一、工程概況
　　某市污水管線工程，管線埋置深度 6.5～9.5m，原采用明開施工，將伐移樹木近 500棵。經(jīng)與業(yè)主、設計、管理、監(jiān)理單位協(xié)商將K4+300～K5+450 段污水明開施工變更為NPD泥水平衡覫600 機械頂管。 采用內(nèi)徑600mm，壁厚 8 cm的管材。該工程分兩步完成，先進行235.3m試驗段施工，然后，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)進行其余部分的施工。
　　根據(jù)《工程勘測報告》，該工程污水管道所處地層為新近沉積的圓礫②層，細砂、粉砂②1 層，粉質(zhì)黏土、重粉質(zhì)黏土②2 層，砂質(zhì)粉土、黏質(zhì)粉土②3層，第四紀沉積的砂質(zhì)粉土、黏質(zhì)粉土③層，粉質(zhì)黏土、重粉質(zhì)黏土③1層，黏土、重粉質(zhì)黏土③2 層，砂質(zhì)粉土③3 層，粉砂、細砂③4 層，粉質(zhì)黏土、重粉質(zhì)黏土④層。 該段大部分落在粉土層，局部有粉細砂層夾層?，F(xiàn)場勘探期間，鉆孔內(nèi)揭露到兩層地下水：第1層地下水靜止水位標高28.34～31.10m(埋深3.00～6.20m)，地下水類型為潛水;第2層地下水位標高 17.42 m(埋深16.2m)，地下水類型為承壓水。
　　二、工程難點分析
　　1、小口徑泥水平衡頂管法施工在該地區(qū)施工少，可借鑒經(jīng)驗少;2、由于管的內(nèi)徑小，無法用人工測量校正因管內(nèi)溫度、濕度變化引起的偏差，故對測量儀器的可靠性要求高;3、泥水平衡頂管施工的設備比較復雜，各部分之間相互聯(lián)系、相互制約的程度比較高;4、由于該工程沿線地下有公用設施，保護有困難;5、泥水平衡頂管法需配置泥漿，泥漿的處理較難。
　　三、該工程主要施工技術分析
　　1、 施工工藝流程
　　2、 施工降水
　　泥水平衡頂管施工，只對頂進工作坑與接收坑進行降水。根據(jù)該處地質(zhì)及地下水位情況采取管井或輕型井點降水。該工程地質(zhì)情況復雜，污水管線基本處在粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)砂土及夾砂層內(nèi)，地下水位較高。當頂坑位置出現(xiàn)黏土滯水層，上部產(chǎn)生流砂情況時，頂坑采用負壓真空輕型井點降水，井點布置為頂坑四周外1m處，間距1.5m布設井點，該方法降水效果較明顯。對于土層較為均勻，不具備出現(xiàn)流砂情況的地段采用管井配合頂坑內(nèi)集水井降水。降水管井在頂進工作坑外布置3個，距坑邊1.5～2.0m，工作坑內(nèi)設置1個;在接收坑外布置2 個。降水管井使用反循環(huán)鉆機成孔，成孔直徑D=600mm，無砂管直徑D=380mm，深度12～14m。
　　3、頂進工作坑
　　(1)工作坑開挖與支護。頂進工作坑開挖尺寸7m*3.5m，占用面積 10m*30m;接收坑開挖尺寸4.5 m*3 m，占用面積10m*10m。頂管工作坑與接收坑均采用錨噴與工字鋼圈梁聯(lián)合支護。
　　(2) 工作坑處理。a.工作坑出洞止水處理。錨噴護壁時，根據(jù)設計高程預留出洞洞口。必要時，錨噴后在洞口注漿，然后設置止水墻;雙向頂坑有后背墻不設止水墻，最后安裝止水裝置;b.工作坑封底。頂進工作坑開挖支護到設計管底+管壁厚+機頭導軌高后，按要求配置底板鋼筋，預埋導軌、設備的地腳(螺栓)，地腳與底板鋼筋網(wǎng)焊接，然后澆筑 C20 混凝土，并預留集水坑、槽。c.頂進工作坑后背。底板混凝土澆筑后，按要求配置后背鋼筋網(wǎng)、立模。后背模板要保證與管道軸線(雙向)垂直，后背墻內(nèi)預留洞口，并設置止水、小導軌等裝置。
　　4、設備安裝。工作坑施工完畢后，為機頭進、出洞安全，對井外機頭穿越附近地層有選擇地進行注漿等加固處理。 頂進起重系統(tǒng)的電葫蘆在工作坑施工過程中安裝。
　　工作坑底板施工完成后，安裝導軌及調(diào)節(jié)支撐、主頂油缸及其支架、鋼后背、主頂油泵站等。導軌安裝時要反復校核高程及中心線，安裝后將頂進管放于導軌上，調(diào)試“O”形頂鐵的環(huán)形圈使其與頂進管相適配。U形頂鐵也放于導軌上調(diào)試，使其行走自如。 安裝鋼后背時注意使其與中心線垂直，并考慮拆除。做好出洞止水裝置后，就可在導軌上安裝機頭，然后將操作臺的各種線路與其連接好，并做聯(lián)機試運轉(zhuǎn)。 在坑內(nèi)頂進中心線上的主頂油缸旁設置一個架設激光經(jīng)緯儀的永久性專用底座，以便在頂進過程中隨時進行監(jiān)測。
