一、施工原理
泥水平衡機(jī)械頂管是一種專業(yè)的非開挖施工技術(shù)，它主要是將含有一定的量粘土的且具有一定相對(duì)密度的泥漿水充滿掘進(jìn)機(jī)的泥水艙，并對(duì)它施加一定的壓力，以平衡地下水壓力和土壓力。泥漿水在挖掘面上形成一層泥膜，加上一定的壓力就可以平衡地下水壓力和土壓力，從而防止地下水的滲透，借助主頂油缸的推力將掘進(jìn)機(jī)頭推入洞口的止水圈，穿過土層往接收井的方向，電動(dòng)機(jī)提供能量，轉(zhuǎn)動(dòng)切削刀盤，通過切削刀盤進(jìn)入土層，最終掘進(jìn)機(jī)和工具管被推到接收井內(nèi)吊起，同時(shí)把緊隨掘進(jìn)機(jī)和工具管的管道埋設(shè)在兩坑之間，設(shè)計(jì)管道鋪設(shè)完成。
二、適用范圍
本工法使用于人工挖掘困難，危險(xiǎn)性大的圓礫層、涌水涌砂、易塌方、含有毒氣體以及路面與建筑物容易遭到破壞的土層。該工法特別適用于穿越道路、橋梁以及建筑物的管道（雨污水管、自來水管、煤氣管等）的施工。
三、泥水平衡頂管機(jī)優(yōu)點(diǎn)
1、適用地質(zhì)范圍比較廣，在地下水壓力很高、地質(zhì)變化范圍大等土質(zhì)條件下，它都能適用。
2、可有效地保持挖掘面的穩(wěn)定，對(duì)所頂管子周圍的土體擾動(dòng)比較小，引起地面的沉降比較小。
3、與其他類型的機(jī)種相比，泥水頂管的切削力矩小，最適宜于砂礫及硬土里頂管。
4、工作坑內(nèi)的作業(yè)環(huán)境較好，作業(yè)比較安全，由于它采用泥水輸送棄土，沒有搬運(yùn)土方及吊土等較易發(fā)生危險(xiǎn)的作業(yè)?？梢栽诟鞣N環(huán)境下作業(yè)。且挖掘面穩(wěn)定，不會(huì)造成地面沉降而影響交通及各種公用管線的安全。
5、泥水輸送棄土為連續(xù)作業(yè)，因而大大提高了推進(jìn)速度，最適宜于長(zhǎng)距離頂管。
四、施工特點(diǎn)
1、頂管機(jī)頂進(jìn)、破碎處理一體化，無需任何輔助工藝。
2、機(jī)內(nèi)旁通裝置標(biāo)準(zhǔn)化，大大縮短安裝時(shí)間和防止泥水管道的阻塞。
3、激光反射型方向誘導(dǎo)裝置能使操作簡(jiǎn)單而精確。
4、適用土層范圍廣，頂管距離長(zhǎng)。
5、對(duì)水質(zhì)量要求低，泥水經(jīng)過泥水分離后可循環(huán)使用。
6、水拌和泥土通過輸送管道排入凈化池，整個(gè)管道保持干燥，施工檢查方便。
7、管頭采用機(jī)械掘進(jìn)，有效的防止塌方、涌水、涌砂及有害氣體等。



