一、任务来源
非开挖管道施工技术是一种现代城市建设中适时、有力、不可替代的施工方式。
当前，非开挖技术中的泥水平衡式顶管在非匀质叠合复杂地层中很难进行应用，主要问题是如何确保出洞顶进时如何有效的防止上部砂层的坍塌；顶进过程中岩石层顶进速度慢，上层容易随泥浆流失形成孔洞；砂石沿管道外壁空腔下沉至管道底部沉积，不断累加增加顶进阻力；岩石刀头进碎料口偏大，大石块进入刀头泥浆舱后很容易堵塞泥浆泵和泥浆管，造成施工中断；液压泵连续作业易高温，造成施工中断。
为此，我公司技术人员开展了非匀质交叉叠合复杂地层泥水平衡式顶管施工的相关研究。临沂市政集团有限公司通过技术人员的不懈努力，自主开发了非匀质交叉叠合复杂地层泥水平衡式顶管施工技术，并在柳青河第二污水处理厂扩建及其配套管网工程和临沂市国际生态城污水处理厂建设及配套管网工程中进行应用，取得显著的经济、社会效益,符合住房和城乡建设部推广的《建筑业十项新技术》中非开挖埋管施工技术的发展要求。
二、应用领域
该技术成果适用于非匀质叠合复杂地层的泥水平衡式管道顶进施工。
三、技术原理
1.采用围堰土体预压方法，有效保证管道上方土压力，有效防止机头上偏。
2.通过加密强化贝壳刀，能有效解决地层中突变出现的孤石等，防止阻塞，确保顺利顶进，提高顶进效率。
3.通过串接钢带将管道用螺纹钢焊接连接为一整体，避免纠偏时出现局部错口导致渗水或受力不均。
4.顶管工作井按设计要求做好后，在刀头进料口位置焊接安装过滤板，使大粒径块石被挡在刀头处继续切碎至小粒径石块后进入泥浆舱，然后通过高功率泥浆泵外排，防止大粒径石子堵塞泥浆和泥浆管。
5.采用石蜡涂刷管材外壁，增加管材外壁光滑度，减小摩阻系数。
6.在液压泵四周安装喷淋降温系统，通过喷淋降温，确保液压泵满足连续顶进作业需求。
7.出洞位置安装止水环，出动前对管位周边1m范围内砂层注浆加固，防止出洞顶进时上部砂层坍塌随泥浆流失。
8.管道底部两侧错节开孔，通过进水管回灌冲刷，清除底部沉积泥沙，减小顶进阻力。
四、性能指标
本非匀质叠合复杂地层泥水平衡式顶管方法，与常规管道顶进方法相比，通过管道串接等一些列技术创新措施，解决了非匀质叠合复杂地层的顶进问题。与传统顶进方法相比，每延米缩短顶进时间10-20%，工程成本降低10-15%。
五、与国内外同类技术比较
目前国内关于泥水平衡顶管技术在复杂地质结构中的应用，主要以土质地层或者软土地层采用土体加固后采用泥水平衡式顶进方式。《泥水平衡顶管技术的应用》主要研究了泥水平衡顶管技术在软土、深层搅拌桩加固后的软土地层中应用；《过河管线的顶管施工》主要研究了泥水平衡式顶管在河床浅土层下施工数据，操作要点及遇到问题后的解决措施等；《顶管技术在给排水施工中的应用》主要研究了泥水式平衡顶管相比于土压式平衡顶管机，能有效平衡地下水、对付流沙和淤泥质单一地层的施工优点；《用于岩石地质下泥水平衡式顶管掘进机及顶管掘进方法》主要研究了用于单一的岩石地质下泥水平衡式顶管的工作原理和施工工艺方法；《土石围堰砂卵石覆盖层中高喷防渗墙的设计与施工》主要研究了围堰施工方法；《泥水平衡顶管在复杂地层下的适应性改进技术》从刀盘扭矩、土层特点、顶管机选型、施工状况等方面，对面板式泥水平衡顶管机在粉砂层中顶进刀盘遇堵、刀盘大开孔后又遇姜结石堵塞泥水仓及排泥管路的问题，采取措施进行对策改进，主要是研究非富水地层的粉砂层地质为主。
