泥水平衡顶管施工工艺探究

泥水平衡顶管施工工艺探究

何耀威

信宜市政府投资项目代建中心 广东 信宜 525300

摘要：为了进一步提升泥水平衡顶管施工水平，本文深入探讨泥水平衡顶管施工工艺的要点，并在此基础上对泥水平衡顶管施工工艺的具体内容进行详细的探索。在合理利用泥水平衡顶管施工工艺的基础上，提升施工的质量和效果，从而充分发挥顶管施工较小工程量、可靠性的优势，为现代市政工程的建设提供多方面的保障。

关键词：泥水平衡；顶管施工；工艺探究

顶管施工工艺在市政管道安装过程中比较常见，该工艺在施工的过程中不需要进行大范围的土方开挖，因此具有较高的可靠性与可行性。特别是泥水平衡顶管施工的过程中，通过泥浆的润滑、保护作用，在提升顶管施工效率的同时，确保管道与管周边土壤之间得到泥浆的有效支护，从而避免顶进施工过程中引起的地面沉陷，以及对土壤环境的破坏现象。但同时，泥水平衡顶管施工工艺也具有一定的专业性，需要充分了解其的施工要点，并采取有效的管控措施，以全面提升泥水平衡顶管施工的质量与效率。

一、泥水平衡顶管施工工艺的要点

（一）泥浆的制备

泥浆的密度和流动性，对于其的润滑、支护效果有直接的影响，因此在泥水平衡顶管施工的过程中，需要充分重视泥浆制备的合理性与可行性。在土壤材料选择的过程中，需要根据工程的特点以及施工的地质条件，选择合适的土壤材料作为泥浆的主要成分。通常情况下，需要使用粘土、沙子、粘性土等土壤材料进行泥浆的制备。同时，为了确保泥浆的流动性、粘性符合施工安全性、稳定性的要求，还需要通过实验测试的方式，反复实验调整，以确定泥浆材料的配比，对其的密度和黏度进行有效的控制[1]。在实际的密度和黏度调整过程中，通常可以改变水的添加量或者增加重金属盐的方式，实现对泥浆密度的控制，而对黏度的控制则可以使用化学药剂、增加土壤配比的方式实现。例如使用增稠剂、抗破碎剂等方式，根据实际的需求，选择不同的化学药剂作为添加剂，以保障泥浆制备的效果符合工程的要求。

（二）顶管的选型和工艺设计

不同的地质条件下，在展开顶管施工的过程中选择的顶管材料、顶管工艺有较大的区别。为了确保泥水平衡顶管施工有效展开，首先需要了解工程施工的地质条件，确保土壤类型、土层结构、地下水位等信息的明确性，并在此基础上选择合适的顶管材料，以保证工程的有效展开。例如在粘土地层的泥水平衡顶管施工过程中，需要使用钢管、聚乙烯管等抗腐蚀性较强的材料。而在沙土地层中，则需要使用抗冲刷抗侵蚀能力较强的顶管材料。在岩石地层中则需要使用钢管作为顶管材料，以保证顶进过程中顶管能够承受岩石地层带来的荷载和应力。同时，还需要根据管道的使用需求，确定顶管的尺寸，由于顶管尺寸在一定程度上会决定其的承载能力、使用寿命，因此还需要充分考虑到顶管在引进和使用过程中与周围土壤、岩层的相互作用，从而提升顶管施工的合理性与可靠性[2]。此外，还需要确定顶管的埋深和倾斜角度，考虑到顶管的排水能力、运输能力，合理确定顶管的倾斜角度，并保证土体的稳定性。最后，必须明确顶管的接头形式和连接方式，从而提升顶管施工的连续性和整体性，并根据不同的管道材料，采用相应的连接方式，保证管道连接的质量与效果。

