泥水平衡顶管监理控制要点

泥水平衡顶管监理控制要点

发表时间：2010-01-14T16:09:14.310Z 来源：《建筑科技与管理》2009年第6期供稿作者：沈建灿，谭立忠岭

[导读] 随着现代城市的发展，建筑物密集，地下管线众多，施工困难，顶管技术作为一种地下管道施工手段在我国发展迅速。

沈建灿，谭立忠岭（杭州天恒投资建设管理有限公司浙江杭州310004）

【摘要】简要介绍泥水平衡顶管施工的监理过程，重点说明施工过程中监理人员对顶管顶进的顶力控制，速度控制，方向控制，进出洞控制，触变泥浆的控制。

【关键词】泥水平衡；速度控制；触变泥浆

Control points of water and mud balance moinitor

Shen Jian-can, Tan Li-zhong

(Hangzhou Tianheng Investment Construction Management Co., Ltd.HangzhouZhejiang310004)

【Abstract】Water and mud balance of pipe jacking construction supervision process, with particular emphasis on staff supervision of the construction process of pipe jacking force control, speed control, direction control, and out of holes to control, control of thixotropic slurry. 【Key words】Water and mud balance; Speed control; Thixotropic slurry

随着现代城市的发展，建筑物密集，地下管线众多，施工困难，顶管技术作为一种地下管道施工手段在我国发展迅速。由于泥水平衡顶管对土体的扰动少，作业环境好，比较安全，进度快，适宜长距离顶管，而且适用的土质范围广，可应用于各种土质条件下，如粘质土、砂土、砾土、砂砾混合卵石土和软岩土等优点，在顶管施工中应用的越来越广泛。简要介绍泥水平衡顶管施工的监理过程，重点说明施工过程中监理人员对顶管顶进的顶力控制，速度控制，方向控制，进出洞控制，触变泥浆的控制。

1．施工工艺介绍泥水平衡顶管法：在顶管施工中，把用水力切削泥土以及虽然采用机械切削泥土而采用水力输送弃土，同时有的利用泥水压力来平衡地下水压力和土压力的这一类顶管形式都称为泥水式顶管施工。泥水顶管系统分为八大部分:第一部分是掘进机。它有切削刀盘可浮动的泥水平衡顶管掘进机、具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机、气压式泥水平衡顶管掘进机、以及浓泥水式顶管掘进机。第二部分为进排泥系统。第三部分是泥水处理系统。第四部分是主顶系统，它包括主顶油泵、油缸、顶铁等。第五部分是掘进机操作控制系统，它包括机头泥水仓压力控制系统、机头激光导向控制系统、泥水泵控制系统、机头绕自身轴旋转控制系统等。第六部分是起吊系统。第七部分是供电系统。第八部分是洞口止水圈、基坑导轨等附属系统。

2. 顶力控制监理在泥水平衡顶管控制中,尤其对长距离的顶管的顶力分析十分重要。对顶力的控制,直接影响顶管的速度,影响开挖面的水压稳定，掘削量管理和送、排泥泵控制。顶力的理论计算：（以 800mm，距离110m为例）F=F1十F2

其中：F——总推力；Fl——迎面阻力； F2——顶进阻力F1＝π/4×D2×P (D——管外径0.86m；P——控制土压力)P＝K0×γ×H0 式中： K0——静止土压力系数，一般取0.55；H0——地面至掘进机中心的厚度，取最大值6m；γ——土的湿重量，取1.9t/m3。P＝0.55×1.9×6＝6.27t/m2F1=3.14/4×0.862×6.27＝3.64tF2＝πD×f×L

式中：f——管外表面平均（根据顶进距离平均沙砾土）综合摩阻力，取0.8t/m2；D——管外径0.86m；L——顶距。F2＝

3.14×0.86×0.8×110＝237.6t。因此，总推力F=3.64+237.6＝241.3t。根据总推力、工作井所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。工作井（ 800mm顶管）设计允许承受的最大顶力为400t，管材轴向允许推力300t，主顶油缸选用2台200t(2000KN)级油缸。每只油缸顶力控制在180t以下，这可以通过油泵压力来控制，千斤顶总推力360t。如果长距离顶管,可考虑使用中继环。

3. 顶进速度控制顶进速度的控制也是监理控制中的重点。应对以下几点进行监控。

3.1主顶启动时，必须检查千斤顶是否靠足，开始顶进和结束顶进之前速度不宜过快。每节顶进开始时，应逐步提高顶进速度，防止启动速度过大。

3.2在利用中继间(一级或多级)作接力顶进时，必须确保后级中继间及主顶所用千斤顶充分均匀受力，避免顶管机后退造成切口水压剧降，从而影响开挖面的稳定。待前级中继间顺利顶进到位后依次将后级中继间及主顶顶进到位。

3.3一节顶进过程中，顶进速度值应尽量保持恒定，减少波动，保证切口水压稳定和送、排泥管的畅通。

3.4顶进速度的快慢必须满足每节润滑泥浆注浆量的要求，保证润滑泥浆系统始终处于良好工作状态。根据实际施工经验，正常顶进条件下，顶进速度应设定为2.5～3.5cm/min；如正面遇到障碍物或地基加固土，顶进速度应低于1cm/min。

4. 顶进过程中测量和方向控制顶进过程中的测量和方向控制，贯穿顶进施工监理的全过程。(1)有严格的放样复核制度，并做好原始记录。顶进前必须遵守严格的放样复测制度，坚持三级复测：施工组测量员→项目管理部→监理工程师，确保测量万无一失。(2)布设在工作井后方的仪座必须避免顶进时移位和变形，必须定时复测并及时调整。(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坡度计划，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。督促施工单位勤测勤纠，尽量采取小幅度的纠偏，尽可能的保证管道的直顺，减小管道绕曲造成土层移动引起的沉降，避免急度纠偏造成管道接口密封失效和管端碎裂，发生水土和触变泥浆的流失，引起地面沉降。

5、顶管进出洞控制顶管进出洞时的施工监理控制，是保证整段顶管质量中的重要组成部分。

5.1在穿墙进洞的初期，因入土较少，工具管的自重仅由两点支承,其中一点是导轨，另一点是入土较浅的土体，土体支承面上承载力较低，使机头容易下沉，因此，机头进洞时，在穿墙管下部要有支托，工具管的推进要迅速，缩短穿墙管内的土体暴露时间，以减少安全隐患。

5.2特别是出墙洞时,由于管段长度短,机头重量大,出洞口土质容易受扰动等因素的影响，往往会导致向下偏，顶管机刚出洞时，掘进速度宜缓慢。出洞基座要有足够的抗偏压强度，导轨必须顺直，严格控制其标高、间距及中心轴线。

5.3在洞口里侧增加一道橡胶止水圈及时封堵洞圈，以防洞口漏浆。

6. 触变泥浆的控制图1泥水平衡顶管工法示意图触变泥浆在顶管施工中起到减少摩擦阻力，填充空隙和支承土体的作用。因此需要有较低剪切性能，同时又要求有较好的稳定性即高粘滞性和低失水率。触变泥浆一般是利用膨润土，纯碱，CMC以及水等，根据不同的土质