泥水平衡顶管施工技术

泥水平衡顶管施工原理

泥水平衡顶管施工原理是将已调成一定浓度和比重的平衡介质（松软地层采用膨润土泥浆，稳定的岩石地层采用清水），通过泥浆循环系统送至顶管机头处，在机头工作舱中形成一定的压力，以平衡地下水和前方土层的压力。同时由顶管机头刀盘切削土层，被切削下来的残土与平衡介质在刀盘后部的破碎室内混合形成携渣泥浆，然后由排泥系统抽送至地面，再由地面泥水处理设备和设施将泥水和残土分离后，干的残土被运走，被分离的清水再进入泥浆系统循环使用。

顶管机头结构及密封措施

在顶管施工过程中由于受地下水的影响，一般顶管机头都采取了密封措施。机头主要的组成结构包括：刀盘、泥水仓、主轴、封板、管壳等组成。其中密封的关键部位包括：主轴密封、封板密封和管壳间密封。一般设置两道或三道专用的密封胶圈，在组装过程中采用螺栓安装，压紧后起到封水作用。主轴处同时采用油封措施，加强封水效果。封板上设置有仓门、进泥口和出泥口，在进泥口和出泥口分别设置了电动阀门，确保进出泥浆受控。

顶管切土掘进及破碎机理

顶管刀盘结构主要由切削刀具、刀盘盘面、进料口、刀盘背面加强筋等组成，切土主要是依靠机头顶进的同时刀盘转动，在刀盘挤压、研磨过程中将前方土体切削进入刀盘后部的泥水舱，在泥水舱内渣块会在刀盘旋转过程中，经过刀盘背面加强筋与泥水仓的侧壁进行二次研磨破碎成小颗粒，并在泥水仓中与泥浆混合搅拌均匀。

顶管机顶进控制流程

顶管机头进入预留洞口后，转动刀盘并缓慢顶进，此时在操作室的仪表盘上会显示机头土压力逐步上升，当土压力达到上限后，开启排渣泵，将机头的携渣泥浆排至地面处理系统，同时机头土压力会逐渐下降，等下降至下限时。关闭排渣泵，开启进泥泵补充机头泥浆压力，然后继续顶进。

掘进渣土的处理流程

顶管机顶进过程中在泥水舱内形成混合均匀的携渣泥浆，经出泥口通过出泥管将携渣泥浆抽至泥水分离器处理，分离出含水率较小的渣料和泥浆，渣料可以直接装车外运至弃渣场，泥浆排至沉淀池。通过沉淀池静置沉淀分层为将上层清水（或浓度较低的泥浆）和底部浓浆。上层清水（或浓度较低的泥浆）抽至泥浆池用于制备标准泥浆循环使用，底部浓浆采用泥浆泵抽至压滤机进行脱水处理，形成泥饼和清水，泥饼可以直接装车外运至弃渣场。清水排至泥浆池，用于制备标准泥浆。

顶管注浆的分类和作用

顶管分为机头注浆和管壁外注浆。（1）机头注浆是通过进泥口将标准泥浆注入泥水舱，主要作用有三个：一是通过泥浆冷却刀盘。二是使机头保持一定的泥浆压力，以平衡地下水和前方土层的压力。三是与二次破碎的渣料颗粒混合形成携渣泥浆。（2）顶管外壁注浆，是通过管壁预留的注浆孔，注入膨润土泥浆。主要作用为：减小管壁与地层之间的摩擦阻力以减小顶力。

顶进方向控制及纠偏措施

顶管顶进时采用激光经纬仪控制轴线方向，将激光经纬仪架设在工作井固定测量台上，调整望远镜视线准轴高度和倾角与设计管道轴线倾角相同。在顶管掘进机的封板中心设置接收光靶，顶进过程中通过激光点在光靶上的位置确定顶进方向的偏差情况。

顶进过程中要做到精心施工，操作人员应该认真负责，及时发现出现的方向偏差时，坚持“勤测、微纠、少纠”。通过机头的纠偏油缸，每次小角度进行纠偏、持续调整至设计轴线。