（三）顶管的安装

在顶管安装之前，首先需要根据泥水平衡顶管施工的要求，将顶管按照预定的轨道，使用推进机械、千斤顶等设备将顶管推进到相应的位置。为了进一步提升顶管施工的效率，还可以通过事先钻进、挖掘等方式，设置顶管隧道，并确保顶管隧道的直径、尺寸与顶管相匹配。但在事先挖掘隧道的情况下，需要确定地质条件、土层稳定性对隧道挖掘带来的不良影响。并在将顶管直接推进的过程中，使用喷泥机将泥浆压入顶管与管周土壤的间隙，从而形成良好的泥水平衡。同时，由于顶管推进的过程中，泥水混合物会随着顶管退回到工作面，因此还需要在工作面进行排泥处理，使用相应的泥浆处理设备展开泥浆处理，并根据退回泥浆的质量，使用循环利用的方式，有效降低泥浆制备的成本[3]。此外，还需要对顶管的安装过程进行实时的观测和记录，确保顶管的行径位置、顶进造成的土壤变形现象以及泥水平衡情况得到有效的监测，以便于随时调整顶管的顶进安装方案，提升顶管安装的最终质量。

（四）泥浆压力的控制

在泥水平衡顶管施工工艺展开的过程中，需要对泥浆的压力、流量进行有效的控制，以保证泥浆能够发挥良好的润滑和支护作用，从而形成良好的泥水平衡，以有效提升顶管施工的效率和稳定性。在泥浆压力控制的过程中，需要根据设计和实际的工程情况，对泥浆的流量进行有效的控制。在流量过大的情况下，会导致泥浆压力的升高，从而对顶管和周围土层带来不必要的压力，甚至对土层带来破坏现象。而流量较小，则无法发挥良好的泥水平衡效果，使顶管的推进效率受到影响。在泥浆压力控制的过程中，需要使用喷泥机进行调节，对喷嘴的直径、喷泥机的供应压力等参数进行调整，使泥浆压力始终满足工程施工的具体要求。然后在顶径的过程中对泥浆压力进行全面的监测和调整，监测泥浆的流量、顶进的工作面、管道隧道变形，沉降情况等等，以便于及时采取调整和控制措施，提升泥浆压力的合理性。此外，还可以在施工现场使用沉淀槽和分散器有效去除泥浆中的颗粒物和悬浮物，从而减少泥浆的浊度，并将泥浆使用过程中产生的团聚物进行有效的分离，从而保证泥浆的流动性与均匀性。

（五）顶进过程的监测与调整

顶进过程中的有效监测与调整，对于保障顶管施工按照预定轨迹展开、提升泥水平衡效果具有非常重要的作用。在实际执行相关工作的过程中，首先需要对顶进轨迹进行全面的监测，并使用变形仪器对顶管以及周边土壤的变形情况进行实时检测，例如使用测斜仪、压力计等方式进行监测，从而掌握顶进过程中发生的异常变化现象[4]。其次，需要对泥浆的性质进行监测，确保其的密度、流动性符合泥水平衡的要求。并进一步对泥浆填充顶管的充实度进行检测，从而判断泥浆的填充情况。在实际监测的过程中，可以使用超声波等方式进行监测，并根据实际的监测结果对泥浆的配比、施工方案进行合理的调整。例如通过减少或者增加泥浆中的固体含量，调整泥浆的密度稠度。可通过减缓顶管推进的速度，并通过提前注浆加固的方式，有效解决土壤变形问题。

（六）顶管安装后的支护

在顶管安装完成后，为了进一步提升顶管结构的稳定性和承载能力，减少周边土壤可能出现的沉降与变形，还需要在顶管安装完成后展开进一步的支护。实际的支护过程中，可以使用灌注注浆的方式对顶管周围的空隙进行填充。并使用水泥浆、聚合物浆等方式，提升顶管的承载能力。在顶管安装完成之后，还可以对顶管周边的土壤进行有效的回填，回填的过程中需要根据土壤的性质来确定回填材料，通常情况下可以使用沙土碎石等材料进行回填，从而有效保护、支撑顶管，提升其的稳定性和耐久性。此外，若需要对顶管周边的土体进行加固和护壁的情况下，可以使用混凝土边坡、喷射混凝土等方式，增强土体的稳定性和承载能力。并进一步使用预制护壁板、防渗膜等材料，有效隔绝地下水对顶管带来的影响。而在支护完成后，还需要对支护的措施进行监测和维护，通过监测顶管以及周边土体的变形情况，以便于及时发现可能存在的问题，从而提升顶管以及支护措施的可靠性与稳定性。

二、泥水平衡顶管施工工艺的应用

（一）工程简介

该工程为地铁线路给排水管道的顶管施工。由于在顶管施工的过程中，需要穿越部分岩石地层，所以在使用泥水平衡顶管施工的过程中，需要结合岩石机顶进，以保证良好的施工效果。

