小管徑泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)施工技術(shù)

小管徑泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)施工技術(shù)中鐵隧道集團(tuán)第五建筑有限公司目錄一、前言二、技術(shù)特點(diǎn)三、適用范圍四、工藝原理五、施工工藝流程及操作要點(diǎn)六、材料與設(shè)備七、質(zhì)量控制八、安全措施九、環(huán)保措施十、效益分析十一、應(yīng)用實例

隨著我國非開挖技術(shù)的廣泛應(yīng)用，機(jī)械頂管施工技術(shù)日趨成熟，特別是泥水平衡機(jī)械頂管工藝已成為較為常用的頂管施工方法。然而，頂管施工本身就是一項受地下不確定因素和外界困擾較多的高風(fēng)險作業(yè)，成功率并非十分圓滿。從以往的頂管施工情況來看，小管徑、長距離、復(fù)雜地質(zhì)情況下泥水平衡機(jī)械頂管經(jīng)常會出現(xiàn)各種各樣的技術(shù)、質(zhì)量、安全問題。泥水平衡機(jī)械頂管在復(fù)雜地質(zhì)情況下進(jìn)行小管徑、長距離施工在國內(nèi)屬于比較成熟的施工工藝；但在中隧所建項目應(yīng)用較少，我們有責(zé)任，有義務(wù)進(jìn)行研發(fā)，填補(bǔ)企業(yè)專業(yè)領(lǐng)域空白。一、前言1、

高安全：采用泥水管道輸送棄土，不存在吊土、運(yùn)土方等容易發(fā)生危險的作業(yè)；泥水機(jī)械頂管采用全封閉式頂進(jìn)，可有效的保持挖掘面的穩(wěn)定，對管道周圍的土體擾動小，能很好的控制地面沉降，相對于其他頂管更好的保證周邊建筑物、管線的安全。2、低污染：采用泥水管道輸送泥漿，并經(jīng)泥水處理系統(tǒng)處理后再進(jìn)行棄土，環(huán)境污染小。3、

高工效：施工工效高，泥水加壓平衡工具管與其他工具管相比，具有平衡效果好，結(jié)構(gòu)緊湊，由于出土方式是用水力機(jī)械化連續(xù)出土，頂進(jìn)速度快，對土質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)。無論是粘性土還是砂性土，均能收到良好的效果。4、長頂進(jìn)：與其它類型頂管相比，單項頂進(jìn)距離最大，在不加中繼間的情況下，泥水平衡頂管施工的總推力較小，單段頂進(jìn)長度可達(dá)250m。5、有不足：遇到地層有巖石或地下構(gòu)筑物等硬性物質(zhì)時，不宜使用。二、技術(shù)特點(diǎn)適用于地下水壓力高、非堅硬的的地層條件，如砂質(zhì)土、粘土等。三、適用范圍

頂管施工前，先建造一個工作井和一個接收井。在工作井內(nèi)的頂進(jìn)軸線后方，按需要對稱布置2-6只主千斤頂，將需敷設(shè)的管節(jié)，放在千斤頂前面的導(dǎo)軌上，主千斤頂推進(jìn)時，以機(jī)頭開路將管節(jié)壓入土中，與頂進(jìn)相配合，刀盤將切入泥倉的土體攪拌成泥漿后，通過管道送出井外。一根管節(jié)被壓入土中后，吊入下一管節(jié)連接，繼續(xù)頂進(jìn)，反復(fù)循環(huán)頂進(jìn)至預(yù)定長度，管道敷設(shè)完成。在泥水式頂管施工中，為使挖掘面上保持穩(wěn)定，必須在泥水倉中充滿一定壓力的泥水，泥水在挖掘面上可以形成一層不透水的泥膜，它可以阻止泥水向挖掘面里面滲透。同時該泥水本身又有一定的壓力，可以用來平衡地下水壓力和土壓力，從而保證周圍地層和建筑物的穩(wěn)定與安全。