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大直径顶管施工方法探讨 摘要：本文详细对顶管常用的三种施工方法原理进行了比较和分析, 针对本项目特定的地质情况和场地环境，叙述了采用泥水切削网格式气压平衡水力机械顶管机，进行大直径顶管施工的方法和质量控制措施。 关键词：泥土平衡、气压平衡 泥水平衡 水力机械顶管 中继间 1．工程概况 某电厂“上大压小”扩建工程循环水系统建（构）筑物，自流引水管采用Ф3240钢管，每台机组采用一条自流管，本期工程共有两条自流引水管，总长度约534m。其中循环水泵房至大堤外段的引水管按顶管设计，穿越长江大堤，顶管长约238×2=476m，顶管之后至取水头间的引水管按采用起重船吊装、水下沉放设计，管段之间的连接采用哈夫抱箍接头，水下埋管总长约99.0m。顶管段利用循环水泵房进水间作顶管工作井。顶管管中心绝对标高为-4.5m，两条顶管管中心之间间距为14.60m。 该工程位于长江下游南岸漫滩上，地貌单元简单，原始地形较平坦，现场地由于人工回填土厚度的差异，造成地形发生了较大变化。地势呈北高南底，东高西低，勘探点地面标高在5.96~14.15m之间。工程地质情况如下：第①层填土属新近堆积土，颜色较杂。第②层淤泥质粉质粘土物理力学性质差，承载力低，属于软弱土。第 = 3 \* GB3 ③层粉质粘土，第 = 4 \* GB3 ④层粉砂夹粉质粘土、粉土。第5-1层粉细砂，稍密，局部中密，饱和。第5-2层粉细砂，中密，局部密实，饱和。第5-3层粉细砂，密实，局部中密。第⑥层中粗砂，密实，局部中密。场地浅部地层工程特性较差，场地内地下水位埋深浅，主要以空隙潜水类型为主，具有轻微在压性，受长江水位变化、大气降水、地表水及季节的影响较大。 2．顶管施工原理 顶管施工法是继盾构法之后而发展起来的一种地下管道施工方法，也是使用得最早的一种非开挖施工方法，起源于美国。最初，顶管施工法主要用于跨越孔施工时顶进钢套管，随着技术的改进，顶管法也用于无套管情况下顶进永久性的公用管道，主要是重力管道。顶管施工的原理就是借助于主顶油缸以及中继间的顶进力，把工具管或顶管掘进机从工作坑内穿过土层一直顶进到接收坑内吊起。与此同时，把紧随在工具管或掘进机后的管道埋设在两个工作坑之间。 按工作面的开挖方式可将顶管法分为普通顶管(人工开挖)、机械顶管(机械开挖)、水射顶管(水射流冲蚀)、挤压顶管(挤压土柱)等。采用何种方法要根据管径、土层条件、管线长度以及技术经济比较来确定。在顶管施工中，常见的主要有三种工作面平衡理论：即泥水平衡、土压平衡和气压平衡理论。 2.1、泥水平衡顶管 在顶管施工分类中，通常把用水力切削泥土，以及虽然采用机械切削泥土而采用水力输送弃土，同时有的利用泥水压力来平衡地下水压力和土压力的这一类顶管形式都称为泥水平衡顶管施工。在泥水平衡顶管施工中，要使挖掘面上保持稳定，就必须在泥水仓中充满一定压力的泥水，泥水在挖掘面上可以形成一层不透水的泥膜，以阻止泥水向挖掘面里面渗透。同时，该泥水本身又有一定的压力，因此它就可以用来平衡地下水压力和土压力，这就是泥水平衡顶管最基本的原理。 如果从输土泥浆的浓度来区分，又可把泥水平衡顶管分为普通泥水顶管、浓泥水顶管和泥浆式顶管三种。完整的泥水平衡顶管系统分为八大部分（具体见附图1）：第一部分是泥水平衡顶管掘进机。它有各种形式，因而是区分各种泥水平衡顶管施工的主要依据。第二部分为进排泥系统。普通泥水顶管施工的进排泥系统大体相同。第三部分是泥水处理系统。不同成分的泥水有不同的处理方式：含砂成分多的可以用自然沉淀法；含有黏土成分多的泥水处理是件比较困难的事。第四部分是主顶系统，它包括主顶油泵、油缸、顶铁等。第五部分是测量系统。第六部分是起吊系统。第七部分是供电系统。第八部分是洞口止水圈、基坑导轨等附属系统。泥水平衡顶管施工的主要优点是： ①适用的土质范围较广，如在地下水压力很高以及变化范围较大的条件下，也能适用。 ②可有效地保持挖掘面的稳定，对所顶管子周围的土体扰动比较小。因此，采用泥水平衡顶管施工引起的地面沉降也比较小。 ③所需的总顶进力较小，尤其是在黏土层，适宜于长距离顶管。 ④作业环境比较好，也比较安全。由于它采用泥水管道输送弃土，不存在吊土、搬运土方等容易发生危险的作业。由于是在大气常压下作业，也不存在采用气压顶管带来的各种问题及危及作业人员健康等问题。 ⑤由于泥水输送弃土的作业是连续不断地进行的，所以它作业时的进度比较快。 但是，泥水平衡顶管也有它的缺点，主要是： ①弃土的运输和存放都比较困难。如果采用泥浆式运输，则运输成本高，且用水量也会增加。如果采用二次处理方法来把泥水分离，或让其自然沉淀、晾晒等，则处理起来不仅麻烦，而且处理周期也比较长。 ②所需的作业