顶管施工在湖泊治理中应用

顶管施工在湖泊治理中应用

周雨

云南建投第二建设有限公司，云南昆明 650000

摘要：本文主要结合草海大堤提升及水体置换通道建设工程为案例，对顶管施工技术在湖泊治理中的应用要点进行分析，以便为实际施工的顺利开展提供参考。

关键词：顶管施工 湖泊 治理 应用

草海大堤提升及水体置换通道建设工程中，主要包含20个单面升降闸门收集井，两个闸门收集井之间采用用钢管连接，闸门收集井利用原结构，划分为顶管工作井和接收井，闸门井统一采用原位筑岛沉井法施工；连接钢管管径2.0m，全长约2200m，除2#至1#工作井段顶管采用气压平衡法施工，其余全部采用泥水平衡机械顶管法施工。本文主要对顶管施工技术的应用要点进行探究。

一、前期准备工作

在该工程施工中，使用等钢管顶管型号为D2000*20，并结合场地内的地质条件，选择五套泥水平衡式顶管机进行施工。该技术工作主要是通过泥水仓产生的泥水压力对工作面进行均衡性顶进，从而在该位置产生土压力和水压力，以便对开挖面进行稳定。顶管作业中产生的弃土，往往是以泥水形态排出顶管设备，同时在其他部位将液压顶进到工作面，并把相关管道顶入到工作井中，完成管道铺设。^[1]在施工之前，需要对各类施工设备进行规范性安装，并按照施工需求，制定合理的安装方案，如对基坑导轨进行规范出行安装，以便对管节前进方向、高程进行正确引导；对钢靠背进行安装，确保后座墙可以均衡性获得千斤顶的反向推力，从而提升承压比刚度；此外需要对顶进设备进行合理性安装，如千斤顶架、主顶油缸、油泵站、环形顶铁等；要对顶管机进行规范性安装与调试。

二、钢管顶管施工工艺要点

选择合适的钢管材料，并按照实际要求对钢管进行科学制作，同时采取一定的防腐除锈措施，在使用之前需要对管材质量进行严格检验，确保其符合施工要求。该工程中利用焊接方式对管道进行连接，并用5%的超声波或者是X射线对焊缝质量进行检测，避免出现焊缝缺陷问题。^[2]在管道顶进施工中，需要利用25T汽车吊把关键吊运到工作井内，并将其与机头连接，并通过拉杆的作用将前一节管子固定到机头上，这样可以避免机头下沉，从而确保机头进洞的轴线方向、姿态符合标准要求。在顶进过程中，每间隔1.5米就需要退回液压顶杆，将垫铁用25T汽车吊吊运至管子与顶杆之间继续顶进，重复此工序至顶管作业完成。要采取合理措施对机头、油缸位置进行纠偏，确保作业施工规范性。

三、顶管机进出洞技术要点分析

（一）安装洞口止水圈

该工程的顶进环境较为复杂，地下水位高，顶进时需要对洞口进行密封，防止地下水、泥沙倒灌，甚至引起洞口塌方。

（二）出洞加固措施

在该工程的沉井施工中，容易对洞口土体造成扰动，难以成拱，影响掘进机的顺利出洞，因此，需要对洞口土体采取科学化的加固措施，以免顶管机进洞时出现机头下沉问题。

（三）顶管出洞技术

在掘进机设备出洞之前，需要对砖封门进行清除，并确保场地清洁性，然后把设备刃进工作井井壁内，直到止水橡胶法兰与掘进机彻底连接后，才能去除钢板桩；把掘进机参数调零后才能实施顶管出洞操作；可以利用连接构件把顶管前端三节与掘进机进行全面连接，并抬高机头，这样可以避免掘进机穿墙时出现下跌现象；在主顶油缸回缩之前，利用木柱顶住管子，从而避免掘进机、管子出现后退的现象^[3]。

