本工程位于四市區(qū)東片，是四市區(qū)污水管網(wǎng)的重要組成部分，旨在通過(guò)長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)，優(yōu)化城市排水系統(tǒng)，改善市區(qū)水環(huán)境市政工程 。頂管施工段全長(zhǎng)4092m，蓋多個(gè)不同地質(zhì)條件的區(qū)域，包括黏性土、淤泥質(zhì)粉粘土、粉砂層和碎石層等復(fù)雜地質(zhì)。工程主要采用D1000、D1200和D2000共3種管徑，共設(shè)有30座沉井，包括15座工作井和15座接收井，全部為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工程所在區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，主要包括黏性土、淤泥質(zhì)粉粘土、粉砂層和碎石層等。地質(zhì)條件復(fù)雜，整體施工難度較大。
一、關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用
1.土壓平衡控制與管理
施工中，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壓力傳感器的數(shù)據(jù)調(diào)整頂管機(jī)的推進(jìn)速度和排土量市政工程 。軟土層中需適當(dāng)提高土壓力并降低頂進(jìn)速度，以增強(qiáng)支撐效果；硬質(zhì)土層需降低土壓力并適當(dāng)增加頂進(jìn)速度。
為了進(jìn)一步提高土壓平衡控制的效果，本工程在頂進(jìn)過(guò)程中采用了注漿減摩技術(shù)市政工程 。注漿材料采用高性能膨潤(rùn)土漿液，其配比為膨潤(rùn)土與水的質(zhì)量比為1:10，對(duì)于礫石層則為1:8，泥漿比重控制在1.05~1.06。注漿過(guò)程中，根據(jù)地層的滲透性調(diào)整注漿壓力和注漿量，確保泥漿能夠充分填充開(kāi)挖面與土體之間的空隙，形成有效的支撐屏障。在技術(shù)流程控制方面，采用了先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，通過(guò)PIC控制器對(duì)頂管機(jī)的推進(jìn)速度、土壓力和排土量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)地質(zhì)變化，進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，確保土壓平衡的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。
2.頂管工程注漿減摩控制
注漿減摩所使用的觸變泥漿的配比需根據(jù)地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)整市政工程 。本項(xiàng)目中，采用的觸變泥漿配比為膨潤(rùn)土:水=1:10(質(zhì)量比)，在礫石層中則采用膨潤(rùn)土:水=1:8(質(zhì)量比)。觸變泥漿的制作工藝流程如下：
(1)稱(chēng)取一定量的膨潤(rùn)土和水，按比例混合市政工程 。
(2)使用高速攪拌機(jī)將膨潤(rùn)土和水混合均勻，攪拌時(shí)間一般為15~ 20min,直至泥漿呈均勻流動(dòng)狀態(tài)市政工程 。
(3)將混合后的泥漿靜置熟化24h，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，增強(qiáng)其觸變性和潤(rùn)滑性市政工程 。
(4)采用PuzmeisterSPllTMR 型注漿泵，該設(shè)備具備高效的輸送能力和穩(wěn)定的壓力控制，確保注漿作業(yè)的連續(xù)性和均勻性市政工程 。
觸變泥漿制作工藝流程圖
注漿工藝流程如下：
(1)在管道外每隔3節(jié)管設(shè)置一個(gè)注漿孔，確保泥漿能均勻分布在管道周?chē)?strong>市政工程 。
(2)啟動(dòng)注漿泵，通過(guò)注漿管道將觸變泥漿注入管道外壁與周?chē)馏w之間的空隙，注漿壓力需根據(jù)地層的滲透性進(jìn)行調(diào)整，一般控制在0.2~0.5MPa市政工程 。
(3)利用壓力傳感器和流量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)注漿壓力和注漿量，確保泥漿能夠均勻填充空隙并形成潤(rùn)滑膜市政工程 。
注漿孔的布設(shè)
3.頂管工程中繼間設(shè)置
由于本工程涉及多種復(fù)雜地質(zhì)條件，包括黏性土、淤泥質(zhì)粉粘土、粉砂層和碎石層，這對(duì)中繼間的設(shè)置提出了更高的要求市政工程 。針對(duì)這些地質(zhì)條件，項(xiàng)目選擇了高效的中繼泵站和中繼油缸配置。具體設(shè)備包括德國(guó) Herrenknecht 公司生產(chǎn)的 AVN1200和 AVN1600型泥水平衡頂管機(jī)，以及Putzmeister SP11 TMR 型注漿泵和 ZB520-高壓油泵。這些設(shè)備具備高效的輸送能力、穩(wěn)定的壓力控制和強(qiáng)大的頂進(jìn)力，能夠滿(mǎn)足長(zhǎng)距離頂管施工的需求。具體施工流程為：
