1泥水平衡頂管施工原理
泥水平衡頂管技術(shù)其施工原理是將置于工作井中的頂管掘進(jìn)機(jī)通過(guò)主頂油缸向前推進(jìn)至止水圈后，由電動(dòng)機(jī)提供能量轉(zhuǎn)動(dòng)掘進(jìn)機(jī)頭刀盤來(lái)切削土層、粉碎石塊，并使之進(jìn)入泥水艙與泥漿混合，然后由泥漿系統(tǒng)的排泥管泵送至地面；與此同時(shí)，機(jī)頭連同管道在持續(xù)頂進(jìn)力的作用下，終穿過(guò)土層到達(dá)井。在挖掘過(guò)程中，采用泥水平衡裝置來(lái)維持水土平衡，使頂進(jìn)管道始終處于主動(dòng)與被動(dòng)土壓之間，可以達(dá)到消除地面的沉降和隆起的效果（見圖1）。
2泥水平衡施工中若干技術(shù)問(wèn)題的探討
近幾年來(lái)我們?cè)陧敼苁┕ぶ惺褂萌毡疽羷?shì)機(jī)（TCC）和國(guó)產(chǎn)泥水平衡頂管設(shè)備（NPD），在不同地層中進(jìn)行了D600～D0mm管徑的頂管施工，積累了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)。下面就施工中常見的各種技術(shù)和機(jī)械故障如刀盤卡死、糾偏失控、泥水循環(huán)系統(tǒng)堵塞、地面沉降等技術(shù)問(wèn)題的處置作以探討。
2.1糾偏技術(shù)問(wèn)題
頂管機(jī)在推進(jìn)過(guò)程中持續(xù)朝某個(gè)方向偏斜，即使使用糾偏激光束也不能使之回歸到預(yù)定標(biāo)位置的現(xiàn)象稱為糾偏失控。如不及時(shí)處理會(huì)造成擬鋪設(shè)管道無(wú)法滿足設(shè)計(jì)軌跡要求。
2.1.1原因分析
（1）地質(zhì)條件影響
由于機(jī)身自重較大，且機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)引起的震動(dòng)，在軟土層及回填土中從而降低了地層的承載力，使頂管機(jī)產(chǎn)生下沉趨勢(shì)?；蛘呤琼敼芏瓮翆宇愋妥兓鹜翆映休d力變化，當(dāng)遇到上下兩層不同性質(zhì)的土?xí)r，這種趨勢(shì)就越明顯。頂管施工過(guò)程中遇著大石塊、樁基礎(chǔ)或其他障礙物，造成偏差過(guò)大。
（2）機(jī)械原因
頂管推進(jìn)速度過(guò)快或過(guò)慢的影響；主油缸油封漏油，頂進(jìn)力不均衡；后背墻變形嚴(yán)重；頂鐵或頂環(huán)發(fā)生扭曲變形現(xiàn)象；工作坑內(nèi)導(dǎo)軌偏差。
（3）人為操作不當(dāng)造成的糾偏失控現(xiàn)象。此外，管道頂進(jìn)越長(zhǎng)，產(chǎn)生偏差的可能性越大，如果糾偏不及時(shí)，也會(huì)造成失控。
2.1.2防范措施及解決方法
（1）要充分熟悉業(yè)主提供的地勘資料，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘；必要時(shí)在較復(fù)雜的地段要進(jìn)行補(bǔ)勘。事實(shí)上在頂管施工中，因?yàn)橥临|(zhì)變化、設(shè)備能力和操作失誤等原因出現(xiàn)偏差是難免的，所以及時(shí)糾偏工作非常重要，這關(guān)系到管道鋪設(shè)質(zhì)量，甚至整個(gè)頂進(jìn)過(guò)程的成敗。糾偏的一般原則：勤糾微糾，標(biāo)不離，禁止盲頂。其控制細(xì)節(jié)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：當(dāng)頂管機(jī)頭尚未全部進(jìn)洞前，在機(jī)頭中心、高程偏差不大于20mm時(shí)，不考慮糾偏，因此時(shí)軌道在控制方向，若糾偏不但沒效果反而會(huì)使節(jié)管道偏離軌道。
（2）在管道頂進(jìn)過(guò)程中，如果在粉細(xì)砂土層中頂進(jìn)偏低，可調(diào)低進(jìn)泥的泥漿濃度，減小頂進(jìn)速度。當(dāng)遇到軟硬程度不同的土層時(shí)，地質(zhì)條件會(huì)發(fā)生很大變化，突然間變硬或變軟，這可以通過(guò)刀盤的轉(zhuǎn)矩來(lái)判斷。若突然變硬，則應(yīng)向土倉(cāng)內(nèi)加入水或泥漿。在一般情況下，如果對(duì)地質(zhì)勘察資料掌握比較準(zhǔn)確時(shí)，且當(dāng)穿越的軟弱地層長(zhǎng)度15m時(shí)，入洞前可以采取機(jī)頭與管道、管道與管道間加接連接桿的方式進(jìn)行固定，以增加其剛性，并輔以適當(dāng)糾偏方式，是可以防止機(jī)頭和管道叩頭現(xiàn)象發(fā)生的。

