市政排水工程施工中泥水平衡式顶管技术工艺

市政排水工程施工中泥水平衡式顶管技术工艺
摘要：市政排水工程施工中运用泥水平衡式顶管施工技术工艺，取得的施工效
果非常好，在保证工程顺利进行的同时，也减小了对环境的污染，施工操作人员
也获得了泥水平衡式顶管施工技术工艺的宝贵操作经验。

因此，在今后的市政排
水工程中可以广泛的运用此技术，从而更好的为我国城市地下管道的建设做贡献。

关键词：市政排水；工程施工；泥水平衡式；顶管技术；工艺
1泥水平衡式顶管技术工艺概况
1.1 泥水平衡式顶管技术工艺原理
1）泥浆形成机理。

在泥水平衡式顶管机械中，主轴与刀盘之间有一个偏心距e，而主轴与切削刀头、刀排及中心刀是同心的。

所以，就算刀头将一块较大的
强风化砂岩颗粒切削下来，颗粒也不会直接就进入到泥水仓中，而在破碎腔内大
颗粒的石块就会被粉碎成小颗粒，比隔栅孔还小，然后才能从隔栅进入到泥水仓，通过这样的方式就不会堵塞排泥管。

2）泥水平衡式顶管机基本工作原理。

泥水
平衡式顶管技术施工运用的是泥水平衡原理，通过改变顶进速度、泥水仓的送、
排泥水量来实现对排土量的控制，保证机器泥水仓内的泥水压力值保持在一个基
本平衡的状态，从而进一步使开挖面的稳定得到有效的保证。

其基本工作原理如
图1所示。

3）中继间接力顶进原理。

中继间接力顶进是将中继环设置在管道中，分段对摩擦阻力进行消除，从而使顶力不足的问题得到有效解决。

在高压油路的
作用下，中继间的千斤顶组利用其后管道为后座的支承点，将前段管道向前推进，通过这样的方式，逐次分段推进管道，从而保证真正实现长距离顶管。

4）触变
泥浆减阻原理。

触变泥浆减阻原理就是将触变泥浆压注到管壁外，形成具有一定
厚度的泥浆套，让顶管在泥浆套中顶进，从而使阻力有效减小。

1.2泥水平衡式顶管技术工艺特点
1）可使挖掘面的稳定得到有效保证，对顶入的管道周围的土体影响较小。

2）具有较广的土质适用范围，在地下水压力变化范围较大或者是压力较高的条件下
同样能使用。

3）施工工期较短因为泥水平衡式顶管技术会连续不断的通过泥水
对废土进行输送。

4）作业安全系数高，且操作坑内具有较好的作业环境。

因为
泥水平衡式顶管技术是通过泥水管道对废土进行输送，容易发生危险的作业如搬
运土方、吊土等根本就不存在。

同时在大气常压下也能进行作业，采用气压顶管
危及工作人员健康或会带来一些意想不到的问题等情况也不存在。

5）与其他施
工工艺相比，泥水加压平衡式顶管机械的平衡性更好，且技术先进、结构紧凑，
通过水力机械连续化出土作为出土方式，因而具备更快的顶进速度，无论是砂性
土质还是粘性土质都有较强的适用性，并且还能够保持良好的效果。

6）泥水平
衡式顶管技术施工还具有振动小、噪声小、污染小以及环保等特点。

图1 泥水平衡式顶管技术工艺原理图
2市政排水工程施工中泥水平衡式顶管技术工艺的运用
2.1工程概况
洞井路雅塘冲路至南二环段道路设计高差较大，道路交通采用地道连通。

该
段排水工程采用雨污合流形式，部分路段开挖深度过大，设计采用顶管施工。

顶
管工程起于K0+780，止于K1+135，顶管工程位于道路地道东侧，全长约340米，顶管分为三段，顶进方向为22#→23#，27#→26#，26#→23#。

顶管采用Ⅲ级钢筋
混凝土管，管道直径DN2400，顶管埋深2.2米~17.3米，管段流水面坡度8.2‰，
流水面高差约8米，23#井跌水5。

2.2泥水平衡式顶管技术施工工艺
1）顶管工作井的施工。

本工程总共使用了3 个工作井1个接收井，其中22#、26#、27#工作井采用钢筋混凝土矩形井，23#接收井采用钢筋混凝土圆井。

所有
井均采用开挖逐节浇筑方式，开挖浇筑至设计标高后使用钢筋混凝土来封堵沉井底。

工作井内的导轨由钢板与型钢焊接而成，然后在工作井底板的预埋钢板上的
锚固钢筋上进行焊牢，并使锚固强度得到足够的保证，同时在安放好导轨之后，
保证在撞击导轨时，导轨依然能不变形、不走动。

