泥水平衡顶管基本原理

欢迎参观泥水平衡顶管施工工艺简介一、基本原理泥水平衡顶管施工是一种以全断面切削土体，以泥水压力来平衡土压力和地下水压力，利用泥水作为输送弃土介质的机械式顶管作业。基本原理是泥水护壁，在泥水式顶管施工中，要使挖掘面保持稳定，必须向泥水舱注入一定压力的泥水。泥水在压力作用下向土体内部渗透，在开挖面形成一层泥皮。泥皮的作用，一方面阻止泥水继续向土体内部渗漏，另一方面，泥水的压力通过泥皮作用在开挖面防止坍塌。泥水密度要求必须大于1.03.二、适用范围适用土质范围广，软土、粘土、砂土、砂砾土、硬土均可适用。适应范围与采用的机头类型密切相关。日本ISEKI公司生产的TCZ600机型，具备破碎功能。破碎的最大粒径可达掘进机口径的40%-50%之间，破碎的卵石强度达200MPa。三、施工特点1、顶进速度快，最快顶进速度每分钟200mm。2、破碎能力强，破碎粒径大，个数多。3、施工精度高，上、下、左、右纠偏，最大纠偏角度达3.5°。4、具有独立注水、注浆系统。5、采用地面集中控制系统，安全、直观、方便。四、施工过程须注意的问题（1）当掘进机停止工作时，一定要防止泥水从土层中或洞口及其他地方流失。否则挖掘面就会失稳，尤其是在出洞这一段时间内更应防止洞口止水圈漏水。（2）在掘进工程中，应注意观察地下水压力的变化，并及时采取相应的措施和对策，只有这样，才能保持挖掘面的稳定。（3）在顶进过程中，随时要注意挖掘面是否稳定，检查泥水的浓度和相对密度是否正常，还要注意进排泥泵的流量及压力是否正常。应防止排泥泵的排量过小而造成排泥管的淤积和堵塞现象。五、现场布置1、坑上布置地面布置由供电系统、管道存放场地、触变泥浆拌和站、起重设备、集装箱材料间、出沙坑、沉淀池等组成。2、井内布置基坑内主要有后背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯、环形顶铁、U型顶铁等3、管道内布置管道内布置管线有送排泥管、触变泥浆主管、照明电缆、动力电缆、通信电缆等。六、顶进过程中的方向控制由于机头本身具有的方向纠偏装置，纠偏操作就变的简单易行了，操作员只要通过纠偏动作，始终保证激光点在管道中心线位置。纠偏原则：坚持走势原则，坚持小倾角纠偏，0.5º以上的大动作纠偏须尽量避免，不得已时也应争取在非重要地段进行并加强注意。趋势发展在控制误差2倍以内，可以不用纠偏。七、注浆减摩长距离顶管施工中，顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效的方法是进行注浆。（1）选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。（2）在管子上预埋压浆孔，压浆孔的设置要有利于浆套的形成。（3）压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅。（4）注浆设备和管路要具有足够的耐压和良好的密封性能。在注浆孔中设置一个单向阀。使浆液管外的土不能堵塞管路而影响这浆效果。（5）由于顶管线路长，为使全程注浆压力不致相差过大，在中间还将增设压浆泵以增大压力（6）注浆工艺有专人负责，质量员定期检查。八、触变泥浆触变泥浆的主要成份是膨润土、掺入碱和水配制而成。为了施工使用时保持流动性，还必须掺入缓凝剂和塑化剂。触变泥浆按膨润土：烧碱：CMC：水＝0.3：0.2：0.01：1的配比配制后静置24h后使用。触变泥浆应注意的事项注浆孔的布置宜按管道直径大小确定，一般每个断面可设置3～4个，并具备排气功能。搅拌均匀的泥浆应放置一定时间方可灌注。灌浆前，应通过注水检查灌浆设备，确认设备正常后方可灌注。灌浆压力可按0.1MPa开始加压，在灌浆过程中再按实际情况调整。灌浆时，按灌浆孔断面位置的前后顺序依次进行，灌浆遇有机械故障、管路堵塞、接头渗漏等情况时，经处理后方可继续顶进。九、工作井的设置工作井尺寸根据机头长度而定。一个工作井对应一个接收井。井距选择，一般根据管径、土质、现场情况综合考虑。本工程D1000mm井距平均在150米左右，最长221米。最佳应在120米以内。D2600mm井距平均在300米左右，最长326米。可以通过设置中继间增长顶距。十、中继间在泥水平衡机械顶管施工中，特别是大管径顶管施工，工作井和接收井的施工成本占了整个工程成本的30％～40％。所以尽量延长单段的顶进距离是降低机械顶管施工工程成本的最有效办法。而在长距离顶管中，随着顶进距离的加长，中继间是必不可少的。中继间的设置要通过计算而得出。一般采用泥浆减阻的管道施工，中继间间距可以增长，但第一套中继间应在机头后不大于70米。防止机头前方定力过大。以后可以控制在150之间或更大。泥水平衡式顶管掘进机与土压平衡式顶管掘进机的不同之处1.施工的连续性土压平衡式顶管掘进机将切削产生的泥渣土通过螺旋机排到机内，然后用专门的泥土压送装置或人工的手推车送到地面，这种方法在时间上存在着一定的间隙，使得作业无法连续进行；泥水平衡式顶管掘进机利用泥水把切削下的泥土转化成泥浆，使用排泥泵排出工作井外。这种方法可以进行连续不断的作业。2.适应的土质土压平衡式顶管掘进机可适用于淤泥土到沙砾土等不同土质，但对于地下水的变化适应性较差；泥水平衡式顶管掘进机可适用于大部分土层，它通过调整注入水压可以平衡切削断面的地下水压力，因此更稳定安全。尤其适用于地下水较高的土层，但不适用于渗水性高的土层。3.口径大小由于土压平衡式顶管掘进机需要安装螺旋机出土，因此其口径不能过小，一般口径在1200mm以上；而泥水平衡式顶管掘进机不受此类限制，其口径可从250mm到3000mm以上。4.顶进速度如上所述，由于土压平衡式顶管掘进机的顶进是非连续的，因此其速度会受到中断施工的影响而有所下降。5.对环境的影响泥水平衡式顶管掘进机的顶进是连续的，同时具有平衡地下水压的功能，因此不易造成地面沉降。但是由于排出的泥浆沉淀后的体积仍相对较大，因此泥浆的处理比土压平衡式顶管掘进机的泥渣土处理费用要大一些。