頂管法施工方法經常用于城市市政管道的建設中,使用該方法占地面積少,施工控制嚴格,可保證交通暢通；在穿越鐵路、公路、河流、建筑物等障礙物時可減少沿線的拆遷工作量,降低工程造價。因此,對頂管施工技術及其引起的環境效應進行深入分析、探求解決對策具有重要的實際意義。

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頂管施工的基本原理

      頂管施工就是借助于主頂油缸以及中繼間的頂進力,把工具管或頂管掘進機從工作坑內穿過土層一直頂進到接收坑內吊起。與此同時,把緊隨在工具管或掘進機后的管道埋設在兩個工作坑之間。在頂管施工中主要有三種工作面平衡理論：氣壓、土壓和泥水平衡理論。本文主要介紹泥水平衡頂管工法。



       泥水平衡頂管的工作原理：通常把用水力切削泥土,采用機械切削泥土而采用水力輸送棄土,同時有的利用泥水壓力來平衡地下水壓力和土壓力的這一類頂管形式都稱為泥水平衡頂管施工。在泥水平衡頂管施工中,要使挖掘面上保持穩定,就必須在泥水倉中充滿一定壓力的泥水,泥水在挖掘面上可以形成一層不透水的泥膜,以阻止泥水向挖掘面里滲透。同時,該泥水本身又有一定的壓力,因此它就可以用來平衡地下水壓力和土壓力,這就是泥水平衡頂管基本的原理。

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頂管掘進機

      頂管機的刀盤前面切割面安裝有合金滾動滾刀及固定刮刀,刀座和刀盤焊接采用耐磨焊條。滾刀及刮刀在刀盤的4把刀桿上的布置是全段面切割布置,刀盤每轉動一周,滾刀和刮刀對前面土體是全段面的滾動和刮動。頂管機在主頂裝置的推動下,刀盤上的滾刀刀尖對前面堅硬的土體進行滾動擠壓,致使堅硬的土體破裂；刮刀對破裂的土體進行切割,掏空 前方土體,使頂管機向前推進。頂管機的刀盤和泥土倉是個多棱體,且刀盤是圍繞主軸作偏心轉動,經過刀盤對前方土體切割,當有大塊土體或塊石進入頂管機泥土倉,經刀盤轉動時就會被軋碎,碎塊泥土小于頂管機的隔柵孔就進入泥水倉被泥水循環管輸送走。

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主要施工技術措施

       泥漿減阻：用泥漿減阻是長距離頂管減少摩阻力的重要環節之一。在頂管施工前,先用水潤濕混凝土管材,然后用黃油或機油外涂。在頂管施工過程中,如果注入的潤滑泥漿在管子的外圍形成一個比較完整的漿套,則其減磨效果將是十分令人滿意的,補漿管一般布置于中繼環后面第二節管段及中斷環與工具頭及后座中間的位置,注漿孔按120°設置。頂進結束,對已形成的泥漿套的漿液進行置換,置換漿液為水泥砂漿并摻入適量的粉煤灰,在管內用單螺桿泵壓住。壓漿體凝結后(一般為24h)拆除管路換上封蓋,將孔口用環氧水泥封堵抹平。潤滑泥漿用壓漿泵通過總管、支管、球閥、管節上的預留注漿孔壓到管子與外管土體之間,包住下班鋼夾砂管。



      偏心破碎頂進技術：施工開始時頂進工具頭(進洞),由千斤頂頂進,當頂進n節工具頭已經穿過火炬路,工具頭位置在公路邊坡擋墻下。頂進第n+1節管開始,頂進系統排漿出現碎石,有堵管現象發生,排漿泵可聽到石子與葉片撞擊聲,清理堵管管道和從泥漿沉淀池中撈碴可見碎石(花崗巖),棱角分明,此時千斤頂油泵油壓表明顯增大。若頂進第n+2節時,排漿泵被碎石卡住,則不能正常工作。

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頂管作業注意事項

      核算頂力,設計足夠強度和穩定的后座,預先做好通過障礙物的各種可靠措施,保證開頂后連續作業,以減少對列車的干擾。做好扣軌、扣梁工作。


      管道頂入路基前,如需挖去部分邊坡,只能與線路架空工作同時進行,不能提前開挖。開挖后要有防護措施,如發生路基坍塌,應及時堆碼沙包、草袋和回填。涵洞頂進到位后,立即砌筑端翼墻及護錐,防止路基塌方。


      頂進中嚴格控制超挖。頂管作業一般超挖不得超過30cm,管下部135°范圍內及管底部不得超挖,以保持原狀土的路基,并按規定保持安全開挖坡度,防止塌方。如發生塌方危及列車安全,應立即停止頂進,根據線路變化情況降速或封鎖線路。


      要及時測量頂進方向及高程,隨時進行糾偏。對頂進過程中的偏差,必須及時發現并及時糾正,也是頂管成功的關鍵。

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