推进速度进行工具头纠偏。严格控制前5m管道的顶进偏差在允许范围之内。在顶进过程中需勤测、勤纠，纠偏角度保持在1020，不得大于0.5，并设置偏差警戒线，如果产生偏差，及时纠正。（2）、顶进过程中应注意的问题顶进作业开始后，中途尽量不要停顿时间过长。如果停止一段时间后再顶进，由于停工时间过长致使管顶土层坍落包裹管子增大了摩擦力使其起始顶力要大大超过停工前正常顶进时的顶力。在地下水位以下顶进时，因停顶而使液化的粉细砂将管周围包裹起来，也会使顶力大大增加。如果顶力增加至超过后靠背的设计强度时就不能再顶进，必须对后靠背进行加固处理后方可再顶进。在顶进过程中要经常检查泥水的浓度和相对密度是否正常，还要注意进排泥泵的流量及压力是否正常，防止排泥泵的排量过小而造成排泥管的淤泥和堵塞现象。4、地层形变控制顶管引起地层形变的主要因素有：工具头开挖时引起的地层应力损失；工具头后面管道外周土体空隙因注浆压力小，注浆量不够引起地层沉降；管道接缝处理不当造成渗漏而引起的地层应力损失。所以在顶管施工中要根据土质、覆土深度不同和地面沉降大小的情况，以及测量信息的反馈，及时调整泥水与土压平衡值。根据顶进速度，控制排泥量和地层变形的信息数据的反馈，及时调整注浆压力和注浆量，从而将地层变形控制在允许范围之内。5、触变泥浆系统触变泥浆减小摩擦阻力是顶管施工中减小顶力的一项重要技术措施。顶进过程中，需要经常进行触变泥浆注浆作业，以减少顶进时的摩擦阻力，在管节外壁是否能形成完整的泥浆护套，将直接影响到触变泥浆的减摩效果。膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，听取供应商的建议但都必须按照规范进行，使用前必须先进行试验。施工过程中，触变泥浆应保证不失水、不沉淀、不固结，泥浆的配比应根据不同的地质情况作相应的调整，使泥浆适应土层的特性，起到预期的减摩效果。触变泥浆系统由拌浆、注浆和管道三部分组成。拌浆主要是把注浆材料掺水后搅拌成所需的泥浆液。注浆是通过注浆系统进行的，根据流量表和压力表控制注浆量和注入触变浆的压力值。管道分总管和支管，触变泥浆经总管输送至支管后压入每个注浆孔。压浆孔的设置要有利于浆套的形成，从工具头后第一节管到管道最后一节管，每隔2m设置一道压浆管道，并在每个压浆孔上设置一只球阀，用橡胶软管与总管连接。四、施工中遇到的特殊情况及处理方案本工程顶管过河段，在河西侧工作井龙门洞洞口经橡胶圈处理后，工具头顶进开始。在工具头进洞后机头开始出现下沉，工作井外侧土体发生下沉现象。经过地质勘察单位补勘后发现，洞口沿顶管顶进方向12m范围均为流砂层。经各方协商研究决定采用高压旋喷灌浆法进行地基加固处理。根据补勘的地质资料及现场实际情况，我方选择二重管高压旋喷注浆处理工艺，在需要进行地基加固处理的812m范围内按间距1m梅花状形式进行高压旋喷注浆处理。在经过高压旋喷注