五、泥水平衡機(jī)械頂管施工工藝流程
六、頂管機(jī)操作步驟
1．管節(jié)拼裝：管節(jié)吊放前先檢查止水橡膠圈無翻轉(zhuǎn)。吊放在前支架上要平穩(wěn)，有漿孔的需注意漿孔的位置。管節(jié)拼裝時(shí)兩側(cè)要有人觀察，直到止水橡膠圈完全進(jìn)入鋼套內(nèi)。
2．連接進(jìn)回水管、壓漿管道后打開工作坑內(nèi)的進(jìn)回水閥、壓漿閥。
3．連接電纜：①動(dòng)力電纜、②通訊電纜、③視頻信號(hào)電纜、④機(jī)頭控制電纜。各電纜接頭連接必須正確并牢靠，洞口預(yù)留電纜必須超過管節(jié)長(zhǎng)度的1.5倍。
4．機(jī)頭送電：檢查機(jī)頭和操作臺(tái)之間的指令和信號(hào)傳輸是否正常。
5．啟動(dòng)進(jìn)回水泵：檢查回水管出水是否正常，機(jī)頭內(nèi)回水壓力表是否平穩(wěn)。
6．打開截止閥、關(guān)閉旁通閥：打開或關(guān)閉機(jī)頭內(nèi)閥組時(shí)要認(rèn)真仔細(xì)的查看壓力表的讀數(shù)。打開截止閥時(shí)動(dòng)作不能過快，以免回水管道淤堵時(shí)進(jìn)水壓力猛增沖破軟管或管接頭。打通回路以后，檢查泥水倉壓力是否正常。
7．啟動(dòng)刀盤：根據(jù)機(jī)頭的轉(zhuǎn)角確定機(jī)頭正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。啟動(dòng)過程中，注意刀盤電流和機(jī)頭轉(zhuǎn)角變化速度。
8．主頂頂進(jìn)：控制頂進(jìn)速度應(yīng)根據(jù)土層、管道覆土、泥漿濃度等綜合因素考慮。頂進(jìn)過程中需檢查主頂動(dòng)力站各油管接頭、電磁閥是否漏油，后頂壓力是否正常。
9. 軸線測(cè)量、控制：檢查測(cè)量?jī)x器是否精確整平、后視點(diǎn)對(duì)點(diǎn)是否精確、儀器豎直度盤角度是否正確。調(diào)整儀器目鏡焦距，使激光點(diǎn)清晰的投到光靶上。根據(jù)測(cè)量結(jié)果確定糾偏方向和糾偏量，嚴(yán)格執(zhí)行“勤測(cè)、勤糾、緩糾”的原則。
10.糾偏參數(shù)：由于頂管機(jī)的口徑不同，所以一次糾偏的行程的上限也不同。以下為正常情況下，頂管機(jī)糾偏參數(shù)。
Φ800不大于5毫米、Φ1000不大于5毫米、Φ1200Φ1350不大于6毫米、Φ1500Φ1800不大于7毫米、Φ2400不大于8毫米
11.管道頂進(jìn)到位


