矩形顶管模具施工及来贺模具厂宁夏顶管模具案例分析

一、本工程矩形顶管模具施工概况与地质条件分析

在本工程矩形顶管模具施工过程中，顶管模具覆土厚度约为 5.02m，这一覆土深度对顶管施工的稳定性和安全性有着重要影响。从获取的详细地质资料来看，管顶以上的土层分布呈现出明显的分层特征，自上而下依次为杂填土层、粘土层、淤泥质粘土层和粘土层，而顶管模具的主要顶进区域集中在淤泥质粘土层。

淤泥质粘土层作为本工程顶管施工的关键土层，其工程性质存在显著短板。该土层透水性较差，从正面角度看，这在一定程度上减少了施工过程中地下水渗透带来的风险，降低了因渗水引发的管涌、坍塌等问题的发生概率。然而，其负面特性更为突出，属于典型的高含水量、高灵敏度、高压缩性、低强度、低渗透性的软粘性土。高含水量使得土层颗粒间的粘结力大幅降低，整体结构稳定性差；高灵敏度导致土层在受到外界扰动（如顶管施工中的挖掘、顶进作业）时，强度会急剧下降，极易发生结构破坏；高压缩性则意味着在顶管施工荷载作用下，土层容易产生较大的压缩变形，可能导致顶管模具位置偏移、管节沉降等问题，影响施工精度和工程质量；低强度使得土层难以承受顶管施工过程中产生的各种作用力，进一步增加了施工风险；同时，该土层蠕变量大，土层的蠕动流动易造成开挖面失稳，给顶管施工带来极大挑战。此外，还需特别注意该土层具有高粘性的特点，在顶管施工过程中，土层极易粘着在顶管模具设备上，进而造成管路堵塞，使掘进作业难以顺利进行，严重影响施工进度。

二、针对本工程地质条件的施工应对措施

（一）开挖面稳定控制措施

鉴于淤泥质粘土层蠕变量大、易导致开挖面失稳的特点，本工程采用土压平衡式顶管施工工艺。通过合理设定土仓压力，使其与开挖面土层压力保持平衡，有效抑制土层的蠕动变形，防止开挖面坍塌。同时，实时监测土仓压力变化，根据地质情况和施工参数的变化，及时调整土仓压力，确保开挖面始终处于稳定状态。此外，在顶管机头部设置搅拌装置，对开挖面的淤泥质粘土进行充分搅拌，改善土层的流动性和均匀性，进一步提高开挖面的稳定性。

（二）防止土层粘着与管路堵塞措施

针对土层高粘性易粘着顶管模具设备造成管路堵塞的问题，首先在顶管模具的外壳表面涂抹专用的防粘涂层。该防粘涂层具有优异的润滑性能和抗粘性，能够有效减少土层与模具外壳的粘结力，降低土层粘着在模具上的概率。其次，在顶管模具的内部管路中安装高压冲洗系统，定期对管路进行冲洗。通过高压水流的冲击作用，及时清除管路内粘着的泥土，防止管路堵塞。同时，优化顶管机的出土系统，选用大口径的螺旋输送机，并在螺旋输送机的叶片上也涂抹防粘材料，提高出土效率，减少泥土在输送机内的残留和粘结。另外，安排专人定期对顶管模具设备和管路进行检查和清理，一旦发现有泥土粘着或管路堵塞的迹象，及时采取措施进行处理，确保掘进作业的顺利进行。

（三）施工参数优化与监测措施

在施工过程中，对顶管施工的各项参数进行实时监测和优化。主要监测参数包括顶进速度、土仓压力、出土量、顶管机姿态、管节沉降与位移等。通过对这些参数的监测和分析，及时掌握施工过程中的地质变化和工程状况，根据实际情况调整顶进速度、土仓压力等施工参数，确保施工过程的稳定性和安全性。例如，当监测发现土仓压力波动较大时，及时调整螺旋输送机的转速和顶进速度，使土仓压力恢复到设定的稳定范围；当发现顶管机姿态出现偏差时，通过调整顶管机的纠偏油缸，及时纠正顶管机的姿态，防止管节出现过大的沉降和位移。同时，建立完善的监测数据反馈机制，将监测数据及时反馈给施工管理和技术人员，为施工决策提供可靠依据。

