复杂地质条件下长距离大口径顶管施工技术分析

复杂地质条件下长距离大口径顶管施工技术分析

左元龙

新化北控市政工程有限公司  417600

摘要：伴随国内经济社会和城市化进程的不断深化发展，难以避免会碰到一些复杂地理条件的开发和作业，在很多的市政项目逐渐开始使用大管径长距离顶管施工技术环境下，其在持续发展过程中也面临着许多难题。这儿简述了长距离大口径顶管施工过程中存在的主要困难，并分析对应的解决策略。

关键词：复杂；地质条件；长距离；大口径；顶管施工技术

顶管技术是一种不开挖或者少开挖的管道埋设技术，因顶管技术面临地下水文地质条件的影响很大，有众多不可预测的因素。为此，施工时，就需要反复研究顶管技术的特征，尽量确保工程项目能够顺利开展，进而实现期望的目标。

一、长距离大口径顶管施工技术存在的问题

因为受到很多外界条件的限制，导致长距离大口径顶管的施工工艺无法充分发挥该有的功效。而顶进设备，环境整治，施工工艺还有管径的长度种种因素均是直接影响长距离大口径顶管施工的重要原因，重点问题如下。

塌方问题在软弱地基的核心部位实施作业时，要时刻留意塌方状况，如果施工时发生塌方状况，会给工程项目造成很大的经济上的损失，拉长项目工程施工速度。为此，若想规避风险，保证项目工程如期完成，必须对施工工艺开展革新，降低导致塌方状况的可能性。

（一）顶管的顶力状况

顶管的顶力状况是一定要重视的方面，在解决实际问题环节中，需要不断对施工工艺开展革新。若想保证工程项目的如期完成，就一定要有坚实的臂膀当作后盾。施工时，相关工作人员要不断改进施工工艺，顶力的长度越长，其大小也会慢慢提高。在各类工程施工技术应用中，要充分考虑推动力状况，最大程度的保证项目工程的完成情况。

（二）顶管角度无法控制状况

管轴线是顶管工程环节中不可或缺的一部分，要对此进行更改，而管轴线有时候呈曲线状况，有时候呈直线状况。需要结合不一样的控制措施进而更改顶管工程的实际角度，将顶管工程的特征发挥得淋漓尽致，比如，在顶管施工中，占地总面积比较小，并没有因为工程施工而导致到地面正常的活动还有道路运输和通行量状况。运用不断测量法来调整顶管工程的实际角度，若想降低顶管角度无法控制的频率，就需要按时测量工程的施工角度。

二、选择合适的长距离大口径顶管施工技术

（一）泥水法顶管施工技术

这种工艺方法在长距离大孔径顶管施工中得到广泛运用，它对坚硬性质的土壤具有优异的切割、顶推作用，在水泥砂浆顶管工具中一般使用"H"字形的盾构型螺旋刀架，辅以合金切割刃排，可以将具备较高坚硬性质的土壤以及风化岩石进行切割，最后使其变成粉土状态，再借助排浆管对其实施抽吸并排出工作坑。但是一些非均质的地基比如像卵砾石一类的，也会有较大的颗粒混入排浆管道内，造成管道堵塞，此外，一部分坚硬度比较强的卵砾石在未切割的状况下，便会挤在切割盘面，跟刀排一块儿旋转，提高了工程施工困难程度，直接影响顶进的效率，提高了机械设备事故发生频次，拉长了顶管工程时间，给企业和社会经济发展造成严重损失。

（二）气压平衡法顶管技术

利用气压均衡对前土体实施管切时，将气压平衡地下水的功效发挥得淋漓尽致，尽量保证挖掘面土体的稳定，气压平衡法顶管技术在地下水位高，透水率比较大的砂性土基础中普遍使用。在工程施工现场，卵砾石层的地质构造比较多，抗压力度全部为220kPa，在顶推环节中，工具管钻头和卵砾石层是一块动作的，但是切割头是无法将卵砾石切割成细微颗粒排掉的，顶管无法进入到隔断带段，这种情况现场施工时有发生，也可能因为气体管路出现异常给工作人员的人身安全造成危害，这个时候就需要更改施工技术，借鉴工程经验，结合工程施工现场地质构造情况，合理选择适合顶管技术。

