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10.8 泥水平衡顶管掘进机的操作规范

10.8.1 顶进工作开始前应检查和注意如下事项：

? 检查液压动力站的液压油是否加注充分；

? 应确保液压管路和泥浆管路各接头连接正确、可靠； ? 操纵台上的所有控制开关都应处于空档或停止位置； ? 确保供电电源符合要求； ? 电动机的旋转方向正确无误。

10.8.2 泥水平衡顶管掘进机的所有操作都是通过操作台上的按钮来控制的，操作人员必须严格按以下步骤进行操作：

? 启动之前，所有按钮开关和选择开关都应处于“断开”或“停止”位置； ? 合上电源开关，指示灯亮，接通电视监控器； ? 调整测斜仪到零位；

? 启动基坑旁路装置的进泥泵和排泥泵； ? 按下液压动力装置的“启动”按钮；

? 把泥浆送入顶管掘进机后，调整泥浆压力达到稳定值； ? 启动切削刀盘，使其开始旋转切削土层；

? 起始顶进时，调整电视监控屏上土压表的显示的压力数值，使之保持在设定的压力

值范围内；

? 确保掘进机工作平稳，当切削刀盘位移指示器指在“零位”左右时，表明掘进机处于

良好工作状态中；

? 掘进机在正常作业过程中，操作人员还应经常通过电视监控器上仪表的显示进行适

当调整，主要操纵内容包括：调整土压力，控制切削刀盘位移，启闭主切削刀具，纠偏油缸行程的伸缩，操作泥浆截止阀，操纵旁通阀，泥浆流向变换，抽除掘进机内积水，等等。

10.8.3 泥水平衡掘进机的停机操作应按如下程序进行：

? 主顶千斤顶停止顶进作业； ? 停止切削刀盘转动；

? 把机内“旁通阀”开关拨到“开启”位置； ? 把“泥浆截止阀”拨到“闭合”位置； ? 关闭“机内液压动力机组”开关； ? 关闭“进泥泵”和“排泥泵”； ? 开启“放泄阀”；

? 关闭“工作回路”开关；

? 关闭电视监控器及主电源。

10.9 挤密土层法顶管

10.9.1 采用挤密土层法顶管时，应符合下列规定：

? 管前应安装管尖或管帽。当采用管尖时，其中心角宜为：砂性土层，不宜大于60o；

粉质粘土，不宜大于50o；粘土，不宜大于40o；

? 为防止相邻管道损坏及地面隆起，应根据施工设计控制与相邻管道间的净距及距地

面的深度。

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10.10 注浆减阻

10.10.1长距离顶管施工中，降低顶进阻力最有效的方法是进行注浆。使管周外壁形成泥浆润滑套，从而降低了顶进时的摩阻力，一般应满足下列要求：

? 选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。主要指标为造浆率、失水量和动塑

比。

? 在管子上预埋压浆孔，压浆孔的设置要有利于在管道周围形成均匀的浆套。

? 膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，听取供应商的建议但都必须按照规范

进行，使用前必须先进行试验。

? 压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅。在顶进过程中，要经常检查各推进段的桨

液形成情况。

? 注浆设备和管路要可靠，具有足够的耐压和良好的密封性能。在注浆孔中设置一个

单向阀，使浆液管外的土不能倒灌而堵塞注浆孔，从而影响注浆效果。 ? 注浆工艺由专人负责，质量员定期检查。

? 注浆泵选择脉动小的螺杆泵，流量与顶进速度相应配。

? 由于顶管线路长，为使全程注浆压力不致相差过大，可每隔400m增设压浆泵以增

大压力。

10.10.2 对于松散的无粘性或是粘性较小的土层中（如砂层和砂土层），在管道壁和土层间注入具有触变性的悬浮液（如膨润土浆液）将大大减小管道和土层间的摩擦力。注入的润滑液应均匀地覆盖于整个管道表面。注浆压力和注入的浆液量应该随时进行监控，以避免对管道和邻近的建筑物造成破坏。

10.10.3 对于浆液难以到达的区域，可以在切削刀盘位置或顶管机的尾部进行注浆；对于浆液容易到达的区域，可通过管道上的注浆孔进行注浆，注浆结束后应对注浆孔进行密封。 10.10.4 顶管施工过程中，要求润滑浆液能在管子的外周形成一个比较完整的连续的润滑膜，达到良好的减摩效果。特别是在长距离顶管过程中必须要十分小心地选择注浆材料和完善注浆工艺。

10.10.5 要达到注浆减阻目的，应满足如下要求：

? 地层和管线之间的环状间隙要足够大，在松散地层最小应为20mm；在岩层中环状

间隙甚至要达到30mm，并要求在整个施工过程中和整个施工管段都要保持这样的间隙；

? 注浆材料在任何施工阶段都要保持其流动性，不能通过孔壁漏失到地层中(对于损失

的注浆材料应及时在量上给以补充)。

10.10.6 一般采用具有触变性的悬浮液(如膨润土浆液或膨润土浆液+聚合物等)作为润滑材料。在水力输送微型隧道工法中，通常也采用清水或者清水+聚合物作为平衡和输送介质。顶管施工一般优先选用钠基膨润土。

