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泥水平衡顶管技术是一种先进的非开挖施工方法，广泛应用于地下管道铺设、隧道建设和市政工程等领域。其核心是通过泥水压力平衡来稳定土壤，减少地面沉降和对周围环境的影响。以下是泥水平衡顶管设备操作的关键要点：

1.泥水压力控制：设备运行时需精确控制泥水舱内的压力，使其与地层压力相平衡，以防止塌方或隆起。压力调节通常通过调整泥浆的注入和排出量实现。

3.监测与反馈：实时监测顶进过程中的各项参数（如推力、扭矩、泥水压力等），并及时调整操作策略。现代化设备常配备自动化控制系统，可提高施工效率和安全性。

4.纠偏技术：在顶进过程中，由于地质变化或设备偏差，管道可能偏离设计轴线。因此，需要借助激光导向系统和液压千斤顶进行精准纠偏。

5.出土管理：合理控制出土量，避免超挖或欠挖现象。同时悬挑脚手架搭设(拆除)工程安全技术交底，对排出的泥浆进行分离处理，回收利用清水和固体颗粒，降低资源消耗和环境污染。

综上所述，泥水平衡顶管技术的操作要点在于科学管理泥水系统、精确控制设备参数以及灵活应对现场问题，从而实现高效、安全的施工目标。

泥水平衡顶管设备操作要点初探

摘要：要充分发挥顶管设备的功效，必须掌握顶管设备的正确操作方法和技巧。本文通过总结泥水平衡顶管设备在各种地质情况下的使用体会，探讨其操作要点。

关键词：顶管；设备操作；泥水平衡；泥水循环；纠偏

一年多来我们使用进口和国产泥水平衡顶管设备，在淤泥、砂粒、杂填土、胶粘土、强风化、中风化等复杂地质中进行从φ500～φ1200管径的顶管施工。其间曾出现过泥水管线严重堵塞、刀盘卡死、机头自转两周、纠偏失控、泥水冒顶、管材爆裂、顶不动、后座墙顶裂等多种问题。如何采取正确的设备操作方法和技巧，尽可能避免因操作失误导致施工故障的出现，以及如何迅速纠正施工质量问题。就此总结如下：

开顶前对设备准备工作，直接关系到顶进的质量和工期。对设备的准备工作主要有三方面。

依所编写的顶进方案，选择适当的顶管设备类型及其附属配套。主要根据地

注：○ 表示免强可以； ● 表示完全可以。

对设备进行正确的安装和调整，保证机头进洞时的位置和方向的准确性以及在顶进过程中主顶机架的牢固和稳定。

设备现场安装主要是主顶机架和管线的安装，调整的重点是主顶机架的基准位垂直标高（基准位依管材是以导轨或顶环定位而定）。其调整的步骤：首先根据放线座标准确安装好激光经纬仪，并以此开始调整主顶机架的方位。二 调整主顶机架中线水平位置，使之与设计顶进轴线垂直投影重叠。三 调整主顶机架前端基准位（靠近止水圈第一个调整支承点处）的标高，使之符合设计要求。四 调整主顶机后端调整支承点，使主顶机架轴线（指：定位于主顶机架的管材轴线）的倾角等于设计纵坡。五 重复三、四步骤，使主顶机架轴线的标高、纵坡完全符合设计要求为止。六 调整主顶机架中间各调整支承点，使之均匀受力。七 用高标号混凝土充填主顶机架后靠背与后座墙之间的缝空隙。最后在管线安装完毕后，需进行空转试车。按1.2要求观察其功能，检查泥水管线接口有否漏水。

2．1．1泥水循环的监视

监视泥水循环是否正常主要有两个指标：流量和压力。

一、流量大小参考值与判断。流量大小要求一般不小于80~90立方米/小时。泥水颗粒在0.25~1.5mm之间时（如中、细砂），流量取上限；颗粒小于0.2mm（如胶粘土），可取下限。