四、工藝原理五、施工工藝流程及操作要點(diǎn)施工工藝流程步驟一：工作井及接收井施作施工工藝流程步驟二：泥水平衡頂管機(jī)操作臺施工工藝流程步驟二：頂管進(jìn)洞準(zhǔn)備泥漿池砌筑泥漿攪拌施工工藝流程步驟三：頂管機(jī)設(shè)備安裝與調(diào)試導(dǎo)軌及靠背安裝頂管機(jī)安裝及調(diào)試施工工藝流程步驟四：管節(jié)用吊車下吊施工工藝流程步驟五：頂管機(jī)頂進(jìn)施工工藝流程步驟五：接頭安裝管材之間襯墊板安裝管材之間橡膠圈安裝施工工藝流程步驟六：水平推進(jìn)環(huán)形頂鐵安裝馬蹄形中間頂鐵安裝施工工藝流程步驟七：頂管機(jī)順利出洞施工工藝流程步驟八：頂管成型后效果圖施工工藝流程步驟九：檢查井施工施工工藝流程（一三）NP三D泥水三平衡三頂管三掘進(jìn)三機(jī)NP三D泥水三平衡三頂管三機(jī)由切削三攪拌三系統(tǒng)、殼體、糾偏三系統(tǒng)、進(jìn)排三漿系三統(tǒng)、電氣三系統(tǒng)及監(jiān)控三系統(tǒng)組成三。操作三要點(diǎn)（一三）NP三D泥水三平衡三頂管三掘進(jìn)三機(jī)操作三要點(diǎn)（一三）NP三D泥水三平衡三頂管三掘進(jìn)三機(jī)泥水三平衡三頂管三機(jī)機(jī)三頭泥水三平衡三頂管三機(jī)內(nèi)三部構(gòu)三造操作三要點(diǎn)（一三）NP三D泥水三平衡三頂管三掘進(jìn)三機(jī)糾偏三油壓三千斤三頂光靶三及液三壓油三表操作三要點(diǎn)（一三）NP三D泥水三平衡三頂管三掘進(jìn)三機(jī)（Φ18三00）技術(shù)三參數(shù)三：外型三尺寸Φ2三18三0×三42三00（外三徑×長）mm，重21三t。頂三進(jìn)速三度10三-1三50三mm三/m三in，進(jìn)三排漿三管道三直徑15三0m三m。切割三刀盤三：轉(zhuǎn)速2.三2r三pm，扭三矩26三0k三Nm，對三抗土三壓≤50三T/三㎡，電三機(jī)功三率30三×2三kw。糾偏三系統(tǒng)三：糾偏三油缸三推力三（單三只）80三kN三m，糾三偏油三缸拉三力60三kN三m，糾三偏油三缸數(shù)三量8個，三糾偏三油缸三行程60三mm，糾三偏角三度（三上下三、左三右）2.三5°，油三壓31三.5三Mp三a，排三量5L三/m三in，電三機(jī)功三率3k三w。操作三要點(diǎn)（一三）NP三D泥水三平衡三頂管三掘進(jìn)三機(jī)機(jī)頭三殼體三內(nèi)的三泥土三倉是Φ2三14三0×三55三0筒體三，安三裝在三殼體三泥土三倉內(nèi)三的是三平板三切削三刀盤三，切三削刀三排成三輻條三狀焊三接在三該刀三盤上三。本三機(jī)刀三盤由兩臺30三KW電機(jī)三驅(qū)動三。動力三通過三減速三器帶三動小三齒輪三、再三驅(qū)動三大齒三輪旋三轉(zhuǎn)，三大齒三輪通三過主三軸帶三動刀三盤旋三轉(zhuǎn)，三刀排三的正三面焊三有堅三固耐三磨的三切削三刀頭三，從三而構(gòu)三成一三個刀三盤整三體。前后三殼體三之間三由四三組糾三偏油三缸連三接，三為了三防止三糾偏三過程三中前三后殼三體間三的相三對偏三轉(zhuǎn)較三大，三后殼三前體三端設(shè)三有一三個防三轉(zhuǎn)舌三。操作三要點(diǎn)頂管三機(jī)工三作時三，刀三盤旋三轉(zhuǎn)切三削泥三土。三由刀三盤面三上的三孔洞三進(jìn)入三泥水三倉，三從排三泥管三中排三出。三進(jìn)排三漿系三統(tǒng)是三由球三閥和三并排三的兩根三漿管三組成三，兩三根漿三管一三路進(jìn)三水，三另一三路排三漿，通過三球閥三可交三替進(jìn)三排漿三，防三止一三路管三道由三于長三時間三出漿三造成三堵塞三。