大刀盘泥水平衡顶管机对接施工技术研究

郑红强

摘 要：本文主要从大刀盘泥水平衡的顶管机对接施工展开分析，思考了对接施工的方法和施工的技术措施，明确了具体了施工的方法和策略，希望可以为今后的施工带来参考。

关键词：大刀盘泥水平衡顶管机；对接施工

1 前言

随着时代的发展和进步，我国的建筑工程越来越多，大刀盘泥水平衡顶管机对接施工也成为了重点工作，所以，为了提高建筑施工的质量，应当更加重视大刀盘泥水平衡顶管机对接施工的技术效果。

2 泥水平衡顶管掘进技术

泥水平衡式工具管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，又以泥水作为输送弃土介质的机械式工具管。

随着工具管的推进，刀盘在不断转动，进泥管不断供泥水，排泥管不断将混有弃土的泥水排出泥水舱。泥水舱要保持一定的压力。使刀盘在有泥水压力的情况下向前钻进。

泥水平衡工具管的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。要求泥水密度必须大于1.03。

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45%左右，管道主材和顶进成本又占了整个工程成本的45%左右，其它附属设施成本占了整个工程成本的10%左右。管道主材和顶进成本无法改变，降低附属设备成本起到的作用有限，因此对工作井和接收井施工成本的降低是整个工程降低成本的关键所在。其中工作井的施工成本是接收井的三倍，延长单段的顶进距离，减少工作井数量把部分工作井变成接收井，也就成了降低机械顶管施工工程成本的最有效办法。

3 顶管对接施工工艺

3.1 对接土体加固

顶管对接采用?800旋喷桩的加固施工。考虑到4#～3#顶管机头先到达加固点，为保证对接点部位的准确性，所以针对对接区域分两次加固。对接点旋喷桩加固施工流程：

（1）顶管施工前在顶管对接地方进行旋喷桩加固，采用?800高压旋喷桩施工，搭接250mm，具体掺入量将根据对接地点底实际地质情况而定，加固范围以对接点为中心，半径7.5m，面积约44m2，外围两排旋喷桩加固深度度13.2m，标高-8.3～4.9m。内圈加固深度3m，标高-8.3～-5.3m。（2）待4#～3#顶管机头顶进至预定位置，进行拉伸钢板桩施工及二次旋喷桩加固，土体加固标高1.42～-5.3m加固深度6.72m。

3.2 4#～3#段頂管施工

待顶管对接部位底部土体加固完成，4#～3#段顶管进入加固区。为防止机头停止后机头下沉同时为了保证机头对接的精度，机头底部插入加固土体50cm，顶进至对接点停止顶进。

3.3 机头切割

顶管上部土体施工完成后，即进行4#～3#段顶管机头的切割工作，切割范围为从机头中心部分到机头底部，底部宽度为1.08m。机头切割时，为防止外部水流入机头，切割空隙采用沙包及时填充。同时采用槽钢进行加固处理，确保安全。

3.4 2#～3#段顶管顶进施工

2#～3#段顶管进入机头切割部位时。拆除4#～3#段顶管机头内部20#型钢，2#～3#段顶管继续顶进直至插入切割部位并完全接触。

3.5 机头切割

2#～3#段顶管机头顶进到位后，即进行机头内部拆除，设备拆除的次序：电器零部件，保留照明电器和线路；拆除液压系统零部件和纠偏装置；拆除驱动装置；切割和拆除刀盘及其它掘进机附件。拆除完成即进行封闭焊接施工。

3.6 机头封闭施工

机头封闭施工分为两部分，第一部分为2#～3#段顶管机头插入切割机头后，首先割除机头相交的机壳多余部分，进行焊接施工。焊接完成进行两个机头内刀盘及其它设施的拆除，掏除敞口处土体，采用2cm钢板封闭完成。

