摘要：在富水砂层地质条件下，施工条件相当复杂，砂土在受到施工影响后容易液化，导致流砂和地面沉降等问题，这给顶管施工带来很大的困难，严重时可能导致施工失败。文章结合具体的工程实例，详细阐述泥水平衡顶管施工技术，通过探讨富水砂卵石层条件下泥水平衡顶管工程施工技术，期望为类似工程提供有益的参考。

关键词：富水砂卵石层；泥水平衡；顶管施工技术

1 工程案例

本工程为湖南省益阳市中心城区水环境综合治理PPP项目，工程建设内容主要为新建污水干管工程，部分为配套支管工程。本次管线施工部分为十洲路段，十洲路为现状道路，主要为南北走向。本工程在十洲路西侧敷设一根污水主管，管径DN1200～1500，采用顶管，总长约为3800m，管材采用Ⅲ级钢筋砼管，砼等级≥C50；在十洲路东侧敷设一根污水主管，管径DN600，采用顶拉管施工，总长约1200m，管顶覆土4.0～4.75m。管材采用柔性密封自锁承插接口复合实壁管。环刚度为16kN/m2，配套支管工程主要采用开槽埋管施工，部分采用顶拉管施工，管径DN300～600采用HDPE管，DN800采用I级钢筋混凝土管，开槽埋管支护形式采用槽钢、拉森钢板桩，支管采用拖拉管施工时环刚度不小于12.5kN/m2。

2 工程特点

1）复杂的地质条件。工程穿越的地层多样，包括第四系人工堆积层（杂填土）、第四系全新统湖积层（淤泥质粉质黏土）、第四系全新统冲积层（粉质黏土）及第四系全新统冲洪积层（细砂、卵石）。这些地层在物理性质、力学性质及透水性上存在显著差异，对管道施工提出较高的技术要求。特别是淤泥质粉质黏土层的流塑-软塑状态及细砂和卵石层的松散至稍密状态，增加施工难度和风险控制要求。

2）地下水影响显著。工程区域地下水类型包括上层滞水和孔隙潜水，且水位受季节影响波动较大，年最大变化幅度可达1-3米。上层滞水主要赋存于杂填土中，对基坑开挖影响较大，要采取有效的排水及防水措施。孔隙潜水则与周边水体联系密切，汛期具有暂时承压性，进一步增加施工过程中的地下水控制难度。

3）严格的管材与施工要求：由于工程的地质复杂性和地下水影响，所有管材的供应商必须确保所提供的管材能适应本工程的特定工况（如地面荷载、埋置深度、施工方式、土质条件等）。同时，施工过程中需严格遵守相关规范，在任何正常施工情况下，产品的可用性都能得到保障。另外，考虑到管道位于现状车行道下，还需特别注意施工期间的交通组织和安全防护措施，使施工顺利进行并减少对周边交通的影响。

3 泥水平衡顶管工程施工技术

3.1 基坑与洞口区域土体加固措施

为避免沉井在下沉过程中因外部土壤和泥沙的不稳定渗透，导致工作井受损或周边路面沉降，在沉井周围布置双管旋喷桩作为围护结构进行加固[1]。施工过程中，向旋喷桩内添加2%的水玻璃，加速桩体凝结过程，提升早期强度，用双桶拌浆系统与直接旋喷技术相结合的方法，保证旋喷桩的成桩质量。对顶管进出口周围6.5米×6米×6米的区域，采用双液注浆法加固土体，将水泥与水玻璃以1：1比例混合后注入，注浆压力控制在0.2至0.3MPa之间，增强土体结构强度与稳定性，注浆浆液均匀分布在土体中，使洞口土体形成一个稳定的整体结构，使洞口施工安全。

