泥水平衡顶管技术在市政管道施工中运用分析

泥水平衡顶管技术在市政管道施工中运用分析
发布时间：2022-06-09T01:54:38.882Z 来源：《城镇建设》2022年第4期作者：冀浪
[导读] 市政管道施工多处于城市当中，由于周边环境影响
冀浪
西安市市政建设（集团）有限公司陕西西安710054
摘要：市政管道施工多处于城市当中，由于周边环境影响，施工过程中会受到多种因素的限制，在此情况之下，泥水平衡顶管技术应运而生。

此次研究的主要目的是通过对泥水平衡顶管技术及其要点内容的探讨和研究，进一步提升市政管道施工水平。

对此，结合实际泥水平衡顶管技术工艺和流程以及市政管道施工特点，从施工准备、沉井施工、设备选型、设备安装以及顶进工艺等多个方面对技术应用要点展开深入探讨，并在此过程中分析了实际施工过程中需要注意的问题，对于提升泥水平衡顶管技术的应用水平有着积极作用。

关键词：泥水平衡；顶管；市政管道
引言：城市的发展和建设对于市政管道有了更高的要求，而当前城市当中的部分污雨水管道难以满足城市运行需求，需要进行改扩建或者新建施工，但由于市政管道多建于建筑、人流较为密集的区域，因此若采用传统的明挖施工方式，不仅工程量相对较大，而且还会给周围人们生活以及出行带来不良影响。

而泥水平衡法顶管施工技术基于其本身作业面较小、施工进度较快，而且开挖面较为稳定等方面的优势，在市政管道施工中得到了广泛应用。

一、施工准备
为保障技术应用的有效性，在实际进行泥水平衡顶管施工之前，相关工作人员应加强对施工设计、标准规范以及相关文件资料的了解，并做好图纸审查工作，提升图纸设计水平，减少施工过程中不良情况出现的概率。

此外，还应加强现场勘查工作，充分了解施工周围地形、地质，以及地下管道、周围建筑物等实际情况，做好前期勘查以及图纸核对等相应工作，确保施工过程顺利进行。

最后，还应针对相关施工人员做好技术培训以及安全技术交底工作，保障施工人员能够明确技术实施要点，确保泥水平衡顶管施工能够保质保量的完成
[1]。

二、沉井施工
沉井施工的主要步骤以及施工要点如下：
第一，基坑开挖，为保障基坑施工的安全性，需要结合实际环境条件和地质情况，合理选择相应围护措施，如钢板桩围护、水泥搅拌桩围护等，并在基坑开挖之前设置好排水沟或者集水坑。

第二，垫层施工。

为保障沉井的稳固性，在基坑挖掘施工之后，还需要进行垫层施工，将基坑回填1.5m，回填材料主要为中粗砂，并根据实际承载力需求，确定垫层厚度。

第三，脚手架施工。

在沉井井壁的内、外侧搭设施工用脚手架，保障脚手架搭设的稳定性。

第四，结构施工。

模板可选用高强度复合竹胶模板，并使用对拉螺栓将内外模板连接起来，然后在脚手架立杆的底部位置设置厚度为50mm，宽度为200mm的木垫板，此外，对于高度在5m以上的脚手架而言，为保障结构稳定，还需要设置剪力撑。

在完成底板浇筑施工之后，需要进行钢筋的布设和绑扎，并按照设计要求，在洞口位置安装预埋套管，确保焊接牢固，值得注意的是，为保障结构稳定，钢筋接头应错开设置，并确保接头率不足50%。

第五，沉井下沉。

以某市政管道工程为例，该工程采用了湿沉法进行沉井施工。

在进行沉井前，需要在井边设置观测孔，在下沉过程中，需要保障井内外的水位差在1m以内，并对沉降过程进行严密观测，当下沉至设计高度时，若8h内沉井的累积自沉高度不足10mm，则可进行封底施工。

对于地下水较为充盈的情况，需要提前设置导管平台。

最后在封底之前，需要将刃脚位置的沉积物、淤泥等清理干净。

三、设备选型
为保障设备选型的合理性，在进行选型之前，需要对管道允许顶力等进行计算。

以DN2000钢筋混凝土管为例，其管道允许顶力的计算公式为：
式中，F表示混凝土管道允许顶力，N；表示混凝土材料受压强度折减系数，取值0.9；表示偏心受压强度提高系数，取值1.05；表示脆性系数，取值0.85；表示顶力分项系数，取值1.3；表示混凝土强度标准调整系数，取值0.79；表示混凝土受压强度设计值，MPa；表示混凝土管道的有效传力面积，mm2[2]。