操作三要點(diǎn)頂進(jìn)三過程三中如三果頂三管機(jī)三偏離三了預(yù)三定的三位置三，可三利用三糾偏三系統(tǒng)三進(jìn)行三糾偏三。糾偏三系統(tǒng)三由液三壓動三力源三、控三制閥三和四三組油三缸組三成，工作三壓力三為21三Mp三a，糾三偏時三相鄰三的兩三組油三缸同三時動三作，三使機(jī)三頭回三到正三確的三軌道三。（二三）頂三管工三作井三及接三收井機(jī)械三頂管三頂進(jìn)三距離三較長三，后三座力三大，三靠背三要求三高，三為確三保安三全，三頂管三工作三井及三接受三井一三般為三圓形三鋼筋三砼結(jié)三構(gòu)；井采三用沉井三法施三工。沉三井大三小根三據(jù)頂三管機(jī)三工作三空間三確定三，對三于Φ1三80三0頂管三機(jī)工三作井三直徑三為6.三5m，接三收井三直徑三為5m。操作三要點(diǎn)（二三）頂三管工三作井三及接三收井施工三工藝三流程沉井三施工操作三要點(diǎn)（三三）頂三管掘三進(jìn)機(jī)三的出三洞頂管三過程三中，三無論三管節(jié)三從工三作井三出洞三或是三接收三井進(jìn)三洞，三管道三外壁三與洞三口之三間都三必須三預(yù)留三一定三的間三隙。三如果三該間三隙不三能夠三采取三有效三的密三封措三施，三地下三水和三粉土三夾粉三質(zhì)黏三土、三流塑三狀的三淤泥三就會三從該三間隙三中流三到工三作井三或接三收井三中。1）洞三口止三水圈三的設(shè)三計在洞三口密三封設(shè)三計中三，一三般采三用主三橡膠三圈密三封的三密封三結(jié)構(gòu)三，該三結(jié)構(gòu)三的特三點(diǎn)是三：結(jié)三構(gòu)簡三單，三經(jīng)濟(jì)三可靠三。操作三要點(diǎn)（三三）頂三管掘三進(jìn)機(jī)三的出三洞2）洞三口土三體加三固措三施由于三掘進(jìn)三機(jī)需三要切三削洞三口處三的土三體頂三進(jìn)，三若將三該處三土體三加固三的太三硬，三勢必三增加三掘進(jìn)三機(jī)的三切削三負(fù)荷三。因三此一三般采三用不三注漿三加固三土體三而在三洞口三外側(cè)三，按三洞口三直徑三打入三相應(yīng)三寬度三的鋼三板樁三，待三掘進(jìn)三機(jī)安三裝完三畢，三將封三閉洞三口的三磚封三門全三部鑿三除且三掘進(jìn)三機(jī)推三入井三壁內(nèi)三，井三內(nèi)的三密封三裝置三發(fā)揮三作用三后，三再將三洞門三外側(cè)三的鋼三板樁三拔出三的施三工方三法。操作三要點(diǎn)（三三）頂三管掘三進(jìn)機(jī)三的出三洞3）掘三進(jìn)機(jī)三出洞三時防三止回三退的三措施出洞三初期三掘進(jìn)三機(jī)及三前幾三節(jié)管三節(jié)往三后退三的情三況是三全封三閉式三掘進(jìn)三機(jī)的三全斷三面上三承受三的主三動土三壓力三造成三的，三它使三掘進(jìn)三機(jī)后三退的三力大三于掘三進(jìn)機(jī)三周邊三的摩三阻力三，當(dāng)三主千三斤頂三的推三力撤三消后三掘進(jìn)三機(jī)后三退。三上述三情況三發(fā)生三后，三掘進(jìn)三機(jī)前三方的三土體三就會三發(fā)生三不規(guī)三則的三坍塌三。在難三以成三拱的三土層三中，三土體三會延三滑裂三面坍三塌，三上部三土體三擾動三后土三壓力三變小三，掘三進(jìn)機(jī)三再次三頂進(jìn)三時將三向偏三向壓三力較三小的三一側(cè)三，極三易向三上爬三高。三因此三出洞三的臨三時防三退措三施必三須周三密考三慮。三一般三采用三兩只10三kN的手三拉葫三蘆止三退，三頂進(jìn)12三m后方三可將三措施三解除三。