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機通過主頂油缸向前推進至止水圈后，由電動機提供能量轉(zhuǎn)動掘進機頭刀盤來切削土層、粉碎石塊，并使之進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，機頭連同管道在持續(xù)頂進力的作用下，終穿過土層到達接收井。在挖掘過程中，采用泥水平衡裝置來維持水土平衡，使頂進管道始終處于主動與被動土壓之間，可以達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)問題的探討
近幾年來我們在頂管施工中使用日本伊勢機（TCC）和國產(chǎn)泥水平衡頂管設備（NPD），在不同地層中進行了D600～D0mm管徑的頂管施工，積累了較為豐富的經(jīng)驗。下面就施工中常見的各種技術(shù)和機械故障如刀盤卡死、糾偏失控、泥水循環(huán)系統(tǒng)堵塞、地面沉降等技術(shù)問題的處置作以探討。
2.1糾偏技術(shù)問題
頂管機在推進過程中持續(xù)朝某個方向偏斜，即使使用糾偏激光束也不能使之回歸到預定標位置的現(xiàn)象稱為糾偏失控。如不及時處理會造成擬鋪設管道無法滿足設計軌跡要求。
2.1.1原因分析
（1）地質(zhì)條件影響
由于機身自重較大，且機器轉(zhuǎn)動引起的震動，在軟土層及回填土中從而降低了地層的承載力，使頂管機產(chǎn)生下沉趨勢。或者是頂管段土層類型變化引起土層承載力變化，當遇到上下兩層不同性質(zhì)的土時，這種趨勢就越明顯。頂管施工過程中遇著大石塊、樁基礎(chǔ)或其他障礙物，造成偏差過大。
（2）機械原因
頂管推進速度過快或過慢的影響；主油缸油封漏油，頂進力不均衡；后背墻變形嚴重；頂鐵或頂環(huán)發(fā)生扭曲變形現(xiàn)象；工作坑內(nèi)導軌偏差。
（3）人為操作不當造成的糾偏失控現(xiàn)象。此外，管道頂進越長，產(chǎn)生偏差的可能性越大，如果糾偏不及時，也會造成失控。
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，并進行現(xiàn)場踏勘；必要時在較復雜的地段要進行補勘。事實上在頂管施工中，因為土質(zhì)變化、設備能力和操作失誤等原因出現(xiàn)偏差是難免的，所以及時糾偏工作非常重要，這關(guān)系到管道鋪設質(zhì)量，甚至整個頂進過程的成敗。糾偏的一般原則：勤糾微糾，標不離，禁止盲頂。其控制細節(jié)應注意以下幾點：當頂管機頭尚未全部進洞前，在機頭中心、高程偏差不大于20mm時，不考慮糾偏，因此時軌道在控制方向，若糾偏不但沒效果反而會使節(jié)管道偏離軌道。
（2）在管道頂進過程中，如果在粉細砂土層中頂進偏低，可調(diào)低進泥的泥漿濃度，減小頂進速度。當遇到軟硬程度不同的土層時，地質(zhì)條件會發(fā)生很大變化，突然間變硬或變軟，這可以通過刀盤的轉(zhuǎn)矩來判斷。若突然變硬，則應向土倉內(nèi)加入水或泥漿。在一般情況下，如果對地質(zhì)勘察資料掌握比較準確時，且當穿越的軟弱地層長度15m時，入洞前可以采取機頭與管道、管道與管道間加接連接桿的方式進行固定，以增加其剛性，并輔以適當糾偏方式，是完全可以防止機頭和管道叩頭現(xiàn)象發(fā)生的。
這些數(shù)據(jù)經(jīng)過處理和計算后，以數(shù)字的形式顯示在顯示屏上，該電子裝置主要用來監(jiān)測鉆桿與地球磁場的關(guān)系和傾角（鉆頭在地下的三維坐標），將測量到的數(shù)據(jù)與設計的數(shù)據(jù)進行對比，以便確定鉆頭的實際位置與設計位置的偏差，并將偏差值控制在允許的范圍之內(nèi)，如此循環(huán)直到鉆頭按照預定的導向孔曲線在預定位置出土。預擴孔：導向孔完成后，要將該鉆孔進行擴大到合適的直徑以方便安裝成品管道，此過程稱為預擴孔，（依終成孔尺寸決定擴孔次數(shù)）。例如，如需安裝36英寸管線，鉆孔必須擴大到48英寸或更大。通常，在鉆機對岸將擴孔器連接到鉆桿上，然后由鉆機旋轉(zhuǎn)回拖入導向孔，將導向孔擴大，同時要將大量的泥漿泵入鉆孔，以鉆孔的完整性和不。 這項技術(shù)同時還可以為管道提供的保護層，并相應減少了維護費用，同時不會影響河流運輸并縮短施工期，證明是目前效率，成本的穿越施工方法。導向孔：導向孔是在水平方向按預定角度并沿預定截面鉆進的孔，包括一段直斜線和一段大半徑弧線。在鉆導向孔的同時，承包商也許會選擇并使用更大口徑的鉆桿（即沖洗管）來屏蔽導向鉆桿。沖洗管可以起到類似導管的作用，還可以方便導向鉆桿的抽回和更換鉆頭等工作。導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。鉆進過程中鉆桿是不做旋轉(zhuǎn)的，需要變換方向時若將彎外殼向右定位，鉆進路線即向右沿平滑曲線前進。鉆孔曲線由放置在鉆頭后端鉆桿內(nèi)的電子測向儀進行測量并將測量結(jié)果傳導到地面的接收儀。