　　5、 泥水式頂管施工
　　(1) 機頭出洞及初始頂進。聯(lián)機試運轉(zhuǎn)正常后，在止水裝置內(nèi)設置小導軌，小導軌的中心軸線及高程要滿足工程要求。啟動主頂油缸將機頭慢慢推過止水裝置，接著推入小導軌上，直至刀盤與土體相接觸。有必要時設置防轉(zhuǎn)裝置及止退裝置。上述工作完成后，啟動泥水系統(tǒng)設備將泥漿或清水依次進行機坑旁通循環(huán)、管內(nèi)旁通循環(huán)、泥水艙循環(huán)，使壓力達到設計值。此時啟動刀盤旋轉(zhuǎn)按鈕，使之旋轉(zhuǎn)切屑土體，接下來啟動主頂泵站電機，主頂油缸伸出，刀盤扭矩會由小增大，這時應隨時根據(jù)刀盤扭矩的大小調(diào)整主頂泵站泵的流量、泥水系統(tǒng)泥漿的流量，使機頭在頂進中保持刀盤扭矩在額定范圍內(nèi)。另外，操作人員根據(jù)激光指向儀的光點及傾斜儀顯示數(shù)隨時掌握糾偏趨勢。當頂進1個頂鐵長度時，續(xù)加1個頂鐵，再重復前述頂進過程，直至機頭尾部到達續(xù)管處。完成上述工作的同時，做好測量、頂進記錄，并隨時進行不利因素監(jiān)測。機頭出洞過程不能比照正常頂進，不能急于求成，以至損壞機頭或使機頭偏離軸線太多或出現(xiàn)大量涌砂、涌水等現(xiàn)象。當然，出洞前應作好應急預案。
　　(2)續(xù)接頂進。當機頭尾部被頂?shù)綄к壡岸死m(xù)管處后，就可進行續(xù)接管頂進。
　　(3)機頭進洞。機頭距接收坑10m遠時，鑿開進洞口上的錨噴墻。
　　(4)拆除。拆除工作一般在管內(nèi)、管外同時進行，管內(nèi)主要拆除各種管線，管外拆除設備。
　　(5)施工參數(shù)計算(見表 2)
　　表2 頂管施工參數(shù)計算表

項目	公式	參數(shù)說明	結(jié)果分析
管口承載力	Nmax=[σ]×As	P為設計最大頂力，取4000kN；Nmax為管口最大軸心壓力kN；[σ]為管的軸心設計受壓強度，取75×103kN/m2 ；As為管口受力面積，m2	Nmax=12811.2kN>1.4P，即管口承壓安全
頂力	F=F0+πBctaL	F為總推力kN；Bc為管外徑，m；L 為推進長度，m，此處取110 m；F0為初始推力，Kn；F0 =（Pe+PW+Δp）×0.25×π×Bc2；ta為管子與土之間的剪切應力，kPa；ta=C′+ σ＇μ＇	F=588.2kN<P，即主頂油缸頂力滿足要求
后背墻 承載力	Fa=Pa×S	Pa為被動土壓力強度，Pa=γhtg2（45+ Φ/2）；γ為土的密度，kN/m3；h為坑深度，取5 m；Φ為土的摩擦角；S為承受后背壓力時后背墻的面積，S=b×h；b為坑的寬度，取3.5 m	Fa=4725kN>P，即后背墻采用3.5m×5m 混凝土墻可滿足要求

　　6、 施工中易出現(xiàn)的問題及應對措施
　　(1)管道軸線偏差過大。解決措施：a.施工前對管道通過地段的地質(zhì)情況認真調(diào)查。b.通過儀器指導糾偏，糾偏按照 “勤測量、勤糾偏、小量糾”的原則進行操作。c.加強后背施工質(zhì)量控制，確保后背平整、不發(fā)生位移以保證頂進設備安裝精度。d.頂進中隨時繪制頂進曲線，以利指導頂進糾偏工作。
　　(2)對建筑物及地下管線保護。a.對重點部位進行提前預注漿。 該工程與多條現(xiàn)況地下管線交叉，另有一臺變壓器距管道中線3.5m。確保管線及變壓器等結(jié)構(gòu)的安全避免道路沉降，對重要管線兩側(cè)及變壓器四周提前進行地面注漿(水玻璃)。b.為能隨時掌握線路兩側(cè)受施工影響較大建(構(gòu))筑物及路面變形情況，施工期間對變壓器及現(xiàn)況道路進行變形監(jiān)測，布設變壓器沉降監(jiān)測點4個，道路沉降監(jiān)測點2個。
　　(3)頂力突然增大。a.嚴格執(zhí)行“勤測量、勤糾偏、小量糾”的操作要求，使管道軸線偏差控制在允許范圍內(nèi);b.按不同地質(zhì)條件配置適宜的泥漿，保證足量的泥漿儲備與循環(huán);c.施工前對頂進設備進行認真的檢修保養(yǎng);d.停頂時間不能太久，發(fā)生故障及時加以排除。
　　四、結(jié)束語
　　本文筆者主要結(jié)合實際工作案例，分析了泥水平衡頂管施工技術的主要工藝流程，以及在施工中容易出現(xiàn)的問題及應對措施，為相似工程提供有益的參考。
　　參考文獻
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