浅谈泥水平衡法顶管施工技术及质量安全控制措施

浅谈泥水平衡法顶管施工技术及质量安全控制措施

陈霞

广州工程总承包集团有限公司广东省广州市510260

摘要：简述了泥水平衡顶管施工技术的施工方法和流程，从顶进程序、控制测量、纠偏控制等方面介绍了施工过程，以保证顶管施工质量和安全。

关键词：泥水平衡；顶管施工；纠偏控制

随着管道建设的发展，管道在穿越高速公路、铁路、建筑物等特殊地段时，传统的人工掏土顶管施工，因易坍塌、效率低、受周边环境制约等缺点越来越不适合于现场施工，泥水平衡顶管施工属于机械化、长距离顶进施工技术，在我国近年来逐步得到推广和应用，泥水平衡顶管施工则切实解决了施工中受地形限制、顶管长度限制、施工安全、环境污染等传统顶管存在的各项问题。本工法对施工技术操作要求较高，主要体现在对顶管设备操作、排泥系统的操作、注浆系统的操作都比较严格。

1工程概况

四会市东城片区道路改造建设工程（康宁路、吉照路、广清路、育贤路、支路一、支路二）是对东城片区的6条市政道路及配套设施进行改造建设，因为要穿越省道（四会大道），本项目有多处顶管，采用泥水平衡式顶管施工，做好顶管施工，确保顶管质量和施工安全是本项目质量安全管理重点。

2泥水平衡法顶管施工技术

2.1本项目工作井和接收井采用沉井法施工，施工流程如下：

沉井基坑开挖→沉井基坑铺筑→沉井制作→沉井下沉→沉井封底及底板浇筑

2.2设置搅拌桩：工作井、接收井在顶管顶进方向两侧设置搅拌桩，主要通过搅拌桩对周围土体进行加固，防止顶管施工时泥水泄漏，通过水泥的作用，形成一个复合地基，也能提高地基的承载能力，使得机头刚出洞不会“磕头”。

2.3混凝土管顶管施工技术

本项目安排一台泥水平衡式顶管设备进行流水作业施工各路段顶管。

2.3.1施工准备工作

⑴技术准备工作：做好技术交底，图纸会审，准备相关资料查阅，制作施工工艺卡等。

⑵顶管设备准备

①对顶管所有设备均满足设计精度要求；②对顶管设备就位试调。

⑶施工现场准备

①做好施工现场的“三通一平”工作。②组织机械设备进场。③组织材料及构配件进场，并存放在规定的地点，做好标记。④顶管井周围布设泥浆池、鼓风机、压浆泵等辅助设备。⑤顶管顶进前应摸清施工场地范围内的管线情况，预先做好保护措施。

⑷测量放样及复核

根据监理提供的测量基准点，按设计图纸要求进行顶管井的放样工作，并放出顶管起点及终点的位置及顶进的高程，在顶管井正前方墙体顶部及底部、后靠背中部顶部用钢筋及油漆作好测量控制点的标志。

2.3.2工具头吊装下井、全套设备调试、顶管井上下设备安装。

2.3.3顶管顶进施工

⑴穿墙初始顶进

在顶管顶进前，进行顶管井开孔施工，顶管井洞口采用机械切割开孔的方式进行施工。然后割除穿墙预埋钢盒（需要预备充分的水泵抽水），吊住工具头，顶出推进千斤顶，将环形顶铁对准工具头尾部，将工具头缓缓推进到穿墙管内，当工具头的最前部到达沉井的外侧时，停止顶进，安装好所有管线，转动刀盘，向工作仓注入泥浆，开始顶进，进入正常顶进工序。

穿墙时的防水：为防止工具头穿墙时地下水会沿着工具头周围渗漏，①在洞口放置环行橡胶；②预先在顶进方向进行注浆（水泥浆）。注浆范围为沿顶进方向2m范围内，同时注浆有利于防止工具头进入土体后产生“磕头”现象。如果发现地下水量特别大，那么在出洞前采取注浆措施即可。

⑵正常顶进

a）顶进前准备所有机械设备交班检查；b）工具头刀盘转动、开进出渣浆泵；c）顶进、调整进出渣浆泵流量达到平衡；d）泥水处理系统处理好砂土、装车、外运；e）测量工具头的偏位、作好记录、纠偏；f）1个行程顶完后，整体式顶进构架调节顶块；g）触变泥浆系统；h）顶完一节管后，拆开各管路、钢管吊装、各管路安装；I）中继环：当顶管的距离较长，一次性顶进难于达到设计长度，在施工过程中需设置中继环，中继环间距原则上为60～90m。

