曲线顶管姿态控制要点

在大直径、长距离、曲线顶管施工中，顶管姿态控制是工程的主要难点。

为何会产生顶进偏差？

为什么会出现滚动偏差

刀盘切削土体产生的扭矩主要是由顶管机的壳体与土层之间的摩擦力矩来平衡。当摩擦力矩不能平衡扭矩时，顶管机就会形成滚动偏差。过大的滚动偏差会影响纠偏油缸，造成难以测量、纠偏以及出土，也会影响到顶管轴线偏斜。

为什么会产生方向偏差

顶管机在顶进过程中，由于不同部位顶进千斤顶参数的偏差，顶进方向易产生偏差。因为顶管机壳体表面与地层间的摩擦阻力不均、开挖面上土压力的差异以及切削欠挖时引起的地层阻力差异，也会引起一定的方向偏差。

开挖面土层性质有差异也容易引起方向偏差。即便是在开挖土体力学性质非常均匀的情况下，受顶管机刀盘自重的影响，顶管机也有下降的趋势。因此，顶进过程中必须对竖直方向的误差进行跟踪监测，随时修正各种方向偏差，把顶进方向偏差控制在允许范围内。

顶管机姿态监测

人工监测

使用全站仪、水准仪等仪器测量设备的轴线偏差，进行数据分析，监测顶管机的姿态。

滚动角监测

用电子水准仪测量高差，推算顶管机的滚动圆心角，监测设备的滚动偏差。

通过竖直偏角和水平偏角的监测可分析顶管的姿态是否处于合理区间，然后决定是否采取纠偏措施。

激光导向监测

顶管机上有安装激光导向系统，是从一个固定基准点向测量板发射激光束，然后计算出设备相对设计线路的偏差位置。偏差值会显示在监控显示器上。操作人员在控制室内，通过控制系统可修正顶管机的偏差。

顶管机姿态调整

滚动纠偏

刀盘正反向均可以切削出土，因此通过反转顶管机刀盘，就可以纠正滚动偏差。允许滚动偏差不大于1.5°，当超过1.5°时顶管机自动控制系统会报警，提示操作者切换刀盘旋转方向，进行反转纠偏。

竖直方向纠偏

控制顶进方向可通过改变单侧千斤顶的顶力来实现。但它与顶管机姿态变化量间的关系没有固定规律，需要靠经验灵活掌握。当顶管机出现下俯时，可加大下侧千斤顶的顶力，当顶管机出现上仰时，可加大上侧千斤顶的顶力来进行纠偏。

水平方向纠偏

与竖直方向纠偏的原理一样，左偏时加大左侧千斤顶的顶力，右偏时则加大右侧千斤顶的顶力。

纠偏注意事项

① 切换刀盘转动方向时，先让刀盘停止转动，间隔一段时间后，再改变转动方向，以保持开挖面的稳定；

② 要随时根据开挖面地层情况及时调整顶进参数，修正顶进方向，避免偏差越来越大；

③ 顶进时要及时进行纠偏，消除偏差后，再继续向前顶进；

④ 确保顶管机泥水压力平衡和地层稳定的技术措施；

⑤ 下管对接时，严防顶管机后退，确保正面土体稳定；

⑥ 同步注浆充填环形间隙，使混凝土管能尽早支承地层，控制地层沉陷；

⑦ 做好泥水舱压力平衡控制，保证开挖面土体稳定；

⑧ 利用信息化施工技术指导顶进管理，保证周围自然环境。

顶管顶进施工图