泥水平衡顶管技术及应用

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1、泥水平衡顶管技术及应用摘要：泥水平衡技术是管道穿越技术的一种操作简便、效果显著，且适用于地质环境复杂的施工工艺。由于该技术逐步成熟、应用日趋广泛，在长输管线，特别是大口径长输管线施工中，越来越多的被施工承包单位青睐。在西气东输二线平顶山-泰安支干线工程中，该技术被成功运用于地下水位高、沙化严重地区的穿越中，取得了显著的成效。本文从泥水平衡的施工流程开始，以施工过程为依托，逐步阐述泥水平衡技术在工程施工中的技术特点、施工要点及注意事项，总结该技术的优点及使用限制。随着国家管网建设的大规模开展，泥水平衡技术也将逐步的改进和完善，广泛应用于工程建设项目中。关键词：

2、泥水平衡；进排泥；顶进；测量中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：引言：西气东输二线平顶山-泰安支干线属于国家重点工程建设项目，起至平顶山市鲁山压气站，终于泰安站，途径河南省平顶山、许昌、郑州、开封、商丘五市，山东省菏泽、济宁、泰安三市，线路总长514公里，地形以平原居多，在平顶山、许昌、泰安地区有局部山区，开封兰考地区、菏泽地区以盐碱沙地为主。大型河流采用定向钻或大开挖方式，公路、铁路采用顶管、顶箱涵方式。72011年9月，河南、山东地区连续降雨20余天，降水量平均达到155mm，为60年一遇【1】，造成地下水位饱和，很多地区地下水位达到0.3m，而

3、管沟设计埋深2.3m-2.6m，穿越地区的设计埋深4m-6m不等，对于特殊天气原因造成的地下水位超高，对管沟开挖及穿越造成了严重的影响，特别是盐碱沙地地区，饱和沙土形成流沙现象，对开挖和顶管造成了相当大的困难。在对兰考境内的X020公路的顶管过程中，由于地下水位高、流沙严重，造成顶管3次均为成功，其中沉井坍塌2次，顶管偏移1次。对失败原因的分析，是由于地下水位高，流沙运动强烈，对沉井壁形成巨大的侧压力，且沉井结构不稳定，造成沉井坍塌；流沙的不稳定性和运动型，造成顶管过程中，千斤顶顶进过程中，顶进轴线被流沙干扰，造成偏移。鉴于以上分析原因，我们采用了泥水平衡技

4、术，该技术掘进后高速注水，混合泥浆高速输出的方式，有效的解决了流沙不规则运动造成的影响，并在引黄南干渠的穿越中成功应用，一次穿越成功。1泥水平衡技术1.1泥水平衡施工流程1.2现场布置示意图泥水平衡顶管施工现场布置的示意图71.3施工准备工作及现场布置顶管施工的现场布置可分为三部分：工作坑地面上布置，工作坑内布置。工作坑地面上布置的内容有：供电系统的布置、存管及起吊设备的场地布置、润滑浆设备及材料放置、进水泵、泥水输送管路、泥水分离设备、控制室等的场地布置，另外，还有生产用水、现场排水和施工道路安排等。起吊设备采用汽车吊，在工作坑轴线与顶进方向平行的两侧工作

5、。可存放顶进用管又可运输弃土，汽车吊的起吊重量和高度应与顶进管相适应。工作坑内布置的主要内容有基坑导轨、后靠板、主顶油缸、激光经纬仪的安装等，有排泥泵、环形顶铁、U型顶铁、爬梯及其他附件的放置，有集水坑、排水管的布置等等。1.4测量定线首先根据现场提供的、经复核无误的高程控制点，其次复核已给坐标点的位置和标高，当与设计无误时，即可进行设计管线、工作井、接收井的放线定位工作。1.5工作坑尺寸规格7定位复核确定后，进行工作坑开挖。工作坑内空尺寸为12×5.5m（底部长×宽），埋设深度根据设计深度确定（需考虑垫层、底板、导轨等深度）。接收坑内空尺寸规格为7.5×4

6、.5m（底部长×宽），埋设深度同工作坑。由于现场地形条件，接受坑深度可根据现场情况而定。1.6工作坑制作步骤工作坑采用从上向下分层开挖的施工工艺,由于地段限制，基坑开挖保持垂直开挖，并配合护壁墙制作安装开挖，同时对工作坑壁进行检测，这样可以有效降低坑壁的坍塌。工作基坑开挖采用长臂挖掘机进行，并迅速将挖出土方运出工作场地，确保挖出土方远离基坑，降低基坑上部荷载，从而减少对基坑影响。开挖步骤：按照测量结果，放出开挖线。按开挖线先采用切割机切割路面，再采用机械开挖至设计深度左右，或挖机挖不到的深度时，改用人工开挖、清底。为防止基坑开挖时出现垮塌现象。开挖完成后立即

7、进行清边捡底，在四壁混凝土浇筑范围内铺设木板，使四壁受力均匀。完成清边捡底后迅速完成钢筋制作安装和模板安装，模板安装为单边安装。完成钢筋和模板安装工作后，立即进行混凝土浇筑工作。基坑开挖浇筑完成之后，立即浇筑0.1m厚的垫层。然后进行测量，准确定位出底板位置。明确定位底板后，进行钢筋安装和模板支护。1.7工作坑内设备制作安装7在工作基坑开挖完成、且护壁喷锚制作好以后，应尽快进行人工清底、平底、铺砂工作，然后开始进行工作基坑底板的钢筋布置及浇筑，底板500mm厚采用C30混凝土，并在混凝土浇筑前预留插筋，使底板与护壁墙保持整体性。待制作完毕后开始制作混凝土护壁

8、墙，并安装工作坑内设备。1）混凝土护壁墙及钢筋后背底