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泥水平衡顶管技术在济青二线工程中的应用 摘要：本文结合济南-青岛输气管道二线（以下称济青二线）工程施工现场，介绍了泥水平衡式顶管技术的特点，及在济青二线工程中穿越高速公路的应用。关键词：泥水平衡、顶管穿越、济青二线泥水平衡式施工法是通过直接或间接地对泥水舱压力进行控制，达到与掘进面土压、水压的平衡，以保持掘削面稳定的一种方法1。近些年该方法在甬沪宁管线、川气东送管线、榆林-济南输气管道等工程中均得到了多次应用，从而避免了由于地下水位较高，顶管过程中土壤塌陷引起的施工隐患。1 工程介绍济青二线工程全长430km，管线自德州开始向东横跨7个地级市，沿线多县区地下水位在1m左右。管线在穿越青银高速时，工程地质剖面图如图1-1，地下水位为-1.5m，工程地质土层自上而下第1层为褐黄色粉质粘土，第2层为褐黄色粉土，第3层为褐黄色粉质粘土，第4层为灰黄色粉土，最大揭露深度为10米，顶管长度为82米。图中红色区域为套管穿越示意位置。图1-1 工程地质剖面图2 穿越方式选择青银高速穿越方式可以采用定向钻和顶管两种穿越方式。按GB50423-2007油气输送管道穿越工程设计规范要求，813管径的钢管采用定向钻穿越时，穿越管段曲率半径不宜小于1500D。与定向钻穿越相比，顶管穿越长度短，施工费用较低，因此综合考虑之后，决定采用经济性更好的顶管穿越方式进行施工。在各种顶管穿越方式中，由于顶管穿越处地下水位较高，开放式顶管和土压平衡式顶管等方式施工风险大，最后决定采用施工安全系数高、进度更快的泥水平衡式顶管穿越。3 泥水平衡式顶管特点与开放式顶管和土压平衡式顶管相比，泥水平衡式顶管通过平衡掘削面的水压，可以适应大部分土层，对于地下水的变化适应更好。施工过程中，掘削面始终保持压力平衡，对顶进周围土壤扰动小，因此管道运营期内地表沉降量小。施工过程中，操作坑和顶进通道内不需要人工进入，施工安全性能大幅提高。由于施工过程中泥水输出为连续作业，因此施工顶进速度较快。泥水平衡式顶管需要对顶管过程中产生的泥水进行处理，因此需要额外需要一套泥水处理设备，因此施工费用会有一定增加。4 降水方法的选择降水的方法主要有内排水法、外排水法和堵截法2，根据本工程的现场实际情况，采用外排水法操作简单，可以满足工程施工需要。外排水法主要分为轻型井点降水、喷射井点降水、电渗井点降水和深井井点降水。最常用的是轻型井点降水和深井井点降水两种方法。轻型井点降水施工简便，降水深度一般情况下不超过6米，但是多级降水系统可以使降水深度达到12米。深井井点降水排水量大，降水深度可以达到10-50米，一次性投资大。根据本工程实际情况，降水深度约为8米，因此采用轻型井点降水更为合理。井点降水剖面示意图和平面示意图分别见图4-1和图4-2。图4-1 井点降水剖面示意图图4-2 井点降水平面示意图5 顶进纠偏操作员要通过纠偏动作，始终保证激光点在管道中心位置3。特别是初始阶段，方向主要为主顶油缸控制，因此，一方面要减慢主顶推进速度，另一方面要不断的调整油缸编组和机头位置。当顶进方向偏离正确方向后，从经纬仪图像上便可以发现目标靶位置出现偏移，操作员通过对油缸的修正，使顶管机头与掘削面之间的环向间隙发生方向改变，从而可以实现对顶进方向的修正。6 结束语泥水平衡式顶管对穿越位置周围土壤几乎无扰动、穿越安全系数高等优点是其他顶管技术所不具备的，但是工程施工造价高于其他顶管穿越方式，该技术还未在国内得到普遍应用，相信随着国内工程不断的发展和进步，泥水平衡式顶管必定得到更广泛的使用。参考文献1 GB50423-2007, 油气输送管道穿越工程设计规范.2 赵福刚. 浅谈工程施工降水方案的确定与分析J. 福建建