泥水平衡顶管施工工法1.docVIP

PAGE

第PAGE4页共NUMPAGES13页

泥水平衡顶管穿越施工工法

冯大永倪宏源曾士伟历明马鹏程

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。

2.3适用土质范围广，软土、粘土、砂土、砂砾土、硬土均可适用。

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种粘土、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、电力及其它适用于顶管施工的管道工程。

由于泥水平衡顶管顶距长，只要控制好降水措施，就能很好控制地面隆沉、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、建筑物等特殊工程地段、穿越砂层、淤泥质土等特殊地质构造地段应用泥水平衡顶管施工工法，可达到良好的效果。

4.工艺原理

泥水平衡式顶管机是利用泥水压力来平衡顶进工作面上的水压力和土压力，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4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

测量放线

工作坑施工

后背墙施工

导轨安装

主顶油缸安装

顶管设备就位

套管就位

顶进施工

顶进完成

送水、排泥

设备调试

机头出洞

泥浆处理

地貌恢复

图5.1-1施工工艺流程图

5.2.5后背墙施工

施工中采用钢后背墙支持油缸顶进套管的反力，钢后背墙直接放置在已经支护牢固的钢板桩整体结构上，油缸顶进的反力通过钢后背墙均匀的分散到钢板桩整体结构上，因此钢后背墙安装时应与顶进路径轴线相垂直，钢后背墙与钢板桩整体支护结构中间的缝隙采用钢板垫片填塞，当钢后背墙垂直度找正后，将钢垫板与钢后背墙、钢板桩整体支护结构满焊牢固。钢板后背墙厚度为40mm，尺寸为2.5m×1.5m。

5.2.6

导轨安装时和工作井底板预埋钢板焊牢，并用型钢支撑围牢。导轨安装前要先复核管道中心位置，确保导轨的高程、轴线位置准确。导轨定位必须稳固，在顶进中承受各种负荷时不位移、不变形、不沉降。每节套管顶进完成后校对导轨高程、中线及水平，如有变化及时校正。

导轨安装应满足顶管中线和高程的要求，导轨轴线位置偏差不超过3mm，顶面高程偏差不超过3mm，两轨内距偏差不超过2mm。两导轨应顺直|平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致。

5.2.7

用25吨吊车吊装顶管机，将顶管机放入顶进坑内的导轨上，顶管机前端距井壁约250mm。吊运完成后，调整底盘及顶管机机头的位置、高程、中线、仰俯角、旋转角等，保证顶管机的轴线机坑轴线、导轨轴线以及主顶油缸的轴线保持一致。

5.2.8

主顶设备采用两台300T双节等压油缸，油缸底盘的安装应支撑牢固，防止产生受力变形或位移。底盘的调整的定位在将顶管机吊运至底盘导轨上后进行。

?主顶油缸必须符合中线和水平要求，且要以管道中心线为轴对称布置。主顶油缸架安装要定位准确，保证油缸受力点的位置正确，其高程和平面安装误差应控制在3mm以内。安装在油缸架上的油缸