泥水平衡顶管的施工工艺

泥水平衡顶管的施工工艺

摘要：泥水平衡法是一种常见的顶管施工方法，在市政道路排水管道综合管线

施工中发挥着很好作用，本文主要介绍泥水平衡的施工工艺及方法。

关键词：泥水平衡；顶管；工艺

一、主要特点；

1.本工艺主要是利用泥水压力平衡地下水压力，同时它也平衡掘进机所处土层的土压力，适用的土质范围比较广。

2.可有效地保持挖掘面的稳定，对所顶管子周围的土体扰动比较小，与其他类型顶管比较，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其是在粘土层体现的更为突出，较适宜于长距离顶管。

3.工作坑内的作业环境比较好，作业比较安全。

4.由于泥水输送弃土的作业是连续不断地进行的，作业时的进度比较快。

5. 泥水平衡顶管施工具有低噪音、震动小等特点。

二、施工工艺

（一）顶管施工工艺流程图

（二）施工前的准备工作

1、进行施工测量和现场放线工作，做好定位点控制。

2、进行顶管所用设备的加工制作。

3、进行施工技术交底工作。

（三）工作井与接收井施工

1、测量放线

依据建设单位给定的书面通知文件、测量控制网以及设计施工图纸，测设工作井，接收

井及管线位置和高程，确定井开挖区域和管线轴线。测量操作执行国家规范《城市测量规范》（CJJ/T8-2011）。

2、工作井及接收井施工方法

1、施工放样：确定开挖位置及基坑长度与宽度。

2、根据放样及平面布置图安设围挡、确保安全。

3、为避免地表水软化坡肩，有效排泄边坡渗水，在坡顶设一道300*300砖砌排水沟截断地表水，在基坑开挖前要疏干地表已有积水，采取有效措施保证地表水能顺畅排泄，不发生

积水，以防基坑塌方。

4、为确保施工安全，土方开挖必须严格遵循分区分层分段，适时兼顾综合平衡的原则。

一般每次开挖80cm左右，即进行护壁，如果遇有流砂等应适当减少开挖深度，一般不超过

30cm及时进行护壁。

5、工作坑、接收坑严格按图纸规范要求和施工方案进行施工支护。

6、工作坑、接收坑井口均高出原地面30cm。

（四）顶管工作井内设备安装

1、导轨安装：导轨安装前要先复核高程、轴线，确保导轨的高程、轴线位置准确。导轨

定位必须稳固、正确，在顶进中承受各种负荷时产生位移、变形、沉降符合设计规范要求，

导轨坡度应与管道设计坡度一致。

2、下管、顶进、出土和挖土设备：

采用吊车下管，用千斤顶、高压油泵作为顶进设备，用泥水平衡顶管掘进机作为挖土设备，用泥浆泵作抽排泥浆设备。

3、照明设备：井内使用电压不大于36V的低压照明。

（五）管道顶进

顶管工作坑完成并达到管道顶进要求后即开始顶管施工。

1、引入测量轴线及水准点

将地面的管道中心桩引入工作井的侧壁上（两个点），作为顶管中心的测量基线，将地

面上的临时水准点引入工作井底不易碰撞的地方，作为顶管高程测量的临时水准点。

2、进洞方案

为防止进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及止水封板；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，需要适时更换橡胶止水圈；为了更换止水法兰方便，须在洞口里侧增加一道橡胶止水圈，当需更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。

3、下管

下管前，要严格检查管材，不合格的不能使用，第一节管下到导轨上时，应测量管的中

线及前后端管底高程，以校核导轨安装的准确性，要安装护口铁或弧形顶铁保护管口。

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，被挖掘的土在机舱内与水、添加剂

等通过搅拌形成泥浆，然后由泥浆泵抽出，高速排土。

5、出洞方案

根据顶管进展情况，为保证掘进机能顺利进入接收井，防止掘进机出洞后水土沿工具管

与井圈之间的空隙涌入接收井，当发现地质较差在掘进机到达接收井前，可对洞口土体进行

注浆加固。在接收井封门破坏后掘进机头应迅速连续顶进管节，缩短出洞时间，掘进机整体

进洞后应尽快把机头和砼管节分离，并把管节和接收井的接头按设计要求进行处理，减少水

土流失。

（六）泥水系统的安装

泥浆池应尽量靠近工作井边，可采用并联法，见图：

泥浆池尽量靠近工作井边，减少排泥管路过长产生的管路摩阻力。沉石箱的配置可沉淀

块状物，防止块状物直接进入排泥泵引起排泥泵堵塞和损坏。注浆系统应尽量使用螺杆泵以

减少脉动现象，浆液应搅拌均匀，系统应配置减压系统，在泵出品处1米外以及机头注浆处

各安装一只隔膜式压力表，保证系统正常压力工作。

（七）顶进开始调试阶段及顶进

顶管前应作一次安装调试，保证机头运转调试各部分动作正常，液压系统无泄漏。

1、顶进过程中的方向控制

由于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，操作员只要通过纠偏

动作，始终保证激光点在光靶的中心即可。

2、测量与方向控制要点

（1）执行严格的放样复核制度，并做好原始记录，顶进前必须严格遵守放样复测制度。

（2）布设在工作井后方的仪器座必须避免顶进时位移和变形，并定时复测及时调整。

（3）顶进纠偏必须勤测量、多微调，纠偏角度应保持在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纠偏。

（5）开始顶进前必须制定高程测量计划，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要求和质量标准为原则。

2、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。

3、注浆减阻

顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力，包括工具管切土正压力、管壁摩擦阻及工具管

气水压力。为了减小顶进阻力，增大顶进力，并且为了防止出现塌方，顶管过程中，应采用

在管壁与土壁的缝隙间注入触变泥浆，形成泥浆护套，减少管壁与土壁之间的摩擦力。长距

离顶管施工中，管周外壁形成完整有效的泥浆护套更为重要。

顶进结束后，对顶进过程中存在土质稳定度不够、砂、卵石流沙地层或顶进存在超挖部分，对泥浆套的浆液进行置换注浆处理，置换浆液配合比为：水泥：粉煤灰：水=1：0.7：1，注浆压力、注浆管道范围根据实际土质现场确定。

（八）应急措施

1、地质异常情况

当地质发生很大的变化，突然间变硬或变软，这可以通过仪表盘的电流变化来判断，如果突然变硬，则向土仓内加入水或泥浆；如果太软，可把第一至第三节管子及工具头都联成了一个整体，以增加它们的刚性，从而可避免机头突然沉陷。

2、纠偏异常情况

在顶管施工过程中，如果出现异常的偏差或纠偏失效，必须在允许偏差标准以内就停下来，分析原因，找出对策再继续顶进，切不可盲目行动。

结束语

泥水平衡法顶管施工虽然造价较高，但是它安全快捷，适用的土质范围比较广，而且在许多条件下不需要采用辅助施工措施，对地面和临近的建筑物影响较小，大大减小了施工风险，提高了施工效率质量，应加以提倡运用。