10.10.7 顶管施工所用触变泥浆的性能主要由以下6个指标来控制：

? 比重：用于顶管施工的泥浆比重通常为1.1-1.16g/cm3。

? 静切力：测定静切力一般用1min和10min两个标准的终切力，一般很小，约100Pa

左右，在实际顶管施工中可以不予考虑。

? 粘度：现场施工一般采用漏斗粘度，用漏斗粘度计进行测量，单位是秒（s）。顶管

施工采用的触变泥浆粘度较大，一般大于30s。

? 失水量：用于顶管的泥浆要求有较小的失水量，大于25cm3/30min的，不宜用于顶

管施工。

? 稳定性：指泥浆性能保持不变的持久性，以24小时后从泥浆中离析出来的水分与原

体积的比作为稳定指标。用于顶管的泥浆要求无离析水。

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? PH值：在钢管顶进中，要求PH值<10，以防对钢管腐蚀的不良作用发生。

10.10.8 一般情况下，在现场按重量进行泥浆的配制，所有的主要材料包括：膨润土、水、Na2CO3和CMC，有时也可以加入其它掺合剂，如废机油、粉煤灰和其它高分子化合物等。材料的配比通常为：

水：土=（4~5）：1 土：掺合剂=（20~30）：1

10.10.9 注浆管道分为主管和支管两种，主管道宜选用直径为40-50mm的钢管，支管可选用25-30mm的橡胶管。要求管路接头在压力1kPa下无渗漏现象。

10.10.10 在注浆过程中，应尽可能使浆液均匀地分布于管道的外表面，对于注浆压力、浆液的粘度和用量要经常进行检测，在选择这些参数时，要避免对管道和相邻的建筑物造成损害。 10.10.11润滑站(带有注浆装置的管道)之间的距离，一般可以在9~15m之间选择；对于渗透性比较高的地层，润滑站之间的距离应相应地小于渗透性小的地层；其中第一个润滑站要尽可能地靠近顶管机布置。

10.10.12 注浆孔的位置应尽可能均匀地分布于管道周围，其数量和间距依据管道直径和浆液在地层中的扩散性能而定。每个断面可设置3-5个注浆孔，均匀地分布于管道周围(图10.10.12)。要求注浆孔具有排气功能。

图10.10.12注浆装置和润滑系统 10.10.13 在施工过程中，应充分考虑地层的水文地质条件对注浆和摩擦力的影响。 10.10.14 采用触变泥浆减阻时，应编制施工设计，并应包括以下内容：

? 泥浆配合比、压浆数量和压力的确定； ? 泥浆制备和输送设备及其安装规定； ? 注浆工艺、注浆系统及注浆孔的布置； ? 顶进洞口的泥浆封闭措施； ? 泥浆的置换。

10.10.15 触变泥浆的压浆泵宜采用活塞泵或螺杆泵。管路接头宜选用拆卸方便、密封可靠的活接头。

10.10.16 触变泥浆的配合比，应按照管道周围土层的类别、膨润土的性质和触变泥浆的技术指标确定。

10.10.17 触变泥浆的注浆量，可按照管道与其周围土层之间的环状间隙体积的1.5-2.0倍估

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算。

10.10.18 泥浆的灌注应符合下列规定：

? 搅拌均匀的泥浆应静止一定时间后方可灌注；

? 注浆前，应对注浆设备进行检查，确认设备工作正常后方可开始灌注。

? 注浆压力P可按公式10.10.18进行计算。在注浆过程中，应根据减阻和控制地面变

形的实际监测数据，及时调整注浆流量和注浆压力等工艺参数。为计算方便，在施

工现场也可以取P??2~3??H。

PA?P?PA?30(kPa) 公式10.10.18

其中：

??????PA??WH1??Htan2?45????2C?tan?45???

2?2???存在卸力拱时：

PA??WH1???h0

式中：

?????D?1?tan?45????2???? h0?

2tan? PA——泥浆套顶部的水压力和主动土压力，kPa;

?W——水的重力密度，kN/m3；

D ——管道的外径，m；

H——管道顶部以上覆盖土层的厚度，m； ?——管道所处土层的内摩擦角；

h0——卸力拱的高度，m；

H1——土面或卸力拱以上的水柱高度，m； C—— 土的内聚力，kPa。

? 每个注浆孔宜安装控制阀门，如遇机械故障、管路堵塞、接头渗漏等异常情况时，

应停止施工，经处理后方可继续顶进。 ? 在注浆时必须密切进行沉降量的观测。 10.10.19超挖量一般应为0.005×DN/OD，在非胶结的砾石-砂-土层中施工，可相对减小，一般应为0.003×DN/OD，在强胶结和易膨胀的粘土层中，其值可相应提高为0.01×DN/OD。在直线顶进中施工中，超挖量O的大小可依据文献用下列公式粗略地计算出:

O???h?DP 2?Es其中：?——土的重度，kN/m3；

h——覆土厚度，m； DP——管道外径，m；

ES——土的刚性模数，kN/m2。