摘要:顶管施工就是非开挖施工方法,是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。非开挖工程技术彻底解决了管道埋设施工中对城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞等难题,在稳定土层和环境保护方面凸显其优势。这对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下管线复杂的城市是非常重要的,它将为城市创造一个洁净、舒适和美好的环境。
关键词:顶管施工;泥浆技术
中图分类号：TU990.3文献标识码： A 文章编号：
本工程为宜都港区石鼓作业区综合码头取水设施顶管工程。根据提供的地质报告，本工程采取泥水平衡式顶管法施工。泥水平衡式顶管对周围土体影响最小，又是井外操作，可连续出土，施工时安全、省时、省力、质量好。组织两台DH800泥水平衡式顶管机投入本工程使用
一、进出洞口措施
顶管机顺利进出洞口是顶管得以成功的基础，充分考虑到本工程的土质条件差，管道埋设浅和地下工程的不可预见性和危险性，结合我们长期的顶管施工经验，提出如下措施：
1进出洞口采取防渗漏的施工措施，确保顶管进出洞口不发生水土流失，避免工程受损：
（1）安装可靠的止水装置。本工程采用的洞口防水装置为双道橡胶法兰形式，具有以下特点：(1)具有良好的水密性能；(2)安装简便易行。为使进出洞口止水装置发挥良好的水密性，必须在安装该装置时满足与设计轴线同轴的要求。这样橡胶法兰便会被四周均匀压缩，达到止水效果。
（2)为防止顶管机和管材的后退，造成前方的土体发生不规则坍塌，油缸回缩前在轨道上焊接两块钢板卡住顶管机或管材后部，不让其后退。
2为防止顶管机发生叩头现象，采取的措施如下：
（1）机头出洞后，刚开始不急于出泥浆，当土压力达到0.05 KN/cm2时，可以正常出泥浆。在工作井内轨道连接好第一节钢管后，并用直径为φ42的四根拉杆与机头锁紧，并用两个5吨的葫芦导链捆在轨道上（前20m捆在轨道上）。
（2）将工具管后三节管子采用增加拉杆联结的形式与工具管连成一体，以保证工具管在进洞时不会突然下沉。
（3）为防止顶管机出洞发生旋转，在机身上靠近导轨处焊接铁块，不让其旋转。待顶管机进入土层正常运转后方可割除。
二、顶管施工减阻措施及相应的置换措施
顶力的控制关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力有效的方法是注浆、打蜡。本工程中采用对管道外壁注浆的方法来降低顶进压力。我们设想在管外壁与土层形成一条完整的环状的泥浆润滑套，改变原来的干摩擦状态，就可以大大减轻顶进阻力。要达到这一目的：
选择优质的触变泥浆材料，膨润土取样测试，其主要指标为造浆率、失水率和动态塑性指数比，这些指标必须满足设计要求。
在管子上预埋压浆孔，压浆孔的位置要有利于浆液形成环状。
浆液的配置、搅拌、膨胀时间，都必须按照规范要求执行。
压浆方法要以与顶进同步注浆为主，补浆为辅，在顶进过程中，要经常检查各推进段的浆液形成情况，还可以通过主顶装置的油压值推算出各段的注浆减阻效果，从而及时加以改进。
注浆设备和管路要可靠，具有足够的压力和良好的密封性能。
注浆工艺必须由专职人员进行操作，质检员定期检查。
压注触变泥浆又分为三类，分别控制：
同步压浆，以形成原始浆套，填充固有间隙和纠偏间隙。
沿线（及洞口）压浆，以补充管道不成直线形成的沿线浆套缺损。
定点压浆，根据沉降测量反馈数据，对沉降过大处补偿性压浆，以支撑地表。
在顶管施工中，要做好压浆量、点的记录，以确保压浆工作到点，以降低管外壁摩擦阻力，提高顶管质量。地面沿线有专人巡视，防止压浆打穿地层造成浆套损坏。
触变泥浆的配比选料中，对膨润土应选择膨胀倍率较大、杂质小、颗粒在150目以上的优质膨润土较好。石膏具有使泥浆保持其减摩擦效果持久的功能，同时有提高浆液的胶凝强度。
