本發(fā)明屬于建筑施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種工期短、效率高、可控制地面沉降在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)的采用泥水平衡頂管施工工藝。

背景技術(shù)：

目前，部分頂管法施工其頂管工作井采用沉井施工，接收井為現(xiàn)狀井。有關(guān)沉井場(chǎng)地的巖土工程勘察情況如下：1層雜填土：雜色，以褐灰色為主，稍濕，松散狀，含25%～30%的磚瓦碎塊、碎礫石，夾少量生活垃圾，以粉土充填。層面高程5.59～4.39m，層厚0.70～1.4m；1層砂質(zhì)粉土：灰黃色，濕，稍密狀，含氧化鐵質(zhì)，含少量云母碎屑。干強(qiáng)度低，韌性低，搖振反應(yīng)迅速，無(wú)光澤反應(yīng)。層面高程4.39～2.19m，層厚2.20～3.10m；2層砂質(zhì)粉土：黃灰色，底部轉(zhuǎn)灰色，濕，稍密狀，韓氧化鐵質(zhì)、云母碎屑及少量有機(jī)質(zhì)，局部間夾軟可塑狀的粘性土薄層。搖振反應(yīng)迅速，無(wú)光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低。層面高程2.19～-4.21m，層厚4.60～7.20m。

其場(chǎng)地內(nèi)地下水類型為第系孔隙潛水，主要受大氣降水、地表水補(bǔ)給，以及地表蒸發(fā)、地下徑流排泄為主，地下水位隨季節(jié)變化較大，目前使用常規(guī)的頂管機(jī)在這種土層中頂管時(shí)，對(duì)周圍土體影響大，操作難度高，出土慢，施工費(fèi)力，影響施工進(jìn)度。

而且在頂進(jìn)工作中，目前使用的泥水平衡頂管機(jī)，隨著頂進(jìn)距離的延長(zhǎng)，頂管機(jī)端部的刀具磨損、刀頭碎裂、掉刀等，直接威脅到刀盤邊緣，刀盤磨損對(duì)切削土體的切削面變小，由切削排土頂進(jìn)發(fā)展到切削、擠壓頂進(jìn)會(huì)造成地面隆起，正面阻力、外摩擦力增大。在壓縮模量小的硬質(zhì)土層中擠壓頂進(jìn)是頂不了長(zhǎng)距離頂管的。管道露土淺地表易隆起，機(jī)頭上翹，軸線無(wú)法控制，管道露土深管道上方土壓力大應(yīng)力無(wú)法釋放，地表不會(huì)隆起變形，土體中應(yīng)力釋放有時(shí)效性，應(yīng)力釋放過(guò)程也就是土體抱牢管道外壁的過(guò)程，使頂進(jìn)阻力遞增，造成液壓系統(tǒng)損壞，管口碎裂，工作井井壁碎裂等一系列問(wèn)題，直至頂管失??；原因分析：土層塌方，或機(jī)頭前端遇障礙物，使摩阻力增大。管道軸線偏差形成彎曲，使摩阻力增大。膨潤(rùn)泥漿配比不當(dāng)或注入不及時(shí)，或注入量不足，減阻效果降低，使摩阻力增大。頂進(jìn)設(shè)備油泵、油缸、油路發(fā)生故障。頂進(jìn)施工中，因故停頂時(shí)間過(guò)久，潤(rùn)滑泥漿失水后，使減阻效果降低；特別是對(duì)于dn3000雨水進(jìn)水管頂管土質(zhì)情況：中粘砂、含圓礫，圓礫含量約10%，少量圓礫石最大粒徑達(dá)13cm。主要為渾濁沖積形成地下水面位于地表以下14m處。地面建筑物植被：頂管延線地表為沈陽(yáng)市園林綠化研究所綠化苗圃，多為名貴樹(shù)種，過(guò)后需穿越科普路，交通順暢，車流量大，須嚴(yán)格控制出土量，不得塌陷。在開(kāi)挖至頂管深度處卵石含量達(dá)20%，且粒徑最大的有30cm，硬度很高，4磅手錘敲擊很難擊碎，因此大大影響了頂管機(jī)的頂進(jìn)施工，其頂進(jìn)速度慢，塌陷嚴(yán)重，影響施工進(jìn)程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種工期短、效率高、可控制地面沉降在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)的采用泥水平衡頂管施工工藝。