判断流量大小，可由安装在系统的流量计直接读数得出。如果系统没有安装流量计，还可以通过观察回水出口水头射程来判断。如忽略空气阻力和泥水密度变化等引起的误差影响，其近似计算公式为：

L = 0.77tgα+ 1.26 CoSα( H + Sin2α)1/2

L ── 泥水射程

例：出水射角α=30o，出口高度H=0.5m，

如泥水流量Q=80~90立方米/小时，那么：泥水射程L应在1.3~1.4米之间。

二、压力大小参考值 压力测量点一般设在机头的进水口(Pi)、回水口(Po)、泥水仓(Ph)等处。各点压力可以观察通过摄像头传送回来安装在机头的压力表读数或由传感器通过变送器变送回来的数据。由于泥水经过泥水仓后都会有一定的压力损失。一般来说，Pi－Po≥0.01~0.03 MPa；－0.01 MPa ≤ Ph ≤0.02 MPa；

Pi = hi　×( Li＋40 )

2．1．1泥水循环异常的排除

当泥水循环过程中，流量或压力指标超出上述参考值时，就表明泥水循环出现异常，操作人员必须开始采取措施予以排除。异常现象、原因、排除措施具体

纠偏是顶管施工中必不可少的环节，操作者熟练地掌握纠偏技巧，才能使顶进的管材轴线满足设计要求。

2．2．1轴线偏离原因与判断

顶管施工过程中管轴线出现的偏离，一般分为：位置偏离和方向偏离两种。几乎所有泥水平衡顶管设备，都可以从安装在机头里的光靶上的激光点位置来判断机头是否有位置偏离。激光点在光靶的偏离位置与机头实际偏离位置，是关于圆点对称关系。对安装有倾斜仪的设备，可以根据倾斜仪的读数与设计值比较大小来判断有否发生方向偏离。

产生轴线偏离的原因一般有：⑴ 进洞前机头方位定位不准确（先天不足）。⑵ 洞口有较大的空腔，使机头进洞时发生栽头。⑶ 沿线土层相对密度的变化，使机头掘进面受力不均匀，从而引起机头轴线方向的变化。⑷ 沿线土层承载力不够，机头下沉。⑸ 泥水循环控制不当，使掘进面掏空，导致机头前进方向改变。

一、纠编原理 利用安装在机头前后节之间的2~4根纠偏油缸伸缩，改变机头前端的前进方向后，在继续顶进过程中向原设计位置逐渐修正，而获得纠编效果。

二、纠偏方式 纠偏方式包含两方面：⑴ 伸缩哪根纠偏油缸。按照光靶上激光点偏离哪个方向，就将哪个方向的纠偏油缸伸出来。⑵ 顶进速度快慢的选择。土质愈硬，纠偏时的顶进速度愈宜慢；向下纠偏（机头位置高偏）时，顶速度宜慢不宜快；反之，向上纠偏（机头位置低偏）时，宜快不宜慢；对于因土质疏松引起机头下沉的偏离，宜采用闷顶纠偏。其纠偏距离视纠偏效果和顶力上升量而定。

三、适时适量纠偏 什么时候要开始实施纠偏呢？理论上只要激光点偏离靶心，就要实施纠偏。但实际操作上，只要机头倾角与设计的偏离在±5%之内，且激光点偏离靶心不超过1cm，就可以不作调整继续顶进。

纠偏参数的调整原则是：依当前机头偏离状况（位置和方向）而定，遵循方向优先原则。纠偏量可用下面近似公式计算：

L = 0.0174D( Bp － Bs+0.02 H ) （当L/D < 0.042时）

L ── 纠偏方向油缸相对伸出量(mm)； H ── 机头激光点位置偏离量(mm)；

D ── 管材内径(mm)； Bs ── 设计倾角度； Bp　──机头实际倾角度；

最值得注意的是：为防止管间接口处脱离或漏水，纠偏角(B=arctg(L/D))一般小于2.4°，最大不能大于3.3°。操作者应该在调整纠偏参数后，密切注意观察机头偏离状况的变化情况。需根据机头最新偏离状况和趋势去修正纠偏参数，尽可能避免矫枉过正。