3.2 洞口止水系统的构建与安装

在设计和安装过程中，要根据每个工作井的具体情况来定制方案。特别是在富水砂层环境中，洞口止水是施工中的关键环节，洞口止水装置的安装质量对顶管作业的顺畅性和洞口密封的可靠性至关重要[2]。为使止水装置在顶管机通过时保持有效，设计要确保止水装置（不包括止水圈）的内径至少比顶管机的外径大80mm，防止因剪切而失去止水效果。采用橡胶板、垫圈、预埋法兰底盘等组成的止水结构，使洞口有效止水，法兰底盘精准预埋并保护，缝隙用防水砂浆封堵，接收井通过注浆加固地基，与首管间用扇形板焊接增强连接稳固性和密封性。接收井还要安装根据精确计算确定的引导轨，引导工具管顺利进洞，使进洞姿态准确。

3.3 顶进力管理与泥浆润滑技术

在施工筹备期，针对注浆泵、千斤顶、顶管机头及油压表等核心施工器械，实施详尽的性能核查与状态评估，确定处于良好工作状态。采用膨润土注浆作为减阻措施，减小顶进过程中的阻力，经过多次试验，确定膨润土泥浆的最佳配合比，在施工过程中，要严格监控泥浆的稠度和粘度，使泥浆保持稳定，泥浆通过统一的拌制方式制备，完成后储存在泥浆池中，静置时间不少于10小时，改善稠度和粘度。为防止泥浆离析，在顶进过程中持续搅拌泥浆池中的泥浆，还要密切关注油压表的读数变化，根据实时数据调整注浆量，实现对顶进力的精确控制[3]。

在顶管施工过程中，推力由顶管机提供，克服施工中工具管所受的汽水压力和管壁与周围土壤之间的摩擦阻力及工具管切割土壤时产生的正压力等各种阻力，精确管理推力与阻力的平衡。其中，采用触变泥浆技术，通过螺杆泵将触变泥浆注入地层中，使泥浆能均匀分布并填充地层空隙，避免地面沉降，触变泥浆在受到扰动时呈现胶状液态，降低管壁与土壤之间的摩擦，有效减小管壁摩擦阻力。设置减压系统，在关键位置安装压力表以监测压力变化，根据监测结果，及时调整注浆参数，优化注浆效果，正常运行触变泥浆系统。在注浆策略上，采用同步注浆与补浆相结合的方式，即在顶进过程中同步进行注浆作业，使管壁外围始终被泥浆包裹，在管道上预设注浆孔，用于后续补浆作业。

3.4 顶管轴线精确控制与偏差校正

在顶管施工准备阶段，使用全站仪在工作井区域布置轴线控制桩及标高基准点，将管道稳固安置在护桩上，精确校准轴线与标高基准。施工前首要任务是对顶管机的中心轴线与预设的标高进行细致的初次校测，记录下任何偏差数据，以此作为后续监控与调整的基础参考线。施工过程中，要实时监控管道轴线与标高，在工作井后方的千斤顶支架中心线上，安装测量设备以构建实时监测系统，系统自动记录偏差数据，使每节管道顶进后，轴线中心与标高的偏差都能及时被测量并记录。所有测量数据均交给工程师进行审核确认。定期校正测量仪器，每完成一段污水管道的顶进作业，选取管道上的测量点，对轴线中心位置及管底标高进行测量，绘制成曲线图。

4 结论

结合具体工程案例，针对富水砂卵石层特点，通过双管旋喷桩与双液注浆加固土体，严格控制止水装置质量，控制地下水，施工中采用膨润土注浆润滑管壁，降低顶进阻力，坚持同步压浆与补浆，实时监控管道轴线与标高，及时调整偏差。工程高效推进，路面沉降控制良好，未出现裂缝或沉陷，验证泥水平衡顶管施工技术的可行性与有效性。

参考文献：

[1]李才波. 严寒地区矩形顶管施工技术研究与应用 [J]. 广东土木与建筑， 2021， 28 （08）： 101-104.

[2]刘涵. 泥水平衡顶管施工技术在市政工程施工中的应用 [J]. 中国高新科技， 2020， （14）： 62-63.

[3]刘岩. 津南污水处理厂配套顶管工程施工技术研究 [J]. 城市道桥与防洪， 2016， （07）： 226-228+23.