這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理和計(jì)算后，以數(shù)字的形式顯示在顯示屏上，該電子裝置主要用來(lái)監(jiān)測(cè)鉆桿與地球磁場(chǎng)的關(guān)系和傾角（鉆頭在地下的三維坐標(biāo)），將測(cè)量到的數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以便確定鉆頭的實(shí)際位置與設(shè)計(jì)位置的偏差，并將偏差值控制在允許的范圍之內(nèi)，如此循環(huán)直到鉆頭按照預(yù)定的導(dǎo)向孔曲線在預(yù)定位置出土。預(yù)擴(kuò)孔：導(dǎo)向孔完成后，要將該鉆孔進(jìn)行擴(kuò)大到合適的直徑以方便安裝成品管道，此過(guò)程稱為預(yù)擴(kuò)孔，（依終成孔尺寸決定擴(kuò)孔次數(shù)）。例如，如需安裝36英寸管線，鉆孔必須擴(kuò)大到48英寸或大。通常，在鉆機(jī)對(duì)岸將擴(kuò)孔器連接到鉆桿上，然后由鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)回拖入導(dǎo)向孔，將導(dǎo)向孔擴(kuò)大，同時(shí)要將大量的泥漿泵入鉆孔，以鉆孔的完整性和不。 這項(xiàng)技術(shù)同時(shí)還可以為管道提供的保護(hù)層，并相應(yīng)減少了維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)不會(huì)影響河流運(yùn)輸并縮短施工期，證明是目前效率，成本的穿越施工方法。導(dǎo)向孔：導(dǎo)向孔是在水平方向按預(yù)定角度并沿預(yù)定截面鉆進(jìn)的孔，包括一段直斜線和一段大半徑弧線。在鉆導(dǎo)向孔的同時(shí)，承包商也許會(huì)選擇并使用大口徑的鉆桿（即沖洗管）來(lái)屏蔽導(dǎo)向鉆桿。沖洗管可以起到類似導(dǎo)管的作用，還可以方便導(dǎo)向鉆桿的抽回和換鉆頭等工作。導(dǎo)向孔的方向控制由位于鉆頭后端的鉆桿內(nèi)的控制器（稱為彎外殼）完成。鉆進(jìn)過(guò)程中鉆桿是不做旋轉(zhuǎn)的，需要變換方向時(shí)若將彎外殼向右定位，鉆進(jìn)路線即向右沿平滑曲線前進(jìn)。鉆孔曲線由放置在鉆頭后端鉆桿內(nèi)的電子測(cè)向儀進(jìn)行測(cè)量并將測(cè)量結(jié)果傳導(dǎo)到地面的儀。

1泥水平衡施工工法簡(jiǎn)介
在機(jī)械化頂管施工過(guò)程中，泥水平衡頂管施工工法作為主要的施工方式，通常情況下屬于機(jī)械化、長(zhǎng)距離頂進(jìn)施工技術(shù)。該施工技術(shù)在施工技術(shù)管理方面要求比較高，主要表現(xiàn)為：嚴(yán)格操作頂管設(shè)備，科學(xué)合理地選擇和計(jì)算施工工藝參數(shù)等。在長(zhǎng)距離、地質(zhì)條件復(fù)雜的環(huán)境中，泥水平衡頂管施工方法是為優(yōu)越的施工方式之一。
1.1泥水平衡施工工法特點(diǎn)
通常情況下，泥水平衡頂管施工工法主要采用機(jī)械掘進(jìn)技術(shù)，其特征主要表現(xiàn)為：被切削的土壤被刀盤送入到泥水倉(cāng)，具有一定濃度的泥水，在送水泵的作用下，被輸送到挖掘面，經(jīng)過(guò)刀盤的充分?jǐn)嚢韬?，泥水通過(guò)排泥管道被排泥泵送到地面的泥漿池，泥水經(jīng)過(guò)一系列的沉淀或分離，進(jìn)而在一定程度上可以重復(fù)使用，剩余的殘?jiān)贿\(yùn)走：在掘進(jìn)過(guò)程中，通過(guò)刀盤以及頂速平衡正面土壓力，進(jìn)而對(duì)循環(huán)水的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，在一定程度上對(duì)地下水壓力進(jìn)行平衡；切削入泥倉(cāng)的土體通過(guò)采用流體進(jìn)行輸送，不能中斷頂進(jìn)過(guò)程，施工速度一定要快；不需要對(duì)土質(zhì)進(jìn)行改良或者是進(jìn)行降水處理，施工后地表出現(xiàn)較小的沉降。通常泥水平衡頂管的主要設(shè)備有：挖掘機(jī)、主頂設(shè)備、測(cè)量設(shè)備、井內(nèi)旁通、控制系統(tǒng)等；輔助設(shè)備包括：泥水處理設(shè)備、注漿設(shè)備、中繼間等。