（四）顶管进洞技术

在进洞之前，需要在接收井位置搭设托架，从而可以对顶进洞口的掘进机进行托住，一般其安装位置要低于出洞口标高五厘米左右；把导轨放置在适当位置；在洞口安装止水阀，并确保其密封性，以便起到止水、避免注浆浆液倒流的现象；对进洞口的地基采取加固措施；对机头的位置进行重复测量，确保设备与设计轴线、进洞口的相对位置符合标准要求，一旦出现较大偏差，需要进行纠偏作业；对洞口的砖封门进行拆除，将机头吊运到洞内0.5米，并在洞口上下部位分别设置一个半径为25厘米的通孔，保障洞口土体的稳定性，如果发现漏水问题需要采取合理的补救方案；进入洞口之后，需要加快顶进速度，并安排专业人员进行实时观察，一旦掘进机停止运行，就要在第一时间对设备与管道进行分离作业，然后吊起机头轻轻晃动使其与管道脱离，并将掘进机吊出井外。在土质较好的情况下可以拆除止水圈，并利用水泥砂浆封堵洞口，避免管道下沉；如果土质较差需要保留止水圈，并封堵洞口。对管道内进行彻底清理，连接井壁与混凝土管节缝隙，对井内的设备进行拆除。

四、触变泥浆减阻技术要点

在顶管施工过程中，在钢管内注入润滑泥浆，可以有效降低顶进过程中的摩擦阻力，减小顶力，实现长距离顶管。

（一）注浆材料

在该工程中使用的润滑注浆为天然钠基膨润土，在具体使用中需要对其进行一系列加工操作后才能形成半成品，其中包含烘干、粉碎、干燥、球磨、过筛等环节。之后需要结合具体的使用需求，添加相对应的辅助材料，完成试验后投入使用。该注浆材料的优势包含：吸水膨胀倍数较大，可以膨胀到自身体积的15倍；阳离子交换量较大；分散性好，可以很好的溶于水介质；胶质价高；加热稳定性好。

（二）材料配置

按照科学比例对浆液进行合理调配，并充分搅拌。在制作浆料时，需要使用ZJ-400型高速旋流搅拌机对其进行彻底搅拌，其中配合比为膨润土:水:工业碱 =1:4:0.1，确保搅拌均匀后，需要将其输入到存储罐中，放置120分钟，当其膨胀程度达到标准要求后投入使用。在该工程中，需要同时穿透淤泥质土和粉质黏土混粉砂两个土层，其注浆量为4.8m³/m，注浆压力为0.3MPa^[4]。

（三）注浆方法

在注浆施工中，主要应用的设备有螺杆奈莫泵，搅拌器、注浆管道主管用DN50mm钢管，分支用DN20mm橡胶管。一般情况下润滑泥浆主要填充在顶管机前端外壳与管道之间的缝隙中，并对注浆孔进行分组设置，三个为一组，形成一环，在钢管上每间隔5.4米设置一组注浆孔，要与顶进施工同步注浆，以便形成完整的浆套，实现对管道空隙的全面性填充与支撑。同时要对完整注浆的环节进行时刻观察，一旦发现失水现象，需要及时补浆。为了防止注浆结束时出现倒浆问题，需要在注浆孔内安装针对性的塑料注浆单向阀，从而避免对浆套造成破坏。完整顶管作业后需要用标准DN25管堵封堵注浆孔。注浆主管型号一般为DN40镀锌钢管，而且需要在间隔三十米的位置安装注浆单向阀，要保障注浆管与井口的注浆泵直接连接，连接方式为管螺纹，并将其固定在井内壁以及管道内壁上。

（四）触变泥浆的置换

为了提升施工质量和安全，防止出现路基沉降现象，需要每间隔一段时间就要对顶管内的减阻触变泥浆实施置换，一般使用水泥浆液以及水玻璃双液型混合液，并按照一定的比例进行科学调配—水泥：水泥:水:水玻璃:粉煤灰=1:2:0.02:0.3，平均每米注浆量为0.16014m³。同时要保障浆液注入率为20%。注浆压力0.3MPa。

五、结语

综上所述，顶管施工技术在湖泊治理中发挥了极大的作用，可以有效提升治理效果，降低施工难度。在具体施工中，要做好顶管施工准备工作，选择合适的施工方案，对机械设备进行规范性安装调试，同时对各类施工要点进行深度分析，以便保障施工操作的高效化进行。

参考文献

[1]刘宗钦,李扬,曹德万.超大截面矩形顶管施工技术研究[J].江苏建筑,2021(06):55-58.

[2]刘宗钦,季向明,曹德万.超大截面矩形顶管沉降控制与监测[J].江苏建筑,2021(S2):7-9+21.

[3]李启旭,龚建伍,霍震.浅埋矩形顶管施工地表沉降特性试验研究[J].土工基础,2021,35(06):801-804.

[4]钟涛.顶管技术在输水工程施工中的几点注意问题[J].黑龙江科技信息,2007(05):148.