泥水平衡顶管施工工法.pdf

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1.前言

随着管道建设的发展，管道在穿越高速公路、铁路、建筑

物等特殊地段时，传统的人工掏土顶管施工，因易坍塌、效率

低、受周边环境制约等缺点越来越不适合于现场施工，泥水平

衡顶管施工属于机械化、长距离顶进施工技术，在我国近年来

逐步得到推广和应用，泥水平衡顶管施工则切实解决了施工中

受地形限制、顶管长度限制、施工安全、环境污染等传统顶管

存在的各项问题。本工法对施工技术操作要求较高，主要体现

在对顶管设备操作、排泥系统的操作、注浆系统的操作都比较

严格。

泥水平衡顶管的主要设备有：泥水平衡顶管机、主顶设备、

测量设备、电气控制系统、泥水处理设备、压浆系统等。

2.工法特点

2.1该工法层次清楚，操作简便，运行可靠，便于掌握，

可以对复杂的地下情况作出快速反应。

2.2顶管在地面操作，安全、直观、方便。

均可适用。

2.2施工精度高，上、下、左、右可纠偏，最大纠偏角度

达2.5°，并可作较长距离顶进。

2.3对管体周围的土体扰动较小，地面沉降小，道路交通

及构筑物相对安全。

2.4操作坑内施工环境较好，采用泥水输送弃土，没有吊

土、搬运土方，施工无安全风险。

2.5施工噪音小，对周围的环境影响小。

3.适用范围

泥水平衡顶管施工工法适用于各类黏土、粉土、砂土和渗

透系数较大的砂卵石，也适应强风化岩等恶劣地质条件下的石

油管道、室外给水、排水、电力及别的适用于顶管施工的管道

工程。

因为泥水平衡顶管顶距长，只需掌握好降水措施，就能很

好掌握地面隆沉、施工安全等特点，并可适用于各类复杂地质

条件，因此像穿越重要公路、铁路、建筑物等非凡工程地段、

穿越砂层、淤泥质土等非凡地质构造地段应用泥水平衡顶管施

工工法，可达到良好的结果。

4.工艺道理

水压力和土压力，采用机械掘进技术。工艺原理为：当接通机

头刀盘电动机的电源开关时，刀盘就被驱动并以均匀速度对土

体进行切削，刀盘可以根据土压自动前后移动，在顶进中起机

械支撑开挖面的作用，维持挖掘面的土压。通过刀盘切削，将

相当于管子顶入土壤同体积的泥土进入泥水仓，土将相当于管

子顶入土壤同体积的泥土进入机头泥水仓内，由供水管向泥水

仓内供水，泥土在泥水仓内与泥水混合成泥浆后，再由排泥管

道排到泥浆池，泥浆经沉淀或分离后泥水可重复利用，残渣外

运；掘进过程通过调节循环水压力用以平衡地下水压力。在切

土、排泥时同步采用等压油缸持续顶进套管，同时通过机头内

设置的处纠偏油缸进行纠偏，在顶进过程中，加注触变泥浆

填充管道周围的空隙，形成一道泥浆保护套，起到支撑地层，

减少地面沉降，减少顶进阻力的作用。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程，见图5.1-1。

测量放线

顶进完成

机头出洞泥浆处理地貌恢复

顶进施工

送水、排泥

设备调试顶管设备就位

工作坑施后背墙施导轨安装主顶油缸安装

图5.1-1施工工艺流程图

5.2操作要点

5.2.1施工准备

5.2.1.1施工前熟悉施工图纸，掌握穿越沿线的地形、地貌、

建筑物、各类管线及设施情况，掌握穿越深度、穿越地质结构

情况。

5.2.1.2编制施工方案，施工技术负责人对施工人员进行安

全、质量、技术交底工作。

5.2.1.3施工前对顶管机、发电机、千斤顶等施工机具、设

备进行检修。

5.2.1.4顶管用钢筋混凝土套管施工进步行复检，强度必须

满足设想及相干标准请求。

5.2.1.5施工前根据施工现场地形地貌情况，在靠近工作坑

选择合适位置开挖泥浆池，用于安装泥浆分离系统和注浆系统，

泥浆池规格为10m*8m，泥浆池大小根据顶管施工的具体情况

进行适当调整。

设置警示带警示。

5.2.2顶力计算

推力的理论计算：（以计算）

F=F1十f2

其中F—总推力

Fl一迎面阻力F2—顶进阻力

F1＝π*(D/2)2*P(D—管外径1.8mP—控制土压力)

P＝K