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1泥水平衡施工工法簡介
在機械化頂管施工過程中，泥水平衡頂管施工工法作為主要的施工方式，通常情況下屬于機械化、長距離頂進施工技術(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：嚴格操作頂管設備，科學合理地選擇和計算施工工藝參數(shù)等。在長距離、地質(zhì)條件復雜的環(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
通常情況下，泥水平衡頂管施工工法主要采用機械掘進技術(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，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)過刀盤的充分攪拌后，泥水通過排泥管道被排泥泵送到地面的泥漿池，泥水經(jīng)過一系列的沉淀或分離，進而在一定程度上可以重復使用，剩余的殘渣被運走：在掘進過程中，通過刀盤以及頂速平衡正面土壓力，進而對循環(huán)水的壓力進行調(diào)節(jié)，在一定程度上對地下水壓力進行平衡；切削入泥倉的土體通過采用流體進行輸送，不能中斷頂進過程，施工速度一定要快；不需要對土質(zhì)進行改良或者是進行降水處理，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備有：挖掘機、主頂設備、測量設備、井內(nèi)旁通、控制系統(tǒng)等；輔助設備包括：泥水處理設備、注漿設備、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，進而在一定程度上對土壓力和地下水壓力進行平衡處理。其基本原理是：具有一定濃度的泥水經(jīng)送水泵到達挖掘面，然后通過井內(nèi)旁通壓力調(diào)整閥，或者是通過調(diào)整排泥泵轉(zhuǎn)速的方式，進一步對水壓力的大小進行調(diào)整，進而在一定程度上對地下水壓和挖掘面土壓力進行平衡，確保掘進機刀盤工作在平衡壓力下，在一定程度上避免挖掘面失穩(wěn)，進而導致地面出現(xiàn)沉降和隆起。
2施工組織及任務劃分
2.1施工組織原則
在勞動組織方面，結(jié)合頂管穿越施工的實際情況，同時結(jié)合本標段的實際工程量和工期，進而對各項進行合理配置，進一步成立相應的施工作業(yè)機組。通過動態(tài)的方式對施工作業(yè)機組的人員、機具配置等進行管理，一方面確保任務按期完成，另一方面確保施工的連續(xù)性。進而在一定程度上減少現(xiàn)場高峰的人數(shù)，避免出現(xiàn)窩工現(xiàn)象。同時對其它隊種進行合理的配置，在一定程度上確保工程施工、有序地進行，滿足施工要求。
2.2施工階段劃分
穿越工程施工分為三個階段：前期準備階段、施工階段、驗交階段。
①前期準備階段：各項工作按照“施工準備工作計劃”來進行，進一步為施工創(chuàng)造條件。
②施工階段：總體分為二個階段進行控制。階段組織管道焊接、工作井制作。第二階段頂混凝土套管、工作管試壓、穿越工作管。
③驗交階段：地貌恢復、水工保護，達到中間驗收條件。
3工程施工方案
3.1施工準備
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、設備、人員的籌備和到場計劃。
③做好施工圖紙會審、技術(shù)交底工作，同時完成穿越施工方案等文件的編制和審批工作。
④修筑臨時施工便道。
3.2測量放線
①借助儀器開展測量放線工作，在使用儀器前，需要經(jīng)過法定檢驗部門的檢定，經(jīng)過檢定合格，同時在有效期內(nèi)才能進行使用。
②對于設計圖