(1)在選定的中繼間位置開(kāi)挖工作井，確保工作井的尺寸和深度符合設(shè)計(jì)要求市政工程 。工作井的開(kāi)挖需采用機(jī)械挖掘和人工清理相結(jié)合的方法，確保并壁的平整和并底的穩(wěn)定。
(2)將中繼泵站和中繼油缸安裝在工作井內(nèi)，確保設(shè)備安裝穩(wěn)固，連接管道和控制系統(tǒng)市政工程 。安裝過(guò)程中需使用高精度儀器校正設(shè)備的水平度和垂直度，確保設(shè)備在工作時(shí)的穩(wěn)定性。
(3)將中繼泵站與中繼油缸通過(guò)高壓油管連接，并進(jìn)行設(shè)備調(diào)試，確保各項(xiàng)參數(shù)正常市政工程 。
中繼間安裝位置示意
二、技術(shù)難點(diǎn)及解決方案
1.技術(shù)難點(diǎn)
(1)長(zhǎng)距離頂進(jìn)：本項(xiàng)目多個(gè)頂進(jìn)區(qū)間長(zhǎng)度超過(guò)1km，頂進(jìn)過(guò)程中頂力不足、摩擦阻力過(guò)大等問(wèn)題尤為突出市政工程 。長(zhǎng)距離頂進(jìn)要求在頂進(jìn)過(guò)程中保持穩(wěn)定的推進(jìn)力和均勻的土壓力，同時(shí)需要有效的減摩措施來(lái)降低摩擦阻力。
(2)地下水位高：在施工過(guò)程中，多處地下水位較高,地下水對(duì)頂管施工的穩(wěn)定性和安全性構(gòu)成了較大威脅市政工程 。高地下水位不僅增加了土壓平衡控制的難度，還對(duì)施工設(shè)備的防水和排水能力提出了更高的要求。
(3)地面沉降和變形：頂管施工過(guò)程中，由于土體的擾動(dòng)和土壓力的不均勻分布，地面沉降和變形是不可避免的技術(shù)難題市政工程 。特別是在粉砂層和碎石層中，地面沉降的控制尤為困難。
2.解決方案
(1)長(zhǎng)距離頂進(jìn)的中繼間設(shè)置：為了解決長(zhǎng)距離頂進(jìn)過(guò)程中頂力不足的問(wèn)題，中繼間通過(guò)配置Putzmeister SPll TMR型注漿泵和 ZB520-高壓油泵，為頂管機(jī)提供額外的頂進(jìn)力，確保頂管機(jī)能夠連續(xù)推進(jìn)市政工程 。中繼油缸的頂進(jìn)力達(dá)到了800kN，有效解決了長(zhǎng)距離頂進(jìn)中的頂力不足問(wèn)題。
(2)高地下水位的防水和排水措施：在高地下水位區(qū)域，施工過(guò)程中采用了多級(jí)排水系統(tǒng)，確保施工現(xiàn)場(chǎng)的干燥和穩(wěn)定市政工程 。頂管機(jī)配備了高效的防水密封系統(tǒng)，防止地下水滲入設(shè)備內(nèi)部。同時(shí)，采用泥水平衡技術(shù)，通過(guò)泥漿的注入和排出，平衡地下水壓力，減少對(duì)施工的影響。
(3)地面沉降和變形的控制措施：為了控制地面沉降和變形，本項(xiàng)目采用了多項(xiàng)措施市政工程 。首先,通過(guò)精確的土壓平衡控制，保持土壓力的均勻分布，減少對(duì)地層的擾動(dòng)。其次，采用高性能膨潤(rùn)土漿液進(jìn)行注漿減摩，形成穩(wěn)定的泥漿套，有效減少地層變形。最后，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地面沉降情況，及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，確保地面沉降在可控范圍內(nèi)。
三、結(jié)論
通過(guò)對(duì)市政工程給排水管線長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行深入研究市政工程 ，得出結(jié)論如下：
(1)該項(xiàng)目工程通過(guò)調(diào)節(jié)前土艙的壓力，實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)挖面的支撐和平衡，成功防止塌方和地面沉降市政工程 。注漿減摩技術(shù)的應(yīng)用，有效降低了管道外壁與土體之間的摩擦阻力，提高了頂進(jìn)效率。
(2)中繼間通過(guò)提供額外的頂進(jìn)力，確保了項(xiàng)目工程頂管施工的連續(xù)性和穩(wěn)定性市政工程 。合理的中繼間設(shè)置和高效的設(shè)備配置，解決了長(zhǎng)距離頂進(jìn)過(guò)程中頂力不足的問(wèn)題，保證了工程的順利推進(jìn)。
(3)通過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量控制和技術(shù)管理，項(xiàng)目在管道軸線偏差、管節(jié)接口質(zhì)量、注漿質(zhì)量以及地面沉降控制等方面均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求市政工程 。