停止刀盤
 

打開旁通閥、關(guān)閉截止閥
 

退回主頂油缸并關(guān)閉機(jī)頭電源，沖洗回水管
 

先停止進(jìn)水泵，再停止排泥泵
 

關(guān)閉進(jìn)回水閥

拆出管口各管線 頂進(jìn)參數(shù)記錄

吊放下一節(jié)管
七、技術(shù)措施
1、頂管進(jìn)洞技術(shù)措施
為了防止掘進(jìn)機(jī)進(jìn)洞下沉，可采取機(jī)頭固定和洞口處注漿加固的措施。
（1）機(jī)頭進(jìn)洞時(shí)，將機(jī)頭和后面的管用拉桿連接起來，使之成為一個(gè)整體，并在導(dǎo)軌上用兩個(gè)手拉葫蘆間隔一米拉緊，從而使機(jī)頭沿著導(dǎo)軌方向順利前進(jìn)。
（2）對(duì)洞口進(jìn)行注漿，注漿完畢后，對(duì)洞口的磚縫處鉆洞做實(shí)驗(yàn)，檢查是否有水涌出，如出現(xiàn)水涌就增加注漿排數(shù)，直到不出現(xiàn)水涌為止，這樣就確保掘進(jìn)機(jī)頭順利進(jìn)洞。
2、安裝洞門止水裝置
頂進(jìn)前，為了防止洞口處的水土沿掘進(jìn)機(jī)頭外壁與洞門的間隙涌入工作井，在工作井內(nèi)口處安裝一道環(huán)形橡膠止水圈。在頂進(jìn)施工過程中又可防止觸變泥漿從洞口流失，保證泥漿套的完整，以達(dá)到減小頂進(jìn)阻力的效果。
3、管節(jié)運(yùn)輸
管節(jié)可由吊車卸到地面指定位置后，再由吊車將地面管節(jié)吊運(yùn)到工作井內(nèi)的軌道上。
4、管節(jié)頂進(jìn)
管節(jié)頂進(jìn)過程中，必須做好頂進(jìn)軸線偏差的控制和糾偏量的控制。不僅根據(jù)控制臺(tái)顯示屏激光點(diǎn)及時(shí)調(diào)整糾偏油缸，使其能持續(xù)控制在軸線范圍內(nèi)，而且還要對(duì)管道內(nèi)的軸線和標(biāo)高進(jìn)行檢測(cè)。
5、頂管頂進(jìn)與地層形變控制
在頂管工程中要根據(jù)不同的土質(zhì)、覆土深度和地面沉降的情況，配合測(cè)量報(bào)表的分析，及時(shí)調(diào)整泥水與土壓平衡值，同時(shí)要求坡度保持相對(duì)的平穩(wěn)，控制糾偏量（出現(xiàn)偏差及時(shí)調(diào)整，不能出現(xiàn)大偏差時(shí)才一次調(diào)整到位），減少對(duì)土體的擾動(dòng)。根據(jù)頂進(jìn)速度，控制排泥量和地層變形的信息數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整注漿壓力和注漿量，從而使軸線和地層變形控制在最佳的狀態(tài)。
6、頂管進(jìn)接收坑階段的技術(shù)措施
（1）頂管機(jī)出洞前洞口土體加固
根據(jù)頂管進(jìn)展情況，為保證掘進(jìn)機(jī)能順利進(jìn)入接收坑，防止掘進(jìn)機(jī)出洞后水土沿工具管與井圈之間的建筑間隙涌入接收坑內(nèi)，保證井內(nèi)接頭能順利施工。在掘進(jìn)機(jī)機(jī)頭到達(dá)接收坑前，對(duì)洞口土體進(jìn)行注漿加固，加固范圍洞口前5米范圍內(nèi)，洞口四周距管道外側(cè)2—3米。
（2）掘進(jìn)機(jī)狀態(tài)的復(fù)核測(cè)量
掘進(jìn)機(jī)進(jìn)入接收坑前的復(fù)核應(yīng)測(cè)量掘進(jìn)機(jī)所處的方位，是確認(rèn)頂管狀態(tài)、評(píng)估掘進(jìn)機(jī)出洞時(shí)的狀態(tài)和擬定施工軸線及施工方案等的重要依據(jù)。使掘進(jìn)機(jī)在此階段的施工中始終按預(yù)定的方案實(shí)施，以良好地狀態(tài)、準(zhǔn)確無誤地進(jìn)入接收坑中。
（3）鑿除磚墻
掘進(jìn)機(jī)進(jìn)入接收坑前，當(dāng)接收坑磚墻封門破壞后掘進(jìn)機(jī)頭應(yīng)迅速、連續(xù)頂進(jìn)管節(jié)，盡快縮短出洞時(shí)間。掘進(jìn)機(jī)整體出洞后應(yīng)盡快把機(jī)頭和砼管管節(jié)分離，并把管節(jié)和接收井的接頭按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行處理，減少水土流失。
7、泥漿的排放及處理
泥漿處理裝置將沉淀的泥漿通過排泄管排至泥漿池，經(jīng)過處理重復(fù)利用。如管道鋪設(shè)完畢，直接將其排入廢漿池，然后用汽車運(yùn)至指定地點(diǎn)廢棄，確保生態(tài)環(huán)保衛(wèi)生。
8、壓漿孔的處理
頂管頂進(jìn)完成后，對(duì)管節(jié)上的壓漿孔清理干凈，并用普通水泥、麻絮等材料對(duì)壓漿孔進(jìn)行封堵措施。
9、頂管施工測(cè)量
（1）測(cè)量及控制指標(biāo)
為了保證頂進(jìn)軸線控制在設(shè)計(jì)軸線允許偏差范圍內(nèi)，在頂進(jìn)過程中密切注意激光點(diǎn)的偏向。軸線控制的測(cè)量系統(tǒng)設(shè)在工作井內(nèi)液壓主頂裝置中間。施工中需經(jīng)常對(duì)控制臺(tái)進(jìn)行復(fù)測(cè)，一保證測(cè)量精度，控制臺(tái)基礎(chǔ)應(yīng)用混凝土澆筑在沉井底板上。按獨(dú)立坐標(biāo)系放樣后用測(cè)量控制臺(tái)使它精確地移動(dòng)至頂管軸線上，用它正確指揮頂管的施工方向。