（三）手掘式顶管技术

手掘式顶管技术是使用十分广泛的施工技术，将机械设备和人工一同工作的方式有机结合，进而实现顶管工程任务，是手掘式顶管技术的主要特征。在复杂地质环境下，可使用人工挖掘式实施处理，虽然施工技术与气压式，泥浆式顶管法不一样，但其适应力很强，现场施工可以时刻关注周边环境的改变，发现隐患及时进行处理。

三、顶管过程中碰到顶管机头损坏时采用的修复机头方案

（一）采用拔管方式修复顶管机头

如果顶管顶头出现了孤石就可能发生无法顶进的现象，此时，就可以进行拔管后修理，但同时，由于顶管刀头还要进行较长时间的顶进工作，所以可在进行拔管之后，对刀头进行彻底检查，以保证后续工作的顺利开展。采用该方法能够显著节省时间，并节省工程造价。但是，在采取自动拔管措施的同时，还必须格外重视以下几个方面的问题:第一，在顶管回退之前，应当保证顶管的上下下滑，以防止管道周边的土层积淀胶结。同时必须不断地通过触变泥浆在土壤与管线之间的缝隙中进行充填，以确保泥浆套能维持续存。中继间的起动频率一般维持在15-20次/个，并且启动的宽度一般维持在20cm左右；其次，在顶管回退后，会令前端产生空隙，因此为避免塌方情况，需在其中及时填入填充物，以保证对土体的安全性。对所填充材料具有很高的要求，为防止后期切削困难，填充材料一般用水、混凝土、煤灰和膨润土混合而成，配制比例为25:350:300:25。当刀头退到洞口的时候，就必须在洞口前面用钢板筑壁，以免填充料在水土压力的影响下渗入到工作井中，随后取出机头，吊至地面实施详细检查修理。

（二）采用在顶管机头上方开挖竖向通道进行维修机头

当千斤顶后座的环形钢管发生变形，或者无法正常实现其纠偏功能，又或者无法继续进行中继间顶进的时候，因为复杂地质的缘故，存在着很大可能盾构机刀盘边沿的挖刀已在遇到基岩时被损坏，从而基本丧失功能，在切削水泥砂浆填充材料时产生的空隙圆型规格小于工具管，从而造成切削没问题却不能顶进的情况。因为这时冲孔破岩时工程的施工便道仍在，每个桩孔均已回填砂浆，在顶管上端开挖垂直通道条件很有帮助；所以使用套管护壁，凿条立井直通机头顶部，对机头刀盘超挖刀实施维修和增强，随后土方回填黏土，恢复顶进作业。

四、复杂地质条件下长距离顶管施工技术的主要施工细节

前面比较稳定，触变泥浆减摩，远距离压力降等工程施工关键点都会在远距离顶管技术中，远距离压浆和触变泥浆减摩是工程施工细节上的核心流程。在远距离顶管技术中，要科学对管节两侧灌注触变泥浆，进而产生结实的泥浆套，最大程度的对管节顶实施保护。与此同时，触变泥浆还可以有效的降低地基沉降状况，可以看出注浆是决定顶管品质的重要环节。膨润土触变泥浆在顶管作业中用途广泛，地面上的压浆站设置好以后，在运用液压注浆泵灌入到输浆主管道机管节上的环形分管引入至顶管设备及管节的每个灌浆孔产生管节周边泥浆套。想要提高触变泥浆的摩擦力作用，除了要合理选择浆液材质，同时也必须符合引入泥浆的用量。在顶管挖掘机尾部环形均匀配备了4个注浆孔，最大程度的保证跟进注浆，使其在顶进机后边更好地产生比较完备的泥浆套。管节在顶进环节中，为了防止浆液进入到土壤层，一定要保证管节上面的灌浆孔及时实施补浆。此外，需要注意每节顶进的阻力情况，进而实施按段补压浆。压浆量遵循的原则是保证在同步跟进压浆量外面空隙大小的8倍，而管节外理论空隙大小实际上就是补浆量。

结语：总而言之，伴随国内科技的开拓创新，管道顶管技术也在慢慢增强，顶管技术又叫做非开挖施工，是不开挖或者少开挖的管道铺设施工工艺。利用对复杂地质结构下远距离顶管技术进行分析，不断累积项目经验，逐步提高我国远距离顶管技术创新的强度。因此，在施工现场，必须要结合作业现场环境状况，选择合适的顶管技术，最大程度的将远距离顶管技术的功效发挥出来。

参考文献：

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[2]张朝彪.近距离两沉井施工与成排顶管穿越铁路及运河的建造技术[J].建筑施工，2019，41（2）：298-300.

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