三、来贺模具厂宁夏顶管模具案例借鉴

来贺模具厂在宁夏地区承接的一项顶管模具工程，其地质条件与本工程具有一定的相似性，该工程的管顶覆土深度约为 4.8m，顶管施工区域同样涉及淤泥质粘土层，土层也存在高含水量、高粘性、低强度等特点，施工过程中也面临着开挖面失稳、土层粘着模具导致管路堵塞等问题。来贺模具厂针对该工程的地质特点，采取了一系列有效的应对措施，确保了工程的顺利实施，为本工程提供了宝贵的借鉴经验。

（一）来贺模具厂宁夏顶管模具工程的应对措施

定制化顶管模具设计：来贺模具厂根据宁夏地区淤泥质粘土层的特性，对顶管模具进行了定制化设计。在模具的结构设计上，增加了模具外壳的刚度和强度，以应对土层的高压缩性和施工过程中产生的较大作用力，防止模具变形。同时，优化了模具的外形结构，采用流线型设计，减少土层与模具外壳的接触面积，降低土层的粘着阻力。在模具的材料选择上，选用高强度、耐磨、抗粘性的特种钢材，并在模具表面进行了特殊的表面处理（如镀铬、喷涂陶瓷等），进一步提高了模具的抗粘性和耐磨性，延长了模具的使用寿命。

先进的施工工艺应用：该工程采用了泥水平衡式顶管施工工艺，通过向土仓内注入泥水混合物，形成一定的泥水压力，平衡开挖面的土层压力，有效控制了开挖面的稳定。泥水混合物不仅能够起到平衡压力的作用，还能够对开挖下来的泥土起到稀释和输送作用，减少泥土在模具和管路内的粘着和堵塞。同时，来贺模具厂还配备了先进的施工监测设备和控制系统，能够实时监测施工过程中的各项参数，并根据监测数据自动调整施工参数，确保施工过程的稳定和高效。

专业的施工团队与售后服务：来贺模具厂拥有一支经验丰富、技术精湛的专业施工团队，施工人员均经过严格的培训和考核，具备扎实的专业知识和丰富的施工经验。在施工过程中，施工团队严格按照施工方案和操作规程进行施工，确保施工质量和安全。同时，来贺模具厂还提供完善的售后服务，在工程完工后，定期对顶管模具设备进行回访和维护，及时解决用户在使用过程中遇到的问题，确保设备的正常运行。

（二）对本工程的借鉴意义

来贺模具厂宁夏顶管模具工程的成功实施，为本工程提供了多方面的借鉴意义。在顶管模具设计方面，本工程可以参考来贺模具厂的定制化设计理念，根据本工程淤泥质粘土层的具体特性，对顶管模具的结构、材料和表面处理进行优化设计，提高模具的适应性和可靠性。在施工工艺选择方面，虽然本工程采用的是土压平衡式顶管施工工艺，但来贺模具厂在泥水平衡式顶管施工工艺中对泥水混合物的配比、输送系统的优化等经验，对本工程优化土压平衡系统、改善出土条件具有一定的参考价值。在施工团队建设和售后服务方面，本工程可以学习来贺模具厂的经验，加强施工人员的培训和管理，提高施工团队的专业素质和施工水平，同时建立完善的售后服务体系，确保工程完工后设备的正常运行和后续维护。

四、结论与展望

本工程矩形顶管模具施工面临着淤泥质粘土层带来的诸多挑战，通过对地质条件的详细分析，制定了针对性的施工应对措施，包括开挖面稳定控制、防止土层粘着与管路堵塞、施工参数优化与监测等，为工程的顺利实施奠定了坚实的基础。同时，来贺模具厂宁夏顶管模具案例的成功经验，为本工程提供了宝贵的借鉴，进一步完善了本工程的施工方案和技术措施。

在后续的施工过程中，我们将严格按照制定的施工方案和技术措施进行施工，加强施工过程中的监测和管理，及时解决施工中出现的问题，确保工程质量、安全和进度目标的实现。同时，我们也将不断总结施工经验，对施工技术和工艺进行进一步的优化和创新，为类似地质条件下的顶管模具施工提供更加成熟、可靠的技术支持和参考依据，推动顶管施工技术的不断发展和进步。