第一节 顶管施工技术
（一）泥水平衡顶管推进机工作原理
泥水平衡顶管施工工法原理是将已调成一定浓度和比重的泥水，通过送水系统送至顶管机头处形成泥膜，由泥膜来稳定顶进面的同时，调节送水压力平衡地下水，同时由顶管机头刀盘切削土层，被切削下来的残土进入主切削刀后部开闭幅度可调的进泥口，由排水系统自动运送残土至地面，再由地面泥水处理设备将泥水和残土分离后，干的残土被运走，被分离的泥水再送入送泥系统循环使用。 （二）泥水平衡顶管推进机特点
⑴专门用于对付以粉土、砂、粘土及混合地层为主的地质，特别是在容易液化的粉细砂层中顶进。
⑵采用加强型刀盘，可耐土压达300kPa ；
⑶顶管掘进机在任何状态下所有铰接处的密封装置应能够承受0.2 MPa的水压，保证在顶管掘进机顶进时不漏水；
⑷在本工程地质报告所提供的地质条件下，掘进速度为≤10cm/min； ⑸在砾石层中能进行掘进，可以通过10cm以上的砾石；
⑹掘进速度为≤10cm/min的条件下, 掘进863m切削刀盘上的切削刀头可不必更换。
⑺地面操作式，用电视摄像系统监视顶管机内状况，各类参数的表示和操作通过电气控制系统实现，使操作员远离机头；
⑻采用刀盘钮矩系数α为3.15。 （三）泥水分离设备
本工程拟采用河南中原油田生产的ZSZY280D-3P型钻井液直线振动筛和ZQJ200×2型除砂清洁器联合分离。
该泥水处理装置有以下用途和特点：
⑴．设有除砂清洁器，利用离心分离法，将残土和泥水分离；
⑵．被分离的残土，再经过振动过滤网过滤后就基本形成干土状态，可直接运走； ⑶．由于滤网的滤孔直径为74μm，因此泥水中的粘土成份基本不变，该泥水经过回流作为送水（因为运送砂土，必须保持一定的粘度和比重）再利用；
⑷ 必要时，在该装置中加入粘土，搅拌后配置成所需的送泥水。 （四）土压平衡顶管推进机工作原理
土压式顶管施工的原理是将刀盘开挖的土砂充满土仓，利用后方顶的推力使土压作用于整个开挖面，利用土仓内的压力和螺旋输送机排土来平衡地下水压力和土压力，以稳定开挖面。它与泥水式顶管施工相比，最大的特点是排出的土或泥浆一般不需要再进行泥水分离等二次处理，它与手掘式及其它形式顶管施工相比，又具有适应土质范围广和不需要采用地基加固、井点降水等辅助施工手段的优点。
在土压平衡顶管施工过程中，如果土仓的压力小于土层的主动土压力P主时，地面就会沉降；反之，土仓内压力大于土层的被动土压力P被时，地面就会隆起，因此在施工中要把土压力控制在P主＜P0＜P被。
土压平衡顶管法管理是通过设定的土压力P0为基准，调节主顶油缸或中继间的推进速度，或控制螺旋输送机的排土量来维持土仓内的压力。调节主顶速度或中继间的推进速度是调节土方的挖掘量，推进速度快，则挖土量多，反之则挖土量少，排土量是通过调节螺旋输送机的转速来控制，螺旋输送机转速增大，排土量则增大，反之，排土量就减少。
除了设定土压力以外，还必须同时设定主顶千斤顶或中继间的理论顶进速度和螺旋输送机的理论转速，使两者之间达到理想的平衡状态。主顶千斤顶或中继间的顶进速度由速度仪测定。
推进速度设定 螺旋输送机转速的设定土压力的设定（P。） 顶 进 P．＜P 土仓土压力值 P．＜P 螺旋输送机转速降低 或 者 推进速度提高 螺旋输送机转速降低 或 者 推进速度提高 S＞-5mm 地面沉降量 S＜-5mm V＞100% 排土量与顶进理论出土量 V＜100% 继续顶进 土压力、顶进速度及螺旋输送机转速之间的控制原理图
（五）土压平衡顶管推进机特点
它是一种具有广泛的适应性、高度的可靠性和技术先进的顶管机，它有两个显著的特点：第一，该机刀盘呈辐条式，没有面板，其开口率达100%，土仓内的压力就是挖掘面上的土压力，可以建立真正意义上的土压平衡；第二，该机刀盘的后面设有多根搅拌棒，刀盘切削下来的土被刀盘后面的搅拌棒不断的搅拌，变成具有较好的塑性和流动性，又具有较好的止水性的土，如果遇到砂砾地层和卵石地层，可以通过设
置在刀排前面和中心刀上的注浆孔直接向挖掘面上注入粘土浆，把粘土浆和砂砾、卵石进行充分搅拌，使之具有较好的塑性、流动性和止水性。 （六）土压平衡顶管和泥水平衡顶管施工设备的安全性和可靠性
⑴ 人身安全的保证
泥水平衡和土压平衡顶管机都属于密封式机械平衡顶管机，顶进面通过隔仓板和机内完全隔离，顶进面的粘土、砂土和泥水只能通过送排泥管路或螺旋输送机进出，对人身安全保证比较有利，特别是泥水平衡施工顶管操作人员通过电视摄像系统和电气系统在地面进行监视和操作。
⑵ 施工精度的保证
机内激光接收板设置在顶管中心轴线上，以防止顶管机在顶进过程中旋转引起激光偏离接收板；
顶管机内设有倾斜仪和姿态仪，通过监视仪器监视顶管机的倾斜角度和机头旋转角度。
⑶ 超长距离砂砾地层中顶进时的防摩措施 刀盘上使用的刀具
刀具的选择和配置以保证顶程L=1200m为原则，考虑到在透水性好的砂层和高水头的环境中顶进，不宜采用机内中途更换刀的方法，采用提高刀具耐摩性措施。
刀头和母体之间采用银溶接，强度大于铜溶接；
母体表面采用双层堆溶，厚度达3mm，硬度相当于HF-800K；
顶管施工技术 - 图文