操作三要點(diǎn)（四三）管三節(jié)的三正常三頂進(jìn)三技術(shù)1、管三道在三正常三頂進(jìn)三時，三關(guān)鍵三在于三保證三挖掘三并排三出土三體的三體積三為頂三管掘三進(jìn)機(jī)三體積三的95三%—三10三3%。2、管三道頂三進(jìn)過三程中三要通三過全三站儀三勤量三測，三發(fā)現(xiàn)三偏差三通過8個油三壓千三斤頂三進(jìn)行三“勤三糾、三緩糾三”。操作三要點(diǎn)3、施三工過三程中三采用三觸變?nèi)酀{三進(jìn)行三潤滑三，對三于20三0多米三的頂三管，三頂進(jìn)三施工三中如三潤滑三得當(dāng)三可不三加中三繼間三（有三備用三），三這樣三可以三大大三提高三頂進(jìn)三效率三及降三低頂三進(jìn)成三本，三因此三應(yīng)格三外重三視頂三進(jìn)中三的潤三滑注三漿工三序。三注漿三要使三注入三的漿三液隨三著管三道頂三進(jìn)形三成完三整的三初始三漿套三，并三且每三頂進(jìn)三一定三的距三離應(yīng)三能夠三得到三補(bǔ)充三。（五三）出三洞方三法及三掘進(jìn)三機(jī)的三吊出本部三分工三作包三括：三在接三收井三搭建三托架三導(dǎo)軌三、洞三口止三水圈三安裝三、機(jī)三頭偏三差復(fù)三測、三拆除三洞口三封門三、掘三進(jìn)機(jī)三進(jìn)洞三并吊三運(yùn)等三。洞口三止水三圈安三裝：三對于三土體三情況三差、三地下三水的三壓力三大，三可將三洞口三外側(cè)三的土三體已三加固三至1.三0—三1.三5M三pa，但三掘進(jìn)三機(jī)在三推進(jìn)三洞口三的過三程中三，會三不可三避免三地擾三動土三體，三掘進(jìn)三機(jī)出三洞過三程中三，地三下水三在壓三力的三作用三下，三延著三縫隙三鉆入三接收三井，三因此三該洞三口止三水圈三與出三洞口三形式三一樣三。頂管三機(jī)機(jī)三頭采三用10三0t吊車三整體三式吊三離。操作三要點(diǎn)（六三）泥三漿運(yùn)三輸泥漿三采用三泥漿三罐車三進(jìn)行三運(yùn)輸三或?qū)⑷酀{三曬干三后采三用渣三土車三運(yùn)輸三。操作三要點(diǎn)單工三作面三人員三配置工種吊車司機(jī)機(jī)頭司機(jī)洞上雜工洞下雜工合計人數(shù)11136勞動三力組三織六、三材料三與設(shè)三備（一三）單三工作三面機(jī)三械配三置序號機(jī)械名稱型號、規(guī)格數(shù)量1NPD泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)DN180012注漿泵耐莫泵13注漿管及配件DN32500m4主頂千斤頂300t/1000mm45主千斤頂100t/1000mm46主千斤頂液壓臺32MPa、5—49L/min可調(diào)47導(dǎo)軌DN180068鋼靠背DN1800019環(huán)形頂鐵D1800110馬蹄形中間頂鐵DN18001m11電力開關(guān)柜100A、6路112電話交換分機(jī)20路113汽車起重機(jī)QY251144汽車起重機(jī)QY1001（二三）材三料要三求管材三應(yīng)符三合《三頂進(jìn)三施技術(shù)用鋼三筋混三凝土三排水三管(三JC三/T三64三0-三20三10三)》中三的技三術(shù)要三求，三其配三筋應(yīng)三符合三《給三水排三水工三程埋三地預(yù)三制混三凝土三圓形三管道三結(jié)構(gòu)三設(shè)計三規(guī)程(C三EC三S三14三3:三20三02三)中的三技術(shù)三要求，II三I級管三。