主顶油缸架的安装也保证定位
精准，采用拼装式结构，并保证了油缸受力点的平面安装误差与高程误差均在要
求范围内。

承力壁也保证了有足够的刚度与强度，因为承力壁上传递并承受了全
部顶力的后座墙，后靠钢板的结构采用的是组合箱形结构，还将 40 mm 松木板等
材料放入了混凝土与钢板平面之间。

2）顶管工作井预留洞口止水措施。

为对工作井预留洞口进行有效的止水，施
工单位采取了以下措施：
a．将钢法兰预埋在前座墙上，并将橡胶止水法兰工作井洞口止水密封装置
安装在钢法兰上。

b．井开挖浇筑时，采用砌砖墙对井壁预留洞口进行封堵，在进洞前先将砖
墙清除。

3）注浆系统。

为了有效减小工程中长距离顶管的顶力，保证顶管工作能够顺
利进行，在进行顶管施工时，已将润滑泥浆压注到管道的外侧从而形成了一条高
质量的泥浆套。

a．采用同一种泥浆配方、同一根总管，为管道进行补浆的同时也同步为机
头进行注浆。

b．由地面液压注浆泵通过管路将触变泥浆压送到各注浆孔。

在进行施工时，为检测浆是否到达指定位置，将隔膜式压力表安装在机头处，并将球阀设置在所
有注浆孔处，同时将接头与软管的耐压力严格控制在 5 MPa。

c．该工程整个管道中每节管道设置了 3 个注浆孔与 1 个补浆断面，补浆时就按顺序依次定量进行压注。

d．为保证注浆的顺利，工程的注浆压力严格控制在地下水压力之上。

e．施工单位对管道的注浆孔进行了合理的设置，保证了在管道外壁注入的
润滑浆形成较为均匀的泥浆套。

同时在进行注浆时，也要求相关工作人员严格遵
守“先压后顶，随顶随压，及时补浆”的操作原则，并对注浆量进行严格控制，保
证不会有单个注浆孔注浆量超量或者是不足的情况出现。

4）管道顶进管理系统。

该市政排水工程施工的管道顶进管理系统主要由泥水
输送与顶管机主机两大系统构成。

且该系统能够将施工过程中的送排泥流量与密度、切口水压、顶管与刀盘油压的转角和平面高程以及主顶行程与速度等一系列
的施工参数通过电脑屏幕反映出来。

保证在管道顶进过程中，通过此管理系统中
央控制台的操作人员能够及时的对各项施工参数做出相应且准确的调整。

其中管
道顶管工艺基本操作流程如图 2 所示。

图2 管道顶管工艺基本操作流程图
2.3泥水平衡式顶管技术工艺施工效果
1）施工对地面及周边的建筑物无较大破坏性影响。

在进行管道顶进施工时，
因为顶管机械的泥水压力可以随时调控，保证了地层压力与管道前端土压力基本
保持一致，有效的防范了顶管过程中会因为土层扰动而导致地面变形情况的发生。

该市政排水工程施工完成之后，深埋管道的地面未出现明显的沉降现象，附近的
建筑物等也未受到任何负面的影响。

2）施工中出现的误差较少。

因为在进行管道顶进过程中运用了管道顶进管理系统进行工程实时监控，使得在管道顶进过程中对误差进行了及时的分析与调整，与顶管技术标准完全相符。

3）该市政排水工程的工程质量与设计标准相符，且在竣工验收时严格按照相关要求对顶进管道进行了闭水实验，管道的渗水量与相关标准相符。

4）保证了绿色施工。

该市政排水工程施工运用泥水平衡式顶管技术工艺施工，避免路面大开挖，工程施工未对现场环境造成较大影响，有效的保护了施工现场
的生态环境。

参考文献：
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[2]林加戍.浅析泥水平衡顶管施工技术在富水砂层中的应用[J].建设科技，2017（06）：98-99.
[3]廖继友.浅谈泥水平衡式顶管管道质量验收常见问题及防治措施[J].绿色环保建材，2017（03）：161.。