从机头后每三节钢管设置一个注浆环，顶进一定距离后，可每隔20米设置一个注浆环，每个压浆孔上安装一只1寸的球阀，由橡胶管和压浆总管连接，压浆总管是一根1.5寸白铁管，连接压浆泵，压浆泵选用螺杆泵。以上压浆系统上设有流量、压力调节阀，触变泥浆选用标准的浆料，在搅拌筒内按一定的比例兑水充分搅拌后，储放24小时方可使用。配置的触变泥浆要求粘滞度高、失水量小、稳定性好、还要求静切力低以满足长距离输送需要，理论要求：
比重为1.06——1.10，黏度为20~30S
静切力80~130mg/cm2,含砂率<4%
胶体率>90~95%，失水率<14ml/30min
配置时膨润土、CMC须水浸12小时以上。
注浆压力基本保持在管顶上覆土压力的2.5倍，即P=2rh。顶进时还需根据地面变形，地下水位等因素适当调整压力和注浆量，每天的注浆量应做记录，作为分析地层损失的依据之一。
三、顶管机顶进测量及纠偏措施
1、地下导向采用JDB激光经纬仪，由一束红色的激光直指机头尾部的光靶，在顶进的过程中，操作者通过机头内安装的监视器随时可以得到偏差值，保证顶管方向控制的精确度要求。
2、在布置工作井后方的测量仪基座时，必须避免由于顶进时沉井受力而使得仪器基座产生移动或变形，如果仪座发生微小位移，应及时对轴线和标高进行调整。
3、在机头内，安装有倾斜仪传感器，操作者可以随时掌握机头的水平状态并指导纠偏。如果管径较大，另设垂球和坡度板测得机头倾角。
4、一般的，轴线方向可以通过激光经纬仪控制，标高的控制则应通过水准测量仪测量。顶进纠偏必须勤测量，多微调，纠偏角度应保持10′—20′，不得大于1°。
5、顶管开始出洞的方向尤为重要。基坑的导轨尽可能延长到井壁洞口的前端，导轨要有足够刚度，且安装焊接牢固，安装后的导轨轴线高程误差小于2mm。主顶油缸和后座的安装也要满足牢固的要求，水平和垂直误差小于10mm。
6、由于在起始推进阶段，机头的方向主要通过主顶油缸进行控制的。所以，一方面要减慢主顶的推进速度，另一方面要不断的调整油缸编组和机头纠偏。
7、在每一项工程开始之前，我们必须先进行设备安装调试，并制定坡度计划。该坡度计划可以对设计坡度线加以调整，以方便施工最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。
8、通过这些显示在顶管机操作屏上的数据，施工人员可以调整顶管机顶进方向，使顶管机沿设计轴线方向顶进，从而确保了顶管顶进方向的精度要求。
四、沉降、位移监测及控制：
1、控制顶管顶力的偏心度：
顶进中应使顶推合力尽可能与管道的轴线相接近，这对减少地面沉降有三个好处：
（1）减少管道由于局部挠曲而增加对管周地层的扰动；
（2）可使管节之间接缝紧密结合，避免由于接缝张开引起管外周泥浆套和土体流失。从而减少地面沉降；
（3）可使管口端面均匀地承受压力，既不会使接头因集中压应力而被压损，也不会使管节中间产生拉应力而引起环向裂缝，这就能保证管节不会因开裂引起水土流失和地表沉降。
2、采取减少地层移动的施工技术措施：采用泥水平衡式工具管进行顶管，施工中，要在开始顶进段中对地面沉降和移动进行监测，根据测量反馈资料，调整和选定某段顶进中密封土压舱中的土压力值，一般土压力宜为正面土体静止土压力的1.0—1.1倍。此土压力选定得当，可使正面土体处于良好的平衡状态而减少工具管正面地层移动。为顶进中稳定地保持住正面土体的平衡状态，要采取自动控制和人工控制的手段，以保持最合适的刀盘转速、顶进速度、顶管顶推力等施工参数。
3、向顶管外周空隙中精心注浆：由于顶管工具管与管道外径相差而形成的管道外周空隙以及工具管纠偏而形成的管道外周空隙，或工具管及管道外周附着一层粘土而形成的管道外周空隙，必须精心压注触变泥浆有效的予以填充。压浆一定要及时、适量，并在适当压力下由适当的点位和正确的方法向管外压注，以使全部外周空隙在整个顶进过程中始终充满着有一定压力的触变泥浆，它既是防止管道外周地层坍落以控制地层移动的支撑介质，又是减少管道外周摩擦的润滑介质。因此管道外周触变泥浆的配制和压注工艺的优劣对控制地层移动减少地面变形是至关重要的施工措施。