所述的一種采用泥水平衡頂管施工工藝，其特征在于包括如下步驟：頂進(jìn)施工的準(zhǔn)備工作；設(shè)備安裝調(diào)試；頂管機(jī)出洞；吊放第一管節(jié)，接進(jìn)出水管及各種管線；頂進(jìn)，至一節(jié)管節(jié)頂進(jìn)結(jié)束；縮回主頂千斤頂，拆進(jìn)出水管及各種管線，吊放下一節(jié)管節(jié)；接進(jìn)水管、出水管及各種管線，頂進(jìn)；依此循環(huán)；吊放第一只中繼間并頂進(jìn)；吊入管節(jié)；中繼間頂進(jìn)；主頂頂進(jìn)；依此循環(huán)，至一節(jié)管節(jié)頂進(jìn)結(jié)束，吊放下一節(jié)管節(jié)；依此循環(huán)，至吊放下一只中繼間；吊放管節(jié)；第一只中繼間頂進(jìn)；第二只中繼間頂進(jìn)；主頂頂進(jìn)；依此循環(huán)，至最后一只中繼間吊放；吊放管節(jié)；中繼間依次頂進(jìn)；主頂頂進(jìn)；依此循環(huán)；頂進(jìn)結(jié)束。

所述的一種采用泥水平衡頂管施工工藝，其特征在于具體工藝如下：

1）頂進(jìn)施工的準(zhǔn)備工作：采用泥水機(jī)械平衡頂管機(jī)，主頂進(jìn)裝置、泥水系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、注漿設(shè)備系統(tǒng)、地下管道內(nèi)通訊系統(tǒng)、通風(fēng)設(shè)施及電源布置等，主頂進(jìn)裝置包括底架、油缸組、頂進(jìn)環(huán)、鋼后靠及液壓泵站，用于完成管節(jié)頂進(jìn)；

2）設(shè)備安裝調(diào)試：施工現(xiàn)場(chǎng)四周用彩鋼板進(jìn)行圍護(hù)，在工作井內(nèi)安裝供施工人員上下的鋼扶梯，在工作井周圍布置泥漿沉淀池、材料倉(cāng)庫(kù)、設(shè)備倉(cāng)庫(kù)、管材堆放場(chǎng)地、施工臨時(shí)便道，供吊車及運(yùn)輸車輛出入，把地面上建立的測(cè)量控制網(wǎng)引放至工作井內(nèi)，并建立相應(yīng)的地面控制點(diǎn)，便于頂進(jìn)施工時(shí)進(jìn)行復(fù)測(cè)，依次安裝鋼后靠、主頂進(jìn)裝置和導(dǎo)軌、泥水系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、注漿設(shè)備系統(tǒng)、地下管道內(nèi)通訊系統(tǒng)、通風(fēng)設(shè)施及電源布置等，鋼后靠的平面應(yīng)垂直于頂進(jìn)軸線，鋼后靠與井壁之間的空隙要用砂漿或是砼填塞密實(shí)，施工設(shè)備、配套設(shè)備和輔助系統(tǒng)安裝完成后，進(jìn)行出洞前的試運(yùn)行調(diào)試及安全性檢驗(yàn)，合格后方進(jìn)行頂進(jìn)作業(yè)；

3）頂管機(jī)出洞：出洞按以下步驟：先鑿除洞口內(nèi)側(cè)封洞的磚墻，并在在預(yù)留洞內(nèi)接長(zhǎng)頂進(jìn)導(dǎo)軌，并做好限位塊，在洞圈內(nèi)割除外封門鋼橫梁，在洞門內(nèi)用50t液壓千斤頂將鋼板樁頂松，將頂管機(jī)頂入止水帶內(nèi)，拔除外封門，在頂管機(jī)尾部焊接限位塊，防止主頂千斤頂縮回時(shí)，頂管機(jī)在正面土體作用下退回，縮回主頂千斤頂，吊放管節(jié)，割除限位塊，繼續(xù)頂進(jìn)，出洞時(shí)，測(cè)量必須跟蹤觀測(cè)頂管機(jī)狀態(tài)，及時(shí)反饋指導(dǎo)主頂油缸進(jìn)行糾偏，保證起始頂進(jìn)軸線的準(zhǔn)確性；