关于泥水平衡式顶管在非匀质叠合复杂地层中的施工研究很少。
六、成果创造性、先进性
定制管材-增加串接用钢带，通过串接将管道连接为整体，避免出现顶进过程中局部管道发生错口或者上浮。开孔回冲-采用回冲防堵技术，在管道底部两侧错节开孔，通过进水管回灌冲刷，清除底部沉积泥沙，减小顶进阻力。阻挡块石-采用过滤技术，在刀头进料口位置焊接安装过滤板，使大粒径块石被挡在刀头处继续切碎至小粒径石块后进入泥浆舱，然后通过高功率泥浆泵外排，防止大粒径石子堵塞泥浆管。改进刀盘-刀头土质刀头设备，通过对原有的刀盘进行改进，加密贝壳刀，有效地切碎地层中的大粒径孤立块石和页岩层，防止管道阻塞。注浆加固-采用预加固技术，出动前对管位周边1m范围内砂层注浆加固，防止出洞顶进时上部砂层坍塌随泥浆流失，避免了上部砂层因塌孔而形成孔洞。预压加固-采用预压技术，对过河施工时，管道上方覆土厚度不足发生掌子面上偏的问题，对压力不足位置进行预压加固，防止顶进过程中掌子面上偏或管道上浮，保证顶进顺利进行。石蜡减阻-采用外壁润滑技术，将石蜡涂刷管材外壁，增加管材外壁光滑度，减小摩阻系数，避免管壁四周泥浆增加顶进阻力甚至抱死。喷淋降温-采用水循环降温技术，在液压泵四周安装喷淋降温系统，通过喷淋降温，确保液压泵满足连续顶进作业需求，有效的避免了因液压泵高温导致的施工中断问题。

一、推广应用的范围、条件和前景
本工艺适用于管位位于非匀质叠合复杂地层的泥水平衡式管道顶进施工，在岩石和粉土、黏土叠合地层也有较高的适用性。
通过在工程中的成功应用，解决了如何确保出洞顶进时如何有效的防止上部砂层的坍塌；顶进过程中岩石层顶进速度慢，上层容易随泥浆流失形成孔洞的技术难题，采用围堰土体预压和管道钢带串接方法，解决了泥水平衡式顶管在非匀质叠合复杂地层中的顶进问题，符合住房和城乡建设部推广的《建筑业十项新技术》中非开挖埋管施工技术的发展要求，具有良好的推广应用前景。
二、存在的问题和改进意见
顶管施工中的泥水平衡式顶管技术，显著优势就是全断面切削开挖土体，通过泥水压力控制平衡土压力以及地下水压力，但在工作中由于顶管机械设备技术比较落后，水平参差不齐，缺乏规范化，人才不足等客观问题，导致顶管施工易产生轴线位置偏差、管道内底高程偏差、管道渗漏等质量问题。顶管工程施工质量问题的出现不仅影响工程施工进度，同时也会使管道的使用性能受到影响。在顶管施工质量的控制措施中，管材的出厂质量，设备的安装检测，地质情况的勘测是基础，施工过程中对泥浆比重的计量，对每道工序的测量是关键。施工单位应该在施工过程中不断总结经验，采取切实有效的控制措施，确保管道安装完成后的各项使用功能。
因此，我公司会严把质量关，在顶进过程中管道轴线的控制，顶进过程中顶进压力控制及过程中排出泥浆量的控制。管道轴线一定要在误差允许范围之内，保持一条直线，避免大角度折线，受力不均匀，极易造成管道爆裂，过程中要及时纠偏，确保轴线满足要求。顶进过程中，千斤顶压力突然激增或降低时，需立即停止作业查明原因后再进行下一步施工。如果外排泥浆量超出理论计算量20%以上，要立即查明超量原因，确定塌陷位置，评估塌陷程度，并根据评估结果确定处理措施后再进行下一步施工，避免造成地面塌陷。