南寧市江北汙水管網高新區汙水管道工程部分路段采用機械頂管(泥水平衡頂管)，具有距離短、深度淺、工期緊、難度大的特點。根據以往施工經驗，決定采用偏心破碎泥水平衡式頂管掘進機，結合註漿減摩技術、噴嘴對接技術、頂進控制技術和應急技術措施，確保機械頂管施工的安全、進度和質量。汙水管網高新區汙水管道工程(豐達路、高辛東三路、科苑東十壹路等。)規劃位於南寧市江北區，全長11941m。根據設計圖紙中汙水管道的工程地質勘察報告，可知頂管穿越的土層主要為紅粘土和紅粘土。施工前，我們觀察了施工場地的特點、周圍建築物和地下管線的分布位置，並結合工程範圍內的水文地質條件，決定采用機械頂管(泥水平衡頂管)對部分地段進行處理。1機械頂管的基本原理和技術特點是指利用主頂進油缸和中繼室的頂進力，將工具管或掘進機從工作坑頂進接收坑，然後在兩個工作坑之間埋設管道的施工工藝，主要包括氣壓、土壓和泥水平衡三種施工方法。泥水平衡頂管是指壹種利用水力、機械力等外力切割土壤後輸送廢土，利用泥漿壓力抵消地下水壓力和土壓力的機械頂管技術。其基本原理是:將具有壹定壓力的泥漿儲存在泥漿倉中，在開挖面表面形成防水泥漿膜，防止泥漿滲入開挖面，保證開挖面的整體穩定性；同時，地下水壓力和土壓力被泥漿本身的壓力所平衡。因此，結合本工程實例，機械頂管施工技術的主要特點是:壹是施工區域狹窄，機頭運輸空間小，次數多；二是頂管區域覆土較淺，交通流量大，由於動荷載連續、變化，容易引發各種工程事故；三是施工深度淺，工期緊，難度大，地下土質差，必須確保文明施工、安全施工和交通安全；第四，機械設備笨重，耗電量大，要註意支架的安全和電氣設備的運行。2頂管機的選擇本工程對施工安全、質量、工期等方面要求較高。根據以往的施工經驗和成功技術，采用NPD-B1000、NPD-B800和NPD-B500偏心破泥平衡頂管掘進機。它們的主要特點如下:(1)適用於砂土、卵石土、粘性土和軟巖。(2)頂管機、泥水循環系統、泥水分離系統、主千斤頂成套配置，既能形成操作靈活、密封性能好的分離系統，又能節省安裝空間；(3)利用地面遙控操作系統，可以在控制臺上進行方向控制和施工監控。2.1註漿防磨技術機械頂管過程中的摩擦阻力主要由工具管切土正壓力、管壁摩擦阻力、工具管氣水壓力等組成。本工程采用註漿防磨技術來控制頂力和降低阻力，其基本原理是在管壁和土壁之間的縫隙中註入觸變性泥漿，既減少管壁和土壁之間的摩擦力來增加頂力，又形成泥漿潤滑套來防止坍塌事故的發生。觸變泥漿由膨潤土、堿、水等成分組成。在特殊要求下，可適當添加石灰膏、緩凝劑、增塑劑等添加劑，以增強觸變性泥漿的固結性，並在運輸和灌註過程中具有良好的流動性和可泵性。使用觸變泥漿的註意事項:壹是根據管道直徑確定註漿孔的布置，每段應設置3個左右的註漿孔；其次，必須根據實際情況調整註漿壓力，按照註漿孔的順序依次進行註漿；第三，灌漿過程中出現接頭滲漏、管道堵塞、機械故障等問題，經處理後方可繼續頂進。2.2管口對接技術管口對接技術是指泥漿平衡機械頂管施工過程中轉彎時的施工技術。在實際施工中，首先要註意管道接頭的選擇和按相關規範對管道進行現場檢查驗收，如發現不合格產品堅決退貨，為管口對接質量提供物質保證；在管道運輸、擱置和吊裝過程中，采用特殊的保護裝置，防止管接頭受壓變形。其次，管口對接前檢查管接頭、橡膠圈、墊片板等零件的尺寸，確認其外觀和紋理是否合格。最後，在接頭處塗壹薄層矽油等對橡膠無腐蝕性的潤滑材料，均勻用力，保證與上管鋼領的同軸度，保證橡膠圈不反轉、不移位、不外露；頂管完成後，在管口上塗抹光滑的漸變面，並在管內間隙填充彈性密封膏。支座、管口頂托過程中，必須時刻註意和觀察管道余量，如果補給不及時、不到位，很容易使周圍土體固結和摩擦力增大，甚至出現嚴重的軸線偏移和機頭沈降問題。