刀盘的扭力主要由刀盘切削土体的切削力、机头破碎腔破碎土体的破碎力、土体与刀盘之间的磨擦阻力组成。所以引起刀盘扭力异常增大，也是这三方面的原因。

顶进速度愈快、土质愈硬，切削力愈大。故在硬度较大的土质（如：强中化岩等N>15的土质）中顶管，应采用慢速（10~20mm/min）顶进。

土质愈韧硬、块径愈大，破碎力愈大。在此土质（如大砾石）下顶管，如果刀盘扭力过大，就宜采用慢速和间竭式顶进方式。

土质粘性愈大，刀盘所受磨擦阻力愈大。这就是在胶粘土土质顶管时，经常出现刀盘扭力严重超载的原因所在。顶进方法有：被动措施是采用极慢速（5mm/min）和间竭式顶进方式；主动措施是往进水管内添加10%~30%细砂来减粘。其原理就是利用这些细砂在机头破碎腔内与粘土搅拌混合后，土质往粉土类改良，使粘力大幅降低。这样刀盘所受的磨擦阻力就自然减少。

此外，当机头回水口堵塞（Po严重偏小）时淮桥梁施工组织设计，因破碎腔充满泥土，同样会造成磨擦阻力骤升，导致刀盘扭力超载。

计算主顶力的方法很多，对于操作者来说，一般只需按经验公式简单估算，做到心中有数就可以了。正常情况下，平均每米管长的顶力小于2吨。具有超挖特点的机头（如海瑞克AV系列泥水平衡顶管设备）顶力会更小（小于1吨）。当每米顶力大于2吨时，就必须注浆减阻降低顶力。

顶管宜连续顶进，暂停时间一般控制在12小时之内。如果停顶时间超过12小时，必须每隔12小时之内至少注浆一次（注浆量为：每平方米管材表面积0.05~0.01立方米浆液）。并在重新开顶前大量注浆（每平方不小于0.2立方米），才能取得较明显的减阻效果，确保顶力在正常范围之内。否则就可能会因顶力过大造成后座墙顶裂、管材顶爆、完全顶不动等后果而告失败。

注浆管数量和密度的设置，一般为每间隔1~5根正常管设置一根注浆管。孔隙率或渗透系数较大的土质，注浆管设置要密些。否则注浆时因土质疏松,大量浆液流失，而无法均匀附在管体外表面与土体之间去起减阻作用。番禺新丹河顶管工程在W6~W14段顶进182.5米时，因故暂停了七天。在重新开顶前注浆时，由于暂停注浆时间太长及注浆管数量和密度不够，注浆压力很高，结果浆液从砂粒土层冒出地面，最终因注浆减阻效果不明显导致无法再继续顶进，被迫明开挖将机头取出。

泥水分离是应用泥水平衡顶管设备进行顶管施工的一个非常重要的工序。泥水分离好坏直接影响顶进的速度和工地的文明施工。

在实践中，我们分别使用过沉淀箱自然沉淀分离、网箱过滤分离、组合式泥水分离器等方法。自然沉淀，虽然成本低，但占地面积大，分离速度慢，不太适合广州市市区施工工地使用；网箱过滤分离，成本不高，占地面积小。但脱水率不高，泥土含水量有15%左右，不宜马上直接外运。同时还需要吊机辅助吊运；组合泥水分离器，分离效率高，经分离后泥土含水量小于6%，可直接外运。但不适用于粘度高的胶粘土和有机物含量高的淤泥。

上海某河道整治施工组织设计方案3．2泥水分离器使用保养要点

一、因其包含振动脱水部分，故防松、防共振振断最为关键。筛网、振动电机及偏心块、避振器的固定应列为每天点检和巡检对象。泥水分离器发出的异声多与这几个部位松动有关。振动角和振幅等参数，操作者不应随意调整，以免因共振振断筛网。