（二）现场准备

首先，需要对施工区域进行有效的清理，并确保岩石机推进设备符合相应的要求。推进设备使用液压千斤顶以及推进支架构成。并采用喷泥机进行泥水平衡施工。为了确保施工安全，在施工现场使用围挡网、安全帽、安全警示标识，以保证人员与设备的安全。

（三）隧道开挖

由于岩石地层的硬度相对较高，为了确保良好的顶管施工效果，需要对岩石地层进行预处理，首先使用钻孔的方式确定隧道的起点与终点，并使用爆破作业和岩石机开采的方式，确保隧道路径的合理性与可靠性[5]。岩石机使用刀盘刀架和螺旋输送器，将岩屑从作业面上挖掘后快速运出现场，保证隧道开挖的效果。

（四）顶管定位

首先，在施工开始之前对现场进行测量和测绘，并使用钻孔的方式，确定顶进的起点和终点。同时在岩石机上设置定位装置，从而全面掌握顶管的位置和行进方向，并使用激光定位仪和导向轮，实现对顶管的定位、监测。此外，由于事先进行了隧道的开挖，因此在顶管施工的过程中，通过设置引导系统对顶管的行进方向进行有效的监测，以保证顶进过程的有效展开。

（五）泥水平衡顶管施工

泥水平衡顶管施工的过程中，使用黏土进行泥浆的配比，喷泥机的入口使用过滤网过滤较大的悬浮物，并将喷泥机放置在岩石机前端和顶管之间。同时，由于岩石机在工作的过程中伴有剧烈的震动，为了进一步提升泥水平衡的效果，在施工的过程中对喷泥施工进行全面的监测和调整，通过调整泥浆的流量，控制上下土层的泥水平衡效果，从而保证良好的施工效果[6]。顶进施工的过程中主要使用液压千斤顶、不锈钢管材料进行泥水平衡顶进工作。由于事先开挖了顶管隧道，在顶进的过程中只需要保持稳定的顶进速度，就可以达到良好的推进效果。而在推进的过程中，顶管的引导装置出现短暂的故障，首先通过减速并结合施工监测数据，及时调整推进设备的参数，并逐步恢复岩石机的工作速度，从而提升施工的质量和安全性。

（六）顶管支护

本次施工的过程中，主要采用注浆技术对顶管周边的土体和颜体进行有效的加固，通过在顶管周围注入水泥浆液，填充土壤以及岩石的空隙，从而有效提升顶管的支护效果。在注浆的过程中，首先通过对顶管周边的地层进行预先钻孔，并使用梅花形状的方式，确保钻孔位置、分布的合理性，保障良好的注浆效果。同时对注浆压力进行有效的控制，并在注浆前对管道连接位置的密封性、质量进行检查，然后使用注浆泵施加一定的压力，保持注浆过程的有效展开。在注浆完成后，对岩体表面使用混凝土喷射的方式进行表面处理，进一步提升支护的效果。

三、结语

综上所述，现代城市建设的过程中，顶管施工工艺的应用比较常见，该施工工艺的工程量较小，对周边土壤、设施的影响较小，因此具有较广的应用范围。在实际应用的过程中，需要充分掌握工艺的要点，严格把控施工操作的合理性与可行性，在全面推进泥水平衡顶管施工工艺应用的同时，进一步通过严格的工艺管理、质量管理，从而全面发挥泥水平衡顶管施工工艺的优势，为现代城市的发展与建设提供可靠的保障。

参考文献：

[1]金胜国,尚汉国,陈冬.泥水平衡顶管施工监理要点分析[J].低碳世界,2023,13(02):97-99.

[2]冯斌.泥水平衡顶管施工工艺探讨[J].低碳世界,2022,12(01):181-183.

[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.

[4]张金刚.泥水平衡法顶管施工工艺关键技术解析[J].河南水利与南水北调,2020,49(10):57-58.

[5]袁运光,李雷.泥水平衡顶管施工工艺在污水管网敷设中的应用[J].珠江水运,2019(12):102-103.

[6]杨明勇,孙前金.泥水平衡机械顶管施工工艺的实际工程应用[J].设备管理与维修,2018(12):125-126.