（2）施工頂管測(cè)量
在后頂觀察臺(tái)架設(shè)一臺(tái)經(jīng)緯儀，通過后視測(cè)機(jī)頭的光靶及后標(biāo)點(diǎn)的水平角和豎直角各測(cè)一回，編排程序計(jì)算頂管的頭部及尾部的平面及高程。
（3）注意問題
頂管施工初次放樣及頂進(jìn)尤為重要，另外由于頂管后靠頂進(jìn)中要發(fā)生變化，后臺(tái)的布置保持始終不變形、移位來確保頂管施工測(cè)量的正確性。
八、機(jī)具組成
1、頂管機(jī)主機(jī)由驅(qū)動(dòng)裝置、糾偏裝置、切削刀盤和泥水倉組成。
2、頂管機(jī)系統(tǒng)設(shè)備主要裝置包括操縱室和遙控臺(tái)、液壓裝置、后方主油泵、泥水循環(huán)裝置、激光定位裝置、減磨劑攪拌注入裝置、泥水處理裝置。
3、輔助裝置包括起重機(jī)、發(fā)電機(jī)電焊機(jī)等。
4、附屬裝置包括基坑、導(dǎo)軌等。
九、頂管施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)
1、當(dāng)掘進(jìn)機(jī)停止工作時(shí)，一定要防止泥水從土層或洞口及其他地方流失。不然掘進(jìn)面就會(huì)失穩(wěn)，尤其是在進(jìn)洞這一時(shí)間內(nèi)更應(yīng)防止止水圈漏水。
2、無論何時(shí)要注意管縫的密封性，管縫密封性不好時(shí)注入管外壁與土層之間的減磨泥漿從管縫漏出，管壁與土層之間無法形成良好地漿套，反而會(huì)增加頂管的阻力，影響管道的頂進(jìn)長(zhǎng)度。
3、在掘進(jìn)過程中，應(yīng)注意觀察地下水壓力的變化，并及時(shí)采用相應(yīng)的措施和對(duì)策，只有這樣才能保持挖掘面的穩(wěn)定。
4、在頂進(jìn)觀察中，隨時(shí)要注意挖掘面是否穩(wěn)定，不定時(shí)的檢查泥水的濃度和相對(duì)密度是否正常，還要注意進(jìn)排泥泵的流量和壓力是否正常。應(yīng)防止排泥泵的排量過小造成排泥管的淤泥和堵塞現(xiàn)象。
5、后背墻的承載力，因?yàn)轫斄^大，要計(jì)算好后背墻的承載力。一旦頂力大于后背墻的極限承載力，后背墻破裂將導(dǎo)致頂管作業(yè)較長(zhǎng)時(shí)間停頓，長(zhǎng)時(shí)間停頓直接導(dǎo)致阻力增大，勢(shì)必影響工程順利實(shí)施。
十、安全措施
1、平臺(tái)活動(dòng)口四周要安裝車固的護(hù)身欄，其高度不低于1．2米，出入孔三面要有圍擋，其高度不低于0．5米，二步行人平臺(tái)要按規(guī)定設(shè)護(hù)身欄，并有擋腳板。
2、頂管豎井用的梯子，一般使用定型梯子，梯子固定要牢固，有一定坡度，臨時(shí)制作的梯子，蹬距最大不得超過40厘米，橫蹬要堅(jiān)固。
3、管子在頂進(jìn)過程中要觀察后背、頂鎬、頂鐵和管口情況，遇有后背傾斜、倒塌、頂力突然增大、頂鐵彎曲、拱起及管子破裂等問題應(yīng)停止頂進(jìn)，頂進(jìn)中任何人嚴(yán)禁穿越頂鐵，頂鐵上方及兩側(cè)不得站人，要建立健全交接班制度，接班者必須處理完上一班未解決完成留下的問題。
4、頂管施工要有防燃、防爆、防水淹等措施，頂進(jìn)長(zhǎng)度超過50米時(shí)，應(yīng)有預(yù)防缺氧窒息的措施。
5、 操作人員上工前不得飲酒，任何在施工前飲酒人員嚴(yán)禁進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。
6、 坑槽深超過2米，高處和交叉作業(yè)人員必須正確戴安全帽。
7、電氣焊工人在操作時(shí)必須穿白色工作服，絕緣鞋，戴防護(hù)面罩，防護(hù)目鏡及電氣焊手套。
8、 電工操作時(shí)必須穿絕緣膠鞋、工具齊全、工具必須絕緣良好，并按電工操作規(guī)程操作。
9、其他特種作業(yè)人員都必須持證上崗，并按規(guī)定佩戴勞保防護(hù)用品。
10. 吊車作業(yè)，不準(zhǔn)超負(fù)荷或斜拉斜吊，吊裝散物必須捆扎牢固，不明地下物和不明噸位物不準(zhǔn)吊拔，信號(hào)工、起重工必須持證上崗。
11. 使用外租機(jī)械，要求機(jī)械出租單位出具檢驗(yàn)合格證，簽定安全協(xié)議書，明確責(zé)任，在施工前必須由主管施工人員進(jìn)行書面交底和口頭交底。上下豎井，不準(zhǔn)超負(fù)荷運(yùn)行。
12. 各種機(jī)械操作人員必須精神集中，操作時(shí)嚴(yán)禁打鬧、閑談、脫離崗位，有時(shí)必須請(qǐng)假，找同等操作人員接替，否則不準(zhǔn)脫離崗位。
13. 機(jī)械在高壓線一側(cè)作業(yè)時(shí)，臂桿、吊索具與電線應(yīng)有足夠的安全距離，在電線下方通過時(shí)必須將臂桿落下。
14、嚴(yán)格遵守各項(xiàng)操作規(guī)程，精心組織施工，以專檢和監(jiān)督方式為主，實(shí)行安全生產(chǎn)一票否決制。做好臨時(shí)用電和施工機(jī)械安全工作。
15、根據(jù)施工特點(diǎn)編制安全操作的注意事項(xiàng)和具體施工安全措施，并在項(xiàng)目編制安全獎(jiǎng)罰制度，每月或者每季度進(jìn)行安全評(píng)比。
16、加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境衛(wèi)生。