管道顶力为顶进阻力与迎面阻力之和，计算公式为：
式中，表示顶管顶力，kN;表示管道外径，m；L表示管道设计顶进长度，m；f表示管外壁与土的单位面积平均摩擦阻力，kN/m2；d表示顶管机外径，m；表示土的重度，取值19kN/m3；H表示土层厚度，m。

在完成上述计算之后，明确施工最大顶力，以此确定千斤顶的型号和数量。

四、设备安装
顶管设备安装主要包括后靠背安装、导轨安装以及顶进设备安装。

后靠背安装就是在主千斤顶的后方设置钢结构靠背，并设置反力架，在安装过程中，应确保反力架与千斤顶的接触面平整，并要求反力架前方与顶进轴线互相垂直，确保安装误差控制在±2mm之内。

导轨安装过程中，需要注意安装偏差的控制，其中轴线偏差为3mm，顶面高程偏差为0~3mm，在完成导轨安装之后，还需要进行质量以及偏差的检验，最后进行固定螺栓的紧固处理，并使用砂浆将横梁与底板之间的缝隙填满。

顶进设备安装，主要是借助千斤顶，进行顶管掘进
机、轴线加力装置等的安装，在完成安装之后，需要按照施工要求进行装置调试。

五、顶进工艺
首先，安装洞口止水圈。

对于地下水位较高的市政管道项目，为确保洞口密封可靠，需要安装洞口止水圈。

在进行洞口密封设计的过程中，应着重关注以下要点：第一，密封装置需要具备一定耐久性和耐磨性；第二，在实际进行顶进施工时，工作井以及管道可能存在下沉情况；第三，由于顶管机与混凝土管之间可能存在一定直径差，因此应避免注浆孔位置角钢圈卡滞。

其次，加强进出洞控制。

在设备进洞前，需要做好相应防护处理，可在预留洞周围设置膨胀螺栓，固定橡胶圈，并将多余橡胶圈放在预留洞内部，然后安排掘进机进洞。

此外，为保障掘进施工顺利，应做好相应防护，避免地下水、流沙等涌入井内。

在出洞前，为保障施工安全，若施工现场地质条件较差，需要提前做好出洞口加固，如采用高压旋喷桩等方式进行处理。

同时为保障施工精度，需要加强对于出洞顶进偏差的控制，确保偏差不大于50mm。

最后，及时测量纠偏。

由于市政管道工程其施工距离通常较长，以往激光测量存在较大的误差，难以满足施工精度要求，因此在实际施工的过程中需要及时进行测量纠偏，以此保障施工精度。

在顶进施工过程中，若发现顶进方向与设计要求之间存在较大偏差，应立即停止顶进，并查找偏差原因进行纠偏处理。

除此之外，还可结合实际工程情况采用长距离顶管自动测量导向系统，该系统能够在进行顶进的过程中，自动进行测量，为保障顶进方向准确，还需要定期进行人工测量复核，并及时采取纠偏措施，确保顶进精度[3]。

结束语：综上所述，在实际应用泥水平衡顶管技术展开市政管道施工的过程中，应事先做好相应施工准备工作，加强环境勘察，做好技术交底工作，并明确每个施工环节的技术要点，此外在施工过程中，应进行顶力计算等相关力学分析工作，并格外注意顶管进出洞技术控制，在顶进过程中及时进行测量纠偏，保障顶进精度。

相信随着对泥水平衡顶管技术的深入研究和实践应用，市政管道施工水平将会得到进一步提升。

参考文献：
[1]龙明华,李培国,汤宇,等.浅谈泥水平衡顶管施工技术[J].中国设备工程,2022(03):186-187.
[2]何积义.市政工程施工中非开挖施工技术及其应用[J].福建建材,2021(12):90-93.
[3]张海果,刘洋.泥水平衡顶管法在市政管道施工中的应用[J].江西建材,2021(12):178-179+184.。