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)接收井。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)。或者是頂管段土層類型變化引起土層承載力變化，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）首先要充分熟悉業(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(méi)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，是完全可以防止機(jī)頭和管道叩頭現(xiàn)象發(fā)生的。

并且施工占地少工程造價(jià)低，施工速度快。2.6大型河流穿越時(shí)，由于管線埋在地層以下9—18mm，地層內(nèi)部的氧及其他腐蝕性物質(zhì)很少，所以起到自然防腐和保溫的功用，可以管線運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng)。各種規(guī)格的水平定向鉆機(jī)都是由鉆機(jī)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、控向系統(tǒng)、泥漿系統(tǒng)、鉆具及附助機(jī)具組成，3.1鉆機(jī)系統(tǒng)：是穿越設(shè)備鉆進(jìn)作業(yè)及回拖作業(yè)的主體，它由鉆機(jī)主機(jī)、轉(zhuǎn)盤等組成，鉆機(jī)主機(jī)放置在鉆機(jī)架上，用以完成鉆進(jìn)作業(yè)和回拖作業(yè)。轉(zhuǎn)盤裝在鉆機(jī)主機(jī)前端，連接鉆桿，并通過(guò)改變轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)向和輸出轉(zhuǎn)速及扭矩大小，達(dá)到不同作業(yè)狀態(tài)的要求。3.2動(dòng)力系統(tǒng)：由液壓動(dòng)力源和發(fā)電機(jī)組成動(dòng)力源是為鉆機(jī)系統(tǒng)提供高壓液壓油作為鉆機(jī)的動(dòng)力，發(fā)電機(jī)為配套的電氣設(shè)備及施工現(xiàn)場(chǎng)照明提供電力。
環(huán)境，周邊建筑物基礎(chǔ)的破壞和不良影響。2.2現(xiàn)代化的穿越設(shè)備的穿越精度高，易于調(diào)整敷設(shè)方向和埋深，管線弧形敷設(shè)距離長(zhǎng)，完全可以滿足設(shè)計(jì)要求埋深，并且可以使管線繞過(guò)地下的障礙物。2.3城市管網(wǎng)埋深一般達(dá)到三米以下，穿越河流時(shí)，一般埋深在河床下9—18米，所以采用水平定向鉆機(jī)穿越，對(duì)周圍環(huán)境沒(méi)有影響，不破壞地貌和環(huán)境，適應(yīng)環(huán)保的各項(xiàng)要求。2.4采用水平定向鉆機(jī)穿越施工時(shí)，沒(méi)有水上、水下作業(yè)，不影響江河通航，不損壞江河兩側(cè)堤壩及河床結(jié)構(gòu)，施工不受季節(jié)限制，具有施工周期短人員少、成功率高施工安全可靠等特點(diǎn)。2.5與其它施工方法比較，進(jìn)出場(chǎng)地速度快，施工場(chǎng)地可以靈活調(diào)整，尤其在城市施工時(shí)可以充分顯示出其優(yōu)越性。
泥水平衡頂管施工所以鈉膨潤(rùn)土比鈣膨潤(rùn)土更適用于頂管施工。而巴伐利亞礦層卻只含有膨脹性能較差的鈣膨潤(rùn)土。但鈣蒙脫土有一個(gè)特性，亦即這里面化合的鈣離子可以用鈉離子來(lái)置換。通過(guò)這樣子的離子交換，鈣膨潤(rùn)土的性能均有極大的變化，從而被賦予鈉膨潤(rùn)上的優(yōu)良特性。公司是一個(gè)以非開挖頂管、非開挖頂管工程，非開挖頂管施工、非開挖地下管線鋪設(shè)為主業(yè)的挖頂管工程公司，從事各種管道鋪設(shè)、維護(hù)的聞名企業(yè)公司，與此相對(duì)應(yīng)，礦物組成中也有75％的蒙脫土。篩分析也很非常值得注意，按照篩分析，膨潤(rùn)土中粒徑不足0.025毫米的占55％。