1.2泥水平衡施工工法工藝原理
作為一種頂管施工工法，泥水平衡頂管施工技術(shù)通常情況下是充分利用泥水壓力，進(jìn)而在一定程度上對(duì)土壓力和地下水壓力進(jìn)行平衡處理。其基本原理是：具有一定濃度的泥水經(jīng)送水泵到達(dá)挖掘面，然后通過(guò)井內(nèi)旁通壓力調(diào)整閥，或者是通過(guò)調(diào)整排泥泵轉(zhuǎn)速的方式，進(jìn)一步對(duì)水壓力的大小進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而在一定程度上對(duì)地下水壓和挖掘面土壓力進(jìn)行平衡，確保掘進(jìn)機(jī)刀盤工作在平衡壓力下，在一定程度上避免挖掘面失穩(wěn)，進(jìn)而導(dǎo)致地面出現(xiàn)沉降和隆起。
2施工組織及任務(wù)劃分
2.1施工組織原則
在勞動(dòng)組織方面，結(jié)合頂管穿越施工的實(shí)際情況，同時(shí)結(jié)合本標(biāo)段的實(shí)際工程量和工期，進(jìn)而對(duì)各項(xiàng)進(jìn)行合理配置，進(jìn)一步成立相應(yīng)的施工作業(yè)機(jī)組。通過(guò)動(dòng)態(tài)的方式對(duì)施工作業(yè)機(jī)組的人員、機(jī)具配置等進(jìn)行管理，一方面確保任務(wù)按期完成，另一方面確保施工的連續(xù)性。進(jìn)而在一定程度上減少現(xiàn)場(chǎng)高峰的人數(shù)，避免出現(xiàn)窩工現(xiàn)象。同時(shí)對(duì)其它隊(duì)種進(jìn)行合理的配置，在一定程度上確保工程施工全面、有序地進(jìn)行，滿足施工要求。
2.2施工階段劃分
穿越工程施工分為三個(gè)階段：前期準(zhǔn)備階段、施工階段、驗(yàn)交階段。
①前期準(zhǔn)備階段：各項(xiàng)工作按照“施工準(zhǔn)備工作計(jì)劃”來(lái)進(jìn)行，進(jìn)一步為施工創(chuàng)造條件。
②施工階段：總體分為二個(gè)階段進(jìn)行控制。階段組織管道焊接、工作井制作。二階段頂混凝土套管、工作管試壓、穿越工作管。
③驗(yàn)交階段：地貌恢復(fù)、水工保護(hù)，達(dá)到中間驗(yàn)收條件。
3工程施工方案
3.1施工準(zhǔn)備
①穿越施工前施工單位協(xié)助業(yè)主穿越施工土地手續(xù)。
②籌備穿越前的材料、設(shè)備、人員的籌備和到場(chǎng)計(jì)劃。
③做好施工圖紙會(huì)審、技術(shù)交底工作，同時(shí)完成穿越施工方案等文件的編制和審批工作。
④修筑臨時(shí)施工便道。
3.2測(cè)量放線
①借助儀器開展測(cè)量放線工作，在使用儀器前，需要經(jīng)過(guò)法定檢驗(yàn)部門的檢定，經(jīng)過(guò)檢定合格，同時(shí)在有效期內(nèi)才能進(jìn)行使用。
②對(duì)于設(shè)計(jì)圖

該面積從入土點(diǎn)算起，入土點(diǎn)應(yīng)位于規(guī)定的區(qū)域內(nèi)至少3M（10FT）處，同時(shí)由于許多鉆機(jī)配套的設(shè)備或配件沒有規(guī)定的存放地點(diǎn)，所以鉆機(jī)一側(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)可由許多不規(guī)則的小塊組成，以便節(jié)省占地面積，現(xiàn)場(chǎng)盡量要平整，堅(jiān)硬，清潔，以便有利于進(jìn)行施工。由于穿越施工時(shí)需要大量的淡水供攪拌泥漿用，所以施工現(xiàn)場(chǎng)要盡量靠近水源或便于連接自來(lái)水管道的地方。管道一側(cè)----為便于預(yù)制成品管道，管道一側(cè)要有足夠長(zhǎng)度的施工現(xiàn)場(chǎng)，這也是要考慮的事情。現(xiàn)場(chǎng)寬度應(yīng)滿足管道施工的需要（一般為米）。同樣在出土點(diǎn)一側(cè)也需要30米（100FT）寬乘以45米（150FT）長(zhǎng)的施工現(xiàn)場(chǎng)?？傞L(zhǎng)度以能夠擺放下所預(yù)制的管道為準(zhǔn)，（場(chǎng)地的總長(zhǎng)度一般為穿越管道長(zhǎng)度再加上30米。

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