泥水平衡顶管工程

　　1、工作坑

　　工作坑采用钢筋砼沉井，并内应有足够的工作面，尺寸计算如下：

　　（1）底宽

　　底宽=D1+S

　　式中：D1为钢筋砼套管外径，此处为2.5+1.2+0.6＝4.3m

　　S：两侧操作宽度1.7m

　　故工作坑底部宽度为：6m

　　（2）长度

　　L=LI+L2+L3+IA+L5（m）

　　式中：L1-工具管长度（m），采用管道第一节管作为工具管，取0.5m

　　L2：管节长度（m）取2m计算

　　L3：出土工作间长度（m）取1.5m

　　L4：液压油缸长度（m）此处取1.2m

　　L5：后背所占工作井长度，包括横木、立铁、横铁取0.8m

　　所以计算工作井长度0.5m+2m+1.5m+1.2m+0.8m=m+0.8m=6.0m，取6m。

　　2、泥水平衡顶管掘进

　　泥水平衡式工具管是一种以全断面切削土体，以泥水压力来平衡土压力和地下水压力，又以泥水作为输送弃土介质的机械式工具管。

　　随着工具管的推进，刀盘在不断转动，进泥管不断供泥水，排泥管不断将混有弃土的泥水排出泥水舱。泥水舱要保持一定的压力。使刀盘在有泥水压力的情况下向前钻进。

　　泥水平衡工具管的基本原理是泥水护壁，在泥水式顶管施工中，要使挖掘面保持稳定，必须向泥水舱注入一定压力的泥水。泥水在压力作用下向土体内部渗透，在开挖面形成一层泥皮。泥皮的作用，一方面阻止泥水继续向土体内部渗漏，另一方面，泥水的压力通过泥皮作用在开挖面防止坍塌。要求泥水密度必须大于1.03.施工过程须注意的问题：

　　（1）当掘进机停止工作时，一定要防止泥水从土层中或洞口及其他地方流失。不然。挖掘面就会失稳，尤其是在出洞这一段时间内更应防止洞口止水圈漏水。

　　（2）在掘进工程中，应注意观察地下水压力的变化，并及时采取相应的措施和对策，只有这样，才能保持挖掘面的稳定。

　　（3）在顶进过程中，随时要注意挖掘面是否稳定，要不是检查泥水的浓度和相对密度是否正常，还要注意进排泥泵的流量及压力是否正常。应防止排泥泵的排量过小而造成排泥管的淤积和堵塞现象。

　　3、机头选型

　　采用ZX-1000型泥水平衡顶管掘进机。

　　（1）在工作井范围内实行全封闭隔离施工并布置以下必要的设施，地面指挥监测中心、办公室、仓库、配电间、冷作间等，各设施应整洁、卫生，并有专职人员进行管理。

　　（2）现场布置采用8t汽吊，设备进场时，采用16t汽车吊车。

　　（3）管道顶进时，起吊设备采用跨距为14m的龙门行车（起重能力为30t），行车导轨与顶管中心线应平行铺设。

　　（4）井内布置。工作井井内布置主要有后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯等。

　　4、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舱内的搅拌和泥水形成泥浆。然后有泥浆泵抽，在沉井上部砌2只沉淀池。沉淀的余土外运需按文明施工要求和渣土处理办法，运到永久推土点，不得污染沿途道路环境。

　　5、泥水系统的安装

　　泥水池应尽量靠近工作井边，可采用并联法。泥浆池尽量靠近工作井边，可以减少排泥管路过长而产生的管路摩阻力，沉石箱的配置可沉淀块状物，防止块状物进入泵体，使泵堵塞和损坏。注浆系统尽量使用螺杆泵以减少脉动现象，浆液应保证搅拌均匀，系统应配置减压系统，在泵出口处1m以及机头处应保证系统无泄漏。

　　6、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，纠偏操作就变的简单易行了，操作员只要通过纠偏动作，始终保证激光点在管道中心线位置。测量与方向控制要点：（1）有严格的放样复核制度，并做好原始记录。顶进前必须遵守严格的放样夏测制度，坚持三级复测：施工组测量员一项目技术负责人一监理工程师。确保测量万无一失。（2）布设在工作坑后方的仪座必须避免顶进时移位和变形。必须定时复测及时调整。（3）顶进纠偏必须勤测量、多微调，纠偏角度必须保持在10、－20，不得大于0.5°，并设置偏差警戒线。（4）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位置。（5）开始顶进前必须制定坡度计划，对每一米、每节管的位置、标高需事先计算，确保顶进时正确，以最终符合设计坡度为原则。

