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土压平衡顶管施工工艺工法
QB/ZTYJGYGF-GS-0101-2011市政环保公司孙刚武
1前言
1.1概况
土压平衡顶管施工，是一种机械式顶管施工工法。它与手掘式顶管和其他形式顶管施工工法相比，又具有适应土质范围广和不需要采用任何其他辅助施工手段的优点.因而，这种土压平衡顶管施工工法越来越受到业内人士和技术人员的欢迎。
该法顶进施工中，利用土舱内的压力和螺旋输送机的排土来平衡地下水压力和土压力.该法掘进机排出的土可以是含水量较少的干土或含水量较多的泥浆，一般都不需要再进行泥水分离的二次处理。随着土砂泵的应用，该工法将会更加得到普及推广使用。
1。2工艺原理
土压平衡顶管是根据土压平衡的基本原理，利用顶管机的刀盘切削和支承机内土压舱的正面土体，抵抗开挖面的水、土压力以达到土体稳定的目的。以顶管机的顶速即切削量为常量，螺旋输送机转速即排土量为变量进行控制，待到土压舱内的水、土压力与切削面的水、土压力保持平衡，由此则可减少对正面土体的扰动及减小地面的沉降与隆起。
2工艺特点
2。1它适用的土质范围广。从软黏土到砂砾土都能适用，是一种全土质的顶管施工方法。
2.2能保持挖掘面稳定，地面变形极小。
2.3施工时的覆土可很浅，最浅为0.8倍管外径。这是其他任何形式顶管施工所无法做到的。
2。4弃土的运输、处理都较方便、简单.
2.5作业环境好。既没有气压式那样的压力环境下作业，也没有泥水式那样的泥水处理装置等。如采用土砂泵输土，作业环境还会更好。
2。6操作安全和方便。
2。7该法在砂砾层和黏粒含量少的砂层中施工时，必须采用添加剂改良土体。
3适用范围
3。1本工法适用于N值0—50的淤泥到砂砾等各种土质条件下施工。
3。2本工法不仅可在穿越河流、公路、铁路、房屋等覆土较深的条件下施工，而且可在覆土深度不小于0.8倍管外径的浅覆土条件下施工。
3.3本工法不仅适用于DN8〜30mm径的钢筋混凝土管施工，而且也适用于钢管施工。
4主要技术标准
《给排水管道施工及验收规范》(GB50268)、《顶管施工技术及验收规范(试行)》(中国非开挖技术协会行业标准)、《顶管工程施工规程》(DG/TJ08—2049)(J11324).
5施工方法
在敷设管道前，先建造一个工作井。在井内顶进轴线的后方，布置一组行程较长的千斤顶，一般每组为4只到6只，将敷设的管道放在千斤顶前面的导向轨架上，管道的最前端是一台土压平衡顶管机，工具管与管段之间需刚性连接.千斤顶顶推时，以工具管开路，推进管段穿过坑壁上的穿墙孔，把管道压入土中。与此同时，通过土压平衡顶管机的螺旋输出装置将掘进面板前方的土体输出，采用输送带或人工运至工作井中，吊出外运。当千斤顶达到最大行程后，全部缩回，放入顶铁，千斤顶继续前进。如此不断加入顶铁，管段不断向土中延伸，当顶管机和第一节管段几乎全部顶入土中后，吊去全部顶铁，断开顶管机的动力电源及压浆管路，将第二节管段吊入，接好管接头，连接动力电源线和压浆管路继续顶进，如此循环施工，直至全部顶^完。
管道外壁注活性膨润土润滑浆，以减少四周的摩阻力。
当管道顶进阻力超过主千斤顶的顶进能力时，则采用中继接力技术，将管段分成数段，段间加入中继间，以接力方式分段克服摩阻力。
管道的顶进方向与高程采用激光经纬仪进行测量监控。
6工艺流程及操作要点
6。1施工工艺流程土压平衡顶管施工的工艺流程如图1所示。
图1土压平衡顶管施工工艺流程
6。2操作要点
6.2.1施工准备
在工程施工准备阶段，应编制详尽的施工组织设计，并做好如下几项工作：
1施工场地地质条件、施工内容、范围确定
场地地质条件是选择施工方法的前提，工程施工前，应根据业主提供的地勘报告确定施工工艺，必要时应进行补充勘察；工程施工前，应组织施工人员认真学习施工图纸、相关规范、标准，明确工程施工内容和技术要求，对图纸中与现场不符内容联系设计人员进行补充设计或变更设计。
2开工前，应对顶管轴线两侧各5m范围内进行地质勘察,核对地质是否与设计相符，并核对附近是否有既有建筑物。如地质与设计不符或有不良地质（如流砂层），则要扩大勘察范围，并与设计单位联系，采取相应的措施.
3顶管设备选择
土压平衡顶管机有多种类型，应根据不同的地质条件选择适用的机型，以达到良好的顶进效果。
4施工工艺参数的计算
工艺参数计算主要为管段顶力的计算,管段顶力根据《给水排水管道工程施工及验收规范》6。3.4经验公式，即：
FP=nD0Lk+NF
注：Fp—-管道顶进阻力（KN）;
Do管道外径（m）;
L--管道设计顶进长度（m）;
--管外壁与土体单位摩阻力（KN/m2）;k
Nf顶管机迎面阻力（KN）。
5施工工艺确定
根据现场地质条件、顶管设备及工艺参数确定施工工艺.施工工艺主要包括：顶管区间段长度的确定，是否使用中继间以及中继间