泥水平衡法顶管施工技术实例分析

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1、泥水平衡法顶管施工技术实例分析　　【摘要】：随着经济的不断发展以及城市化进程的加快，市政工程的施工量越来越大，顶管施工已越来越普及，其应用的领域也越来越广泛。对于小直径管道或地下水位较高的地区，泥水平衡式顶管施工技术优势明显。结合工程实例，探讨了泥水平衡顶管法的施工工艺，对顶进过程的测量纠偏措施做了简单介绍。　　【关键词】:泥水平衡法；顶管施工技术；实例　　中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：　　1.泥水平衡式顶管工作原理　　泥水平衡顶管是通过泥水压力来平衡管周土体和地下水压力，通过改变泥

2、水仓的送、排泥水量以及顶进速度来控制排土量，使泥水仓内的泥水压力值稳定，使开挖面和周边土体保持稳定。　　2．泥水平衡式顶管的工艺流程　　顶管施工准备→工具头刀盘转动→顶进调整→泥浆制作→砂土沉淀、外运→测量纠偏→整体顶进、调节顶块→管路拆安→一个循环借结束，重复顶进一个行程。　　3.泥水平衡顶管法的设备　　具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机具有多种形式。刀盘由设在主轴左右两侧的电动机驱动，其刀盘正面的开口比较大，开口的面积约占顶管机断面的15%～20%。便于大块的卵石能进入顶管机。在掘进机工作时，刀

3、盘一边转动、一边偏心运动把石块轧碎，被轧碎的石块通过与泥水仓联接的间隙进入掘进机的泥水仓，然后从排泥孔排出。此外，在刀盘运动过程中，泥土仓和泥水中的间隙不断循环变化着，因此，除了能轧碎土块，还能保证进水泵的泥水能通过此间隙到达土仓中，从而保证了掘进机不仅在砂土中，即使在粘土中也能正常工作。　　4.工程实例　　工程概况　　国内某城市的一段排污管道采用泥水平衡式顶管施工技术，该管道管径为800mm，平均埋深6～7m，顶管长度110m。该地段地势北高南低，地形起伏不大，场地地层自上而下依次为杂填土、粉土

4、、粉质粘土和泥质粉砂岩。管道穿越的土质主要有杂填土、粉土和中细砂层，地下水在地表以下2m左右，管道处于地下水位以下。　　施工部署　　机头选型　　本工程由于一次顶进距离较长，为确保工程安全，决定采用日LEMOL型TCZ600具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机。该掘进机的优点是：顶管机、主千斤顶、泥水循环系统和泥水分离装置成套化；带锥形破碎机的条幅刀盘，能破碎小于外径30%，强度XXkg/cm2的砾石；该机能适用各种土壤条件，如粘质土，砂土，砂砾混合卵石土和软岩上；使用安装在轨道上的升顶油缸，一次顶进长

5、度超过100m；由一人在地面遥控操作即可。　　顶进工艺　　顶力计算：　　F＝F1＋F2(1)　　式中：F-总推力；F1-迎面推力；F2-顶进推力。　　F1=πD2P/4(2)　　F2＝πDfL(3)　　P=K0γH0(4)　　式中：Ｋ0-静止土压力系数，取；γ-土的湿重度，取/m3；H0-地面至掘进机中心的厚度，取最大值6m；F-管外表面平均综合摩阻力，取/m2；Ｄ-管外径，取；Ｌ-顶距，取110m。　　通过上述公式计算得到总推力F＝＋＝241。在总推力、工作井所能提供的最大顶力及管材的轴向允许推

6、力中取最小值。已知工作井能承受的最大顶力为400t，管材的轴向允许推力为300t，所以主顶油缸选用2台200t的油缸，千斤顶总推力达到360t。无需增加额外的顶进系统即可满足施工要求。　　顶进调试及土体取样　　顶管下井前应作一次安装调试，油管安装前先应清洗，防止灰尘等污物进入油管，电路系统应保持干燥，机头运转调试保证各系统无泄漏。机头下井后，刀盘应离开封门1m左右，放置平稳后重测导轨标高，高程误差不超过5mm。凿除砖封门，并留块状物，同时进行土体取样工作，使用100mm，Ｌ＝500mm的两根钢管在

7、洞口上下部各取长400mm的土样，取样工作完成后随即将盘贴住前方土体。　　TCZ机头属于刀盘不可伸缩型，土压力表所显示的土压力为泥仓土压，显示的土压力与实际顶进的土压力存在一个压力差，由于进泥口是衡定的，TCZ机头的土压控制主要通过顶速来调节，每次初顶时先调节好送水压力，然后打开机内止水阀，待流量达到额定值的80%时即可开始顶进，送水压力可通过机内压力调节即可完成。　　触变泥浆系统　　顶进过程中，需要经常调节压触变泥浆，以减少顶进的阻力，触变泥浆系统由拌浆、注浆和管道3部分组成。拌浆是把注浆材料兑

8、水以后搅拌成所需的浆液；注浆是通过注浆泵进行的，根据压力表和流量表，它可以控制注浆的压力和注浆量；管道分总管和支管，总管安装在管道内一侧，支管则把总管内压送过来的浆液输送到每个注浆孔上去。注浆孔布置为：工具头一道、第1节混凝土管设一道、之后每间距设一道补浆孔。注浆流程为造浆静置→注浆→顶管推进→顶管停顶→停止注浆。　　顶进过程中的方向控制　　由于TCZ机头本身所具有的方向诱导装置，操作员只要通过纠偏动作，始终保证激光点测量与方向控制即可。初始推进阶段，方向主要是主顶油缸控制，因此，