膨潤(rùn)土加水?dāng)嚢杓闯蓱腋∫海@里對(duì)水質(zhì)的要求和拌制混凝土?xí)r一個(gè)樣。判斷膨潤(rùn)土懸浮液是否適于用來(lái)當(dāng)做支承一潤(rùn)滑介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)在于它的物理特性。擁有自己的施工設(shè)備、施工隊(duì)伍?？蔀榭蛻籼峁┒喾轿坏膬?yōu)質(zhì)服務(wù)。非開挖頂管施工技術(shù)是近幾年迅速發(fā)展起來(lái)的地下管線施工技術(shù)，使用該技術(shù)能在地表干擾極小的情況下無(wú)須挖掘就可以鋪設(shè)、修復(fù)、更換、探測(cè)地下管線，具有不破壞環(huán)境、無(wú)泥塵污染、不干擾交通、不破壞道路結(jié)構(gòu)、鋪管精度高、工期短、施工安全性好等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)可廣泛用于穿越公路、鐵路、江河、湖泊、街道及建筑物等鋪設(shè)、修復(fù)、更換、探測(cè)地下管線。
得到的第二個(gè)結(jié)論是，在從運(yùn)動(dòng)狀態(tài)過(guò)渡到靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，流限的加大須取決于懸浮液中的膨潤(rùn)土含量。在每立方米懸浮液中含30公斤膨潤(rùn)土的情況下。靜置1分鐘后的流限以42.8：22.4=1.9：1的比率加大。在膨潤(rùn)土含量為40公斤／米3的情況下，靜置1分鐘后的加強(qiáng)比率已達(dá)100：44.6=2.2：1。在這多年的非開挖頂管施工歷程中，公司積累了大量的施工經(jīng)驗(yàn)，已在非開挖行業(yè)內(nèi)成長(zhǎng)為一支專業(yè)的、的定向鉆施工團(tuán)隊(duì)，公司憑借多年來(lái)的施工經(jīng)驗(yàn)、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，在各種管道施工中，均受到客戶及同行人士的高度認(rèn)可。
泥水平衡式頂管是一種以全斷面切削土體，以泥水壓力來(lái)平衡土壓力和地下水壓力，又以泥水作為輸送棄土介質(zhì)的機(jī)械自動(dòng)化頂管施工法。①概述：泥水平衡頂管系統(tǒng)主要由頂管機(jī)頭、地面操作臺(tái)及其他輔助設(shè)備組成，機(jī)頭內(nèi)部有PLC控制箱，地面操作臺(tái)隊(duì)機(jī)頭給出動(dòng)作控制機(jī)頭的動(dòng)作。排泥系統(tǒng)將棄土排除，吊車下管，由千斤頂將管道分段頂進(jìn)。隨著工具管的推進(jìn)，刀盤在不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)泥管不斷供泥水，排泥管不斷將混有棄土的泥水排出泥水艙。泥水艙要保持一定的壓力。使刀盤在有泥水壓力的情況下向前鉆進(jìn)。
②泥水平衡工具管的基本原理：是泥水護(hù)壁，在泥水式頂管施工中，要使挖掘面保持穩(wěn)定，必須向泥水艙注入一定壓力的泥水。泥水在壓力作用下向土體內(nèi)部滲透，在開挖面形成一層泥皮。泥皮的作用，一方面阻止泥水繼續(xù)向土體內(nèi)部滲漏，另一方面泥水的壓力通過(guò)泥皮作用在開挖面防止坍塌。要求泥水密度必須大于1.03。
③施工過(guò)程須注意的問(wèn)題：
(1)當(dāng)掘進(jìn)機(jī)停止工作時(shí)，一定要防止泥水從土層中或及其他地方流失。不然。挖掘面就會(huì)失穩(wěn)，尤其是在出洞這一段時(shí)間內(nèi)更應(yīng)防止止水圈漏水。
(2)在掘進(jìn)工程中，應(yīng)注意觀察地下水壓力的變化，并及時(shí)采取相應(yīng)的措施和對(duì)策，只有這樣，才能保持挖掘面的穩(wěn)定。
(3)在頂進(jìn)過(guò)程中，隨時(shí)要注意挖掘面是否穩(wěn)定，要不是檢查泥水的濃度和相對(duì)密度是否正常，還要注意進(jìn)排泥泵的流量及壓力是否正常。應(yīng)防止排泥泵的排量過(guò)小而造成排泥管的淤積和堵塞現(xiàn)象。