泥水平衡法顶管施工技术实例分析.doc

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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

2、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

3、程实例4.1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67m，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、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。4.2施工部署4.2.1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：（1）顶管机、主千斤顶、泥水循环系统和泥水分离装置成套化；（2）带锥形破碎机的条幅刀盘，能破碎小于外径30%，强度2000k

4、g/cm2的砾石；（3）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；（4）使用安装在轨道上的升顶油缸，一次顶进长度超过100m；（5）由一人在地面遥控操作即可。4.2.2顶进工艺（1）顶力计算：FF1F2 (1)式中：F-总推力；F1-迎面推力；F2-顶进推力。F1=D2P/4 (2)F2DfL(3)P=K0H0(4)式中：0-静止土压力系数，取0.55；-土的湿重度，取1.9t/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0.8t/m2；-管外径，取0.86m；-顶距，取110m。通过上述公式计算得到总推力F3.64237.6241（t

5、）。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。（2）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，500mm的两根钢管在洞口上下部各取长400mm的土样，取样工作完成后

6、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。（3）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水以后搅拌成所需的浆液（造浆后应静置24h后方可使用）；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（压力控制在水深的1.11.2倍

7、）和注浆量（计量桶控制）；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7.5m设一道补浆孔。注浆流程为造浆静置注浆顶管推进（注浆）顶管停顶停止注浆。（4）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，一方面要减慢主顶推进速度，另一方面要不断调整油缸编组和机头方向；布设在工作井后方的基座必须避免顶进时移位和变形，必须定时复测并及时调整；顶进纠偏的角度应保持在1020之间，不得大于

8、0.5，并设置偏差警戒线。（5）出土方案泥水平衡式顶管的出土采用全自动的泥水输送方式，被挖掘的土通过在机内搅拌和泥水形成泥浆，然后将泥浆抽出，在沉井上部砌2只沉淀池。沉淀的余土外运需按施工要求和渣土处理办法，运到永久堆土点，不得污染道路环境。为防止出洞口及顶进过程中泥水压力过大涌入工作井内，在洞口内预先安装一个单法兰穿墙钢套管，用于安装橡胶止水圈。由于顶进距离长，造成管材表面及F型钢套环、砂等对橡胶止水圈不可避免的磨损，需经常更换橡胶止水圈，因此也应在洞口内侧面放置橡胶止水圈，当需要换外部橡胶止水法兰时，洞口内部的橡胶止水圈可防止地下水进入井内。4.3施工测量4.3.1顶进前的测量顶进前要对工

9、作井的方位、高程进行复测，并标定管道中心线，设立临时水准点，开始顶进的第一节管道必须平稳进洞，位置准确。4.3.2顶进过程中的测量管道轴线和高程主要采用经纬仪进行测定，主要对首节管进行测量，每天不少于2次，每顶进一段要对整个顶进管段进行复测，判断管道前进趋势，检查中间管节有无下沉现象，当发现管道顶进有偏斜时，应及时采取纠偏措施。4.3.3地面观察测量为检查地面有无隆起或沉陷，开始顶进前应在路面选好基线，每隔一定的距离设置水准点，以保证顶进控制的精度，在管道通过地段的顶端选点作为沉降观察点，工程竣工后还要进行1次或2次的稳定性测量，确定符合规定标准。4.4纠偏校正4.4.1偏差预防措施顶管施工前

10、应对地质情况进行认真调查，项目部派专门人员负责全过程的测量，顶进过程中确保后背不位移并随时绘制顶进曲线，采用同规格的油压千斤顶，保持顶力与管道中心线重合。4.4.2偏差纠正方法顶管纠偏应在顶进过程中小角度逐渐进行纠正，其校正的方法主要有：（1）挖掘校正法：采用在不同部位调整挖土量，以达到纠偏的目的。这种方法校正误差范围一般不大于1020mm；（2）衬垫校正法：当局部地基软弱，地基承载力不足而使管头下沉，应在管底衬垫，换填砂石加木板等增加地基强度；（3）强制校正法：当偏差大于20mm时，应用千斤顶强制进行纠偏。5.结束语泥水平衡顶管施工在保证质量的前提下可缩短工期，且能有效保持挖掘面的稳定，对管体周围的土体扰动也小，因此适用于长距离的管道施工中。本工程的顶管施工，由于各个技术环节考虑充分、全面，质量措施得当、管理到位，施工任务圆满完成，可为类似工程提供一点参考。【参考文献】：【1】方启超，罗星燕，钟显奇.泥水平衡顶管施工技术在珠江三角洲地区的应用【J】.广东土木与建筑，2004.【2】胡远辉，邓继华.两种顶管工法在市政工程中的应用【J】.重庆建筑，2008.5