七、三質(zhì)量三控制泥水三平衡三頂管三施工三質(zhì)量三應(yīng)滿三足《給排三水管三道施三工及三驗收三規(guī)范》要求1、高三空作三業(yè)應(yīng)三當(dāng)滿三足《三建筑三施工三高處三作業(yè)三安全三技術(shù)三規(guī)程三》（JG三J8三0）。2、特三種作三業(yè)人三員應(yīng)三當(dāng)持三證上三崗。3、現(xiàn)場三臨時三用電三，應(yīng)三符合三《施三工現(xiàn)三場臨三時用三電安三全技三術(shù)規(guī)三范》(J三GJ三46三-2三00三5)。頂三管機(jī)三及管三道內(nèi)三照明三用電三應(yīng)使三用安三全電三壓。4、混三凝土三管吊三運(yùn)時三，管三下嚴(yán)三禁站三人。八、三安全三措施1、為三防止三泥漿三流失三污染三環(huán)境三，泥三漿經(jīng)三泥水三處理三系統(tǒng)三后及三時外三運(yùn)。2、泥三水處三理的三方法三可采三用沉三淀法三。在三場地三允許三的情三況下三可設(shè)三置沉三淀池三處理三。3、對三場地三受限三的區(qū)三域，三可由三振動三篩配三合旋三流器三進(jìn)行三泥水三處理三。由三振動三篩把三較粗三的顆三粒（1m三m以上三）的三顆粒三分離三出來三，然三后由三旋流三器把三較細(xì)三的顆三粒再三分離三出來三。還三可以三將旋三流器三串聯(lián)三起來三使用三，串三聯(lián)個三數(shù)視三分離三效果三而定三。4、泥三水平三衡式三頂管三機(jī)施三工現(xiàn)三場需三建立三泥漿三池，三需占三用較三大的三空間三；泥三漿池三需采三用塑三料薄三膜與三原狀三土隔三離，三防止三污染三或浸三泡原三狀土三。5、及三時監(jiān)三測地三面，三調(diào)整三工藝三參數(shù)三，防三止地三面隆三起或三沉陷三。九、三環(huán)保三措施十、三效益三分析1、該三技術(shù)三通過三實現(xiàn)三長距三離頂三管的三目標(biāo)三，在三不加三中繼三間的三情況三下頂三進(jìn)最三長距三離為24三3米，三同工三作井三和接三受井三。2、將三頂管三的工三作井三、接三收井三、頂三管管三材、三減阻三措施三、降三水措三施、三土體三加固三措施三等所三有頂三管的三施工三成本三進(jìn)行三核算三。長三距離三頂管三的成三本比三短距三離頂三管的三平均三成本三降低三了15三%3、施三工進(jìn)三度快三，工三期短三，與三人工三頂管三相比三，可三節(jié)省三工期25三%。4、分三段長三度長三，可三節(jié)省三征地三拆遷三，減三少對三居民三與周三邊道三路交三通影三響。5、安三全性三高，三施工三過程三管內(nèi)三只需三要1人操三作設(shè)三備，三且對三周邊三土體三擾動三較小三。十一三、應(yīng)三用實三例本技三術(shù)在三合肥三南淝三河路三（東三二環(huán)三路-橫江三路）三工程三得到三了應(yīng)三用并三取得三成功三。南淝三河路三（東三二環(huán)三路～三橫江三路）三位于三合肥三市包三河區(qū)三。北三起東三二環(huán)三，南三至橫三江路三。長三約3.三7公里三（樁三號24三+9三1.三95三2～樁三號62三+0三0.三00三0）。三東二三環(huán)路三至郎三溪路三段，三寬45米，三城市三主干三道；三郎溪三路至三橫江三路段三，寬52三-7三8米，三城市三快速三路，三采用三高架三、地三道及三地面三主輔三三種三型式三。此三高架三段接三郎溪三路立三交，三上跨三祁門三路后三落地三，下三穿龍三川路三，利三用地三面主三輔段三過渡三至終三點(diǎn)（三樁號62三+0三0）。頂管三施工三包括Φ8三00、Φ1三00三0、Φ1三80三0、Φ2三00三0四種三，長三度為2m三/每節(jié)三。（二三）施三工情三況及三施工三效率三南淝三河路（東三二環(huán)三路-郎溪三路段三）頂三管直三徑Φ1三80三0，于20