3.7 内胆制作和混凝土浇注

（1）根据掘进机的原有的结构尺寸、对接长度预先分段加工内胆弧板，采用1cm的钢板，便于就位安装，段与段之间纵缝必须错开。（2）按内胆制作的次序，提前切割机头泥浆面板，在切割、焊接工序前做好管道内的通风准备工作。（3）按先封机头对接处机头外壳缺失部分后往两侧向后展开，焊接可靠。（4）内胆的钢筋配置，外侧不配置钢筋，每圈内胆注入C30混凝土，并留100mm待浇。（5）注入混凝土口设置三个，从两边的注入混凝土口注入开口处混凝土或部分砂浆，直到中间的注入口冒出混凝土或砂浆时，停止注入，最后焊接封死注入孔口。（6）内胆内部按设计要求进行防腐处理。

4 测量与监控

4.1 监视高程及中线误差

①通常情况下，通过建立地面及地下测量控制系统对泥水平衡顶管施工进行测量，同时在不易扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处设置控制点。②为了动态监测前端顶管机偏离轴线，进一步提高施工测量的效率，进而在一定程度上适应机械化顶管技术，所以采用激光导向对泥水平衡顶管进行监控。③在顶进过程中，将激光测量数据作为判断前端顶管机高程及中线误差的参考依据。在缺乏施工经验的情况下，高程和中线误差的校验测量通过使用水准仪和经纬仪来实现。④在工作间隙，使用水准仪和经纬仪对顶管机进行测量，在纠偏过程中通常情况下需要增加测量的次数。⑤一节管子顶进完成后，对管中心线盒的高程进行一次测量。

4.2 监控地面降沉情况

①对顶管施工过程中，监控地面隆起情况，监控应符合下列要求。②在施工影响区域外设置监控基准点，同时具有良好通视与防干扰条件。③沿顶管机前进轴线方向对称安排布置隆沉观测点，结合初始顶进试验确定具体布设尺寸。④对需要保护的建筑物、构筑物等应设监控点。⑤对已完成的管段应继续进行隆沉观测，观测间隔时间按控制测量方案确定。

4.3 数据记录与反馈

准确填写顶管施工过程中每次及最终测量数据，形成完整的测量记录。每次测量、监控的轴线误差与地面隆沉数据，并及时进行纠偏。

4.4 纠偏

①在顶进过程中，顶管作业质量受到纠偏的影响和制约，如果操作不当，在一定程度上可能导致顶力骤升、破坏管接口，甚至导致管道无法顶进，进而在一定程度上引发严重的安全、质量事故和经济损失，在砂层中顶进尤为突出，在泥水过度冲刷的影响下，管道极易导致顶管机机头下沉，因此，纠偏对于顶进来说显得尤为重要。②在机头和机头连接工具管出洞前，即使发生中线和高层偏差，也尽可能不要纠偏，因此此时纠偏，机头连接管尚位于导轨上，起不到纠偏效果。

5 结论

（1）对接施工由于节省了管线房屋拆迁、工作井建造、土地占用及对交通的影响等，对缩短工期、节省资源和投资、提高社会效益等有一定优势。（2）以往顶管对接大多采用多刀盘顶管机进行对接，文章给出了大刀盘泥水平衡顶管机斜角对接的技术方法，是对顶管对接技术的完善和补充。（3）该顶管对接施工成功的关键在于要对接区的加固措施到位，这样在顶管机头切割时才不会发生漏水漏沙现象，确保对接施工的顺利完成。（4）大刀盘泥水平衡顶管机对接施工在机头选型和对接形式上的创新，希望可以对以后类似工程提供借鉴。

6 结束语

综上所述，在大刀盘泥水平衡顶管对接施工技术方面，本文进一步总结了施工的重点和具体的步骤，明确了大刀盘泥水平衡的顶管机对接施工的技术和技巧，可供今后参考。

参考文献：

[1] 赖冠宙，房营光.顶管顶力的理论计算与分析[J].广东土木与建筑，2017（9）：28.

[2] 刘敏林.长距离顶管施工技术的分析[J].广东水利水电，2016（S2）：72.