2.3頂升控制技術頂升控制技術是指頂升過程中對軸線偏差、精度、坡度、方向的技術控制。本次工程測量的技術要求為:中心控制精度達到1/70000或滿足工程測量四等三角測量的相關技術要求；高程控制精度滿足國家三等水準測量的相關技術要求。承重和頂進控制的主要步驟如下(註:水準儀和經緯儀必須檢定合格後方可使用，且必須定期檢定):(1)測量放線:根據項目部提供的導線點和線位，確定並放出施工中線、工作坑中線和接收井中心位置，必須設置臨時水準點進行高程控制，滿足精度要求；(2)復核放線:復核測量圖紙是否與設計圖紙相符；若復測偏差值符合相關規範要求，則可將結果和校直結果報監理批準；(3)水準點復核:臨時水準點每次都要進行閉合測量，若閉合差重新測量，應及時報請監理批準；復試閉合差不合格的(大於12k1/2)，不得使用；(4)控制管道中心:中心復測合格後，設置中心控制樁，並做明顯標誌(如砌磚保護等。);(5)控制管道標高:水準點復測後，在工作坑內設置至少兩個臨時水準點，供施工過程中使用。此外，測量結果應在使用前關閉並驗證；(6)頂管中心和標高的復測:在頂管施工過程中，需要定期對內部中心線和標高樁進行復測，以防止頂管反力中心發生偏移。最後，頂升過程中的方向控制是指操作機頭糾正偏差，始終保證激光光斑在2號光耙的中心，即方向控制的步驟和要點如下:首先，嚴格檢查放樣，做好原始記錄。頂進前必須進行嚴格的放樣測量，堅持施工隊測量員→項目經理部→監理工程師的三級測量程序，確保測量的準確性和精度標準；二是及時調整並定期復測布置在工作井後面的儀器底座，避免其在頂升過程中發生移動、變形和偏移；再次，頂升糾偏控制必須遵循“勤測量、多精調整、勤糾偏”的原則，設置合理的偏差警戒線，使糾偏角度始終在10′~ 20′之間；四是初始推進階段的方向主要由主頂進油缸控制，控制主頂進速度以保證質量，並不斷調整油缸分組和壓頭以滿足糾偏標準；並不斷測量工具管的標高旋轉方向，使管子按照設計標高和要求的方向頂起，並根據測量結果及時調整校正千斤頂，使機頭按照設計軸線頂起改變方向，從而實現頂起方向的控制；第五，頂進施工前，應提前做好放坡方案，提前計算好每米、每段管道的標高位置，以便預測頂進過程中的斷層問題，制定解決方案，確保達到設計放坡要求和質量標準。另外，由於本工程采用激光定位，需要保證檢查激光束中心和標高的準確性；而且有些頂管路段可能會因穿越道路而導致路面沈降，因此必須在輔助管線的中心線和兩側設置沈降觀測點並定期觀測，以便發現問題及時采取相關應急措施。2.4應急技術措施應急技術措施是指泥水平衡機械頂管施工中遇到不同地質條件或其他特殊情況時的技術處理。主要有以下四種情況。壹是當土壤突然板結時，必須通過掘進機上的泥孔向土倉加水或加泥；其次，當土壤突然變軟時，必須將前三段管道和工具頭連接起來，形成統壹的整體，以增加剛度，避免因土壤變軟導致機頭突然下沈失效；第三，在頂管施工過程中，如出現異常偏差或糾偏失敗，必須在允許偏差標準內立即停止施工，然後才能分析原因，找出對策，解決故障後才能繼續頂進，不能盲目行動；第四，在頂管施工過程中，壹旦管頂和管底土體承載力過低或土質疏松，必須在管頂和管底進行註漿。結論綜上所述，機械頂管技術首先要考慮具體的工程地質條件和水文地質條件，結合機械頂管技術的原理和特點，選擇合理的頂管機類型；其次，在頂進過程中，應采用註漿減摩技術、管口對接技術和頂進控制技術，保證機械頂管施工的安全、進度和質量。最後，當出現不同地質條件或特殊情況時，可以采用應急技術措施進行妥善處理。
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