（3）其他附属施工方法

①顶管工作面排水；②管道渗漏的治理；③顶管内通风；④照明及用电。

3顶管施工质量安全控制措施

3.1顶进前准备所有机械设备交班检查

顶进前，机械工需要进行交接班手续，将记录的设备运转情况表交给下一个班组的机械工，并进行口头的设备运转状况交班，刚上班的机械工需要对控制台、各个泥浆泵、管道、测量系统、工具头等进行例行检查。

3.2工具头刀盘转动、开进出渣浆泵

交班和例行检查完毕后，接通电源，将工具头的刀盘转动，当设备的参数稳定后，开进出渣浆泵，开始泥浆循环。

3.3顶进、调整进出渣浆泵流量达到平衡

工具头的操作全部采用在管道外（顶管井上）控制台控制，只需1个机手操作，可实现对工具头刀具的转动、纠偏控制、压力显示、实时监控（工具头安装了摄像头、控制台上安装了电视机）。顶进千斤顶，观察工作仓的土压力表，调节渣浆泵的流量达到工作仓的泥水平衡，其平衡的原理是：当进泥和吸泥泵稳定工作时，调节进泥和吸泥的泵量，使工作仓内应保持一定压力，仓内泥水压力应与地下水压力相平衡，泥水压力过大，地面隆起；泥水压力过小，地面沉陷，所以控制顶进与出泥的速度相当关键。

3.4泥水处理系统处理好砂土、装车、外运

采用泥水平衡式工具头出土，需要在工具头中注入含有一定泥量的泥浆，通过大刀盘切削工具头前方的原状土，与注入的泥水搅拌，泥水通过吸泥泵排到地表泥水处理系统处理，泥浆可以反复循环使用，处理好的泥沙用泥浆车外运。

3.5测量工具头的偏位、作好记录、纠偏

测量方法，在顶管井后座位置设置测量机座，测量基座由地面引入地下，避免顶管井的变形引起的误差，将激光经纬仪放置在其上调平后，使激光经纬仪发射的激光沿着顶进方向水平射出，打在工具头的测量靶位上，通过望远镜读出工具头的偏差。每隔0.5m记录一次。（辅以人工测量校对）

纠偏办法，顶进中发现管位偏差5mm左右，即应进行校正。纠偏校正应缓缓进行，使管节逐渐复位，不得猛纠硬调。校正方法采用工具头自身纠偏法：控制工具头的状态（向下、向上、向左、向右），这种方法纠偏方法良好，每次纠偏的幅度以5mm为一个单元，再顶进1m时，如果根据工具头的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势没有减少时，增大纠偏力度（以5mm为一个单元），如果根据工具头的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势稳定或减少时，保持该纠偏力度，继续顶进，当偏位趋势相反时，则需要将纠偏力度逐渐减少。如出现偏差较大，可采用纠偏千斤顶进行纠偏。纠偏应贯穿在顶进施工的全过程，做到严密监测顶管的偏位情况，并及时纠偏，尽量做到纠偏在偏位发生的萌芽阶段。

3.6顶管施工的安全防范措施：顶管施工主要防范机械设备使用安全和顶管井工作井防高空坠落。

（1）各种机械要有专人负责维修、保养，并经常对机械运行的关键部位进行检查，保证安全防护装置完好无损，灵敏可靠，预防机械伤害事故的发生。

（2）各种机械设备视其工作性质、性能的不同搭设防尘、防雨、防砸、防噪音工棚等装置，机械设置附近设标志牌及安全使用规则牌。

（3）机械安装基础必须稳固。管道吊装时，吊装机械臂下不得站人，操作时，机械臂距架空线要符合安全规定。

（4）在顶管工作井和接收井四周井沿用钢管搭设安全网，并设置200mm的挡板及安全网。并在顶管工作井和接收井内布置人员上下钢梯。

4结束语

泥水平衡顶管技术在管道穿越道路建设中最为常用的形式之一，努力提升其施工质量是非常有必要的，同时也是一项非常复杂的系统性工程。在今后的工作中，要不断地提升工程管理的水平，持续加强施工队伍的素质建设，不断地总结施工经验，提高施工质量。

参考文献

[1]李连虎泥水平衡顶管施工技术研究[J].交通标准化，2011，（06）

[2]刘功政泥水平衡式顶管施工关键技术[J].西部交通科技，2010，（08）

[3]董文红，吴英彪，刘佩营，泥水平衡长距离顶管施工技术要点[J].中国给水排水，2008，（20）