淤泥地质管道顶管方式研究

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1、淤泥地质管道顶管方式研究【摘要】本文针对淤泥地质地不水位高、土质差、易塌方的特点，着重介绍了淤泥地段的管道顶管穿越时顶管方式的筛选。对全断面土压平衡掘进式顶管和全断面土压平衡挤压式顶管的施工技术进行了阐述，总结了各自施工技术的要点。【关键词】顶管施工’滩於地质’土压平衡’技术特点引言顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作井内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道

2、间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推进到接收井内吊起，与此同时，把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间。近儿年，我公司在宁波、舟山和温州市郊施工的管道比较多，该地区属于典型的沿海地区，淤泥层巨厚，地下水位高、土质差，在施工过程中经常会遇到顶管穿越河流、公路等情况，给施工造成很大的困难。在这种情况下，根据现场施工条件，因地制宜，采取合适的顶管方法，既能保证安全施工，乂能节约投资。1.淤泥地质顶管施工特点淤泥具冇高孔隙比、高含水量、高压缩性，抗剪性差，极易触变，含水量为50%~70%，常态为软塑，承载力差。在顶管施工过程中，

3、工作井易塌方，深井顶管施工对支护要求高，而II工作井还要兼顾主管道预制、穿入和管道连头施工；机械顶管时，产生的泥浆量很人，对周围环境影响大；人工挖掘式顶管时，淤泥容易产生管涌,施工人员安全受不到保障。2.顶管方式的选择2.1顶管设备的介绍顶管设备的选择就决定了顶管方式。目前，市场上有很多不同种类的顶管机，其主要区别在于土压力及地下水压力的平衡方式以及工作面的掘进方式不同，由此可以将顶管机分为两种基本类型：（1）开放式顶管机。特点：这种顶管机在工作面和后续的套管之间没有压力密封区，其优点在于：工作人员可以方便地进入工作面，便于采用机械作业。（2）闭

4、式顶管机。特点：这种顶管机的工作面与盾尾之间设有一压力墙。根据密闭顶管机所使用平衡介质的不同，又可以将其分为气压平衡顶管机、泥水式顶管机和土压平衡式顶管机。根据工作面的掘进形式不同，可将顶管机分为如下三种：（1）分步开挖式顶管机。持点：这种顶管机工作面土层的破碎是分步进行的。破碎下来的土石可以通过传送带或者螺旋钻孔输送后至后面的运输设备（如传送带、手推车或轨道式运输矿车等）排出。在特殊情况下，也可以采用水力的方法排渣。根据挖掘的方法，可以分为手掘式顶管机、机械挖掘式顶管机和水力破碎式顶管机。⑵全断面掘进式顶管机。持点：这种顶管机采用旋转式的刀盘（

5、安装有与地层相适应的破碎工具），在一个工作过程中，即可对整个工作面进行破碎。根据平衡的介质，可以分为全断面自然平衡式顶管机、全断面机械平衡式顶管机、全断面气压平衡式顶管机、全断面水力平衡式顶管机、全断面土压平衡式顶管机⑶全断面挤压式顶管机（也称无切削刀盘式顶管机）。这种顶管机属于最简单的土压平衡式顶管机。特点：施工时顶管机的盾体和切削工具被一同顶进土层中，其中一部分土层被挤入周围孔壁，另一部分通过压力墙上的进土口（一般可开闭）进入顶管机，有时也可以采用一个螺旋输送装置来辅助输土。适用于均质的细粒粥状-软地层，其中小于0.06mm的细颗粒成分应＞5

6、0%。其中具有代表性的顶管机有intrusionsschildI:法顶管机和LUNDBY:1:法顶管机。2.2顶管方式的选择根据各种顶管机的特点，结合淤泥地质高孔隙比、高含水量、高压缩性，抗剪性差，极易触变，含水量为50%~70%，常态为软塑，承载力差的特性，列出如下对比表格。表1顶管机分类淤泥地质顶管的风险是否适用开式顶管机受地面载荷，淤泥易形成管涌，地面容易塌陷，施工人员安全无保障，不适用闭式顶管机设备复杂，容易损坏，成本较高适用表2闭式顶管机平衡方式分类适用范围是否适用气压平衡式地下水丰富的地段（气压与地下水压力形成平衡，确保工作而稳定）适

7、用水压平衡式砂性土层，非淤泥质土（土体扰动易液化，稳定性差，开挖而易失稳）不适用土压平衡式适用土质范围广。适用于N值为0〜50的软黏土和砂砾土层适用备注：气压平衡式顶管机设备复杂，施工成本高，虽然可行但不建议采用。表3顶管机掘进方式分类特点是否适用分步开挖式土层破碎是分步的不适用企断面掘进式土层破碎是全断面的适用全断面挤压式土层破碎是全断面的适用根据以上3个表格对比分析，淤泥地段顶管最佳施工方式为全断面土压平衡掘进式顶管和全断面土压平衡挤压式顶管。2.3全断面土压平衡掘进式和挤压式顶管的对比、分析2.3.1土压平衡顶管介绍土压平衡顶管施工是一种全

8、新的施工概念和施工理论，一方面，顶管机在顶进过程中与其所处土层的土压力和地下水压力处于平衡状态；另一方面，其排土量与顶管机切削下来土的体