　　7、管材供应

　　在顶进过程中，管材的供应是非常重要的，如果供应不及时造成顶进停止，后果是非常严重的，由于机头重量一般较大，机头沉降，使轴线发生偏差；或已顶好的管子和周围土体固结，使得摩阻力增大。因此，在开始顶进前，需制定详细周全的计划，管材应留有足够余量。

　　8、设备维修及保养

　　8.1 刀盘主轴及外壳密封

　　掘进机在累计顶进500m时，需对刀盘主轴密封进行检查，看看是否良好，如果不良则应更换。如果良好则应再加好油。

　　8.2 液压系统

　　当液化油出现乳化时，说明液压油已严重氧化，应予以更换，更换液压油之前须把油箱内清洗干净。加油必须用精滤车，一旦发现油管老化应予以更换。

　　8.8 电气系统

　　电气系统应保持干燥，保持指示灯及各仪表正常。

　　8.4 纠偏系统

　　纠偏系统要经常检查是否漏油、油液质量、油压情况，如发现不正常情况及时更换。

　　9、注浆减摩

　　长距离顶管施工中，顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效的方法是进行注浆。注浆降低了顶进时的摩阻力，我们在注浆时做到以下几点。

　　（1）选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。主要指标为造浆率、失水量和动塑比。

　　（2）在管子上预埋压浆孔，压浆孔的设置要有利于浆套的形成。

　　（3）膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，听取供应商的建议但都必须按照规范进行，使用前必须先进行试验，主要有膨润土纯碱掺加药剂，漏斗粘度视粘度CP失水量（ml）。

　　（4）压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅。在顶进过程中，要经常检查各推进段的浆液形成情况。

　　（5）注浆设备和管路要可靠，具有足够的耐压和良好的密封性能。在注浆孔中设置一个单向阀。使浆液管外的土不能堵塞管路而影响这浆效果。

　　（6）注浆工艺有专人负责，质量员定期检查。

　　（7）注浆泵选择脉动小的螺杆泵，流量与顶进速度相应配。

　　（8）由于顶管线路长，为使全程注浆压力不致相差过大，在中间还将增设压浆泵以增大压力。

　　（9）泥浆在输送和灌注过程中具有流动性、可泵性。主要从顶管前端进行，顶进一定跟班后，并应从后端及中间进行补浆。

　　①触变泥浆的材料

　　触变泥浆的主要成份是膨润土、掺入碱和水配制而成。为了在顶进完毕后使触变泥浆固结增强，可掺入石灰膏。但为了施工使用时保持流动性，还必须掺入缓凝剂和塑化剂。触变泥浆按膨润土：烧碱：CMC：水＝0.3：0.2：0.01：1的配比配制后静置24h后使用。施工时通过压浆系统从机头进入管路。

　　⑦触变泥浆的拌合程序

　　将定量的水放入搅拌罐内。并取其中的一部分水来溶化碱；在搅拌过程中，将定量膨润土徐徐加入搅拌灌内，搅拌均匀；将溶化后的碱水倒入搅拌灌内，再搅拌均匀，放置12h后即可使用。

　　③触变泥浆应注意的事项

　　注浆孔的布置宜按管道直径大小确定，一般每个断面可设置3～4个，并具备排气功能。搅拌均匀的泥浆应放置一定时间方可灌注。灌浆前，应通过注水检查灌浆设备，确认设备正常后方可灌注。灌浆压力可按不0.1MPa开始加压，在灌浆过程中再按实际情况调整。灌浆时，按灌浆孔断面位置的前后顺序依次进行，灌浆遇有机械故障、管路堵塞、接头渗漏等情况时，经处理后方可继续顶进。

　　10、接收坑

　　顶管工作坑间距不大于200m，在两工作坑的中间设置接收坑，接收坑采用钢板沉箱下沉，就位后取出管前端的工具管，按照设计要求在沉箱内制作钢筋砼检查井。