4）頂進(jìn)施工：吊放管節(jié)，接進(jìn)出水管及各種管線；頂進(jìn)，至一節(jié)管節(jié)頂進(jìn)結(jié)束；縮回主頂千斤頂，拆進(jìn)出水管及各種管線，吊放下一節(jié)管節(jié)；接進(jìn)水管、出水管及各種管線，頂進(jìn)；依此循環(huán)；吊放第一只中繼間并頂進(jìn)；吊入管節(jié)；中繼間頂進(jìn)；主頂頂進(jìn)；依此循環(huán)，至一節(jié)管節(jié)頂進(jìn)結(jié)束，吊放下一節(jié)管節(jié)；依此循環(huán)，至吊放下一只中繼間；吊放管節(jié)；第一只中繼間頂進(jìn)；第二只中繼間頂進(jìn)；主頂頂進(jìn)；依此循環(huán)，至最后一只中繼間吊放；吊放管節(jié)；中繼間依次頂進(jìn)；主頂頂進(jìn)；依此循環(huán)；頂進(jìn)結(jié)束，中繼間的個(gè)數(shù)與頂管長(zhǎng)度和頂力大小有關(guān)，中繼管及管節(jié)頂進(jìn)屬于常規(guī)技術(shù)，本發(fā)明僅將改進(jìn)點(diǎn)作詳細(xì)描述，具體過(guò)程如下：

頂進(jìn)采用泥水機(jī)械平衡頂管機(jī)，頂管機(jī)帶有新型刀具結(jié)構(gòu)和新型結(jié)構(gòu)內(nèi)腔，頂進(jìn)時(shí)應(yīng)首先開(kāi)通泥水系統(tǒng)，確保各控制閥件工作可靠，進(jìn)出水順暢，然后開(kāi)啟刀盤、主頂?shù)软斶M(jìn)設(shè)備，頂進(jìn)時(shí)，循環(huán)的高壓水將切削下的土體攪拌成泥漿，同時(shí)平衡地下水位，使開(kāi)挖面的水壓與地下靜水壓力相近，減少地表沉降，頂進(jìn)施工時(shí)，必須根據(jù)覆土深度和土質(zhì)情況計(jì)算出頂管掘進(jìn)機(jī)正面的水土壓力，作為設(shè)定土壓力，輸入plc，此后就可以靠plc自動(dòng)控制正面土壓力，在整個(gè)施工過(guò)程中，要針對(duì)不同的覆土和土質(zhì)情況及時(shí)調(diào)整設(shè)定土壓力值，以利頂進(jìn)的順利進(jìn)行；每一節(jié)管節(jié)頂進(jìn)結(jié)束后，縮回主頂油缸，拆除洞口處的管線，吊放下一節(jié)管節(jié)，然后連接洞口處的管線，再繼續(xù)頂進(jìn)；頂進(jìn)施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格量測(cè)監(jiān)控，實(shí)施信息化施工，確保頂進(jìn)工作面的土體穩(wěn)定和泥水壓力平衡；并控制頂進(jìn)速度和出土量，減少土體擾動(dòng)和地層變形，管道頂進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)遵循“勤測(cè)量、勤糾偏、微糾偏”的原則，控制頂管機(jī)前進(jìn)方向和姿態(tài)，并應(yīng)根據(jù)測(cè)量結(jié)果分析偏差產(chǎn)生的原因和發(fā)展趨勢(shì)，確定糾偏措施；頂進(jìn)完成后，將頂管機(jī)與管節(jié)分離，吊上地面，拆除管道內(nèi)所有的設(shè)備和各種管線，然后進(jìn)行壓漿孔的處理，等中繼間和壓漿孔處理完以后，最后進(jìn)行管道內(nèi)防腐的修補(bǔ)完成管道的施工。

所述的一種采用泥水平衡頂管施工工藝，其特征在于步驟3）中洞口要先進(jìn)行土體加固，方法如下：在洞口外側(cè)3米范圍內(nèi)采用壓密注漿，漿液由粉煤灰、陶土粉和水泥混合攪拌得到，注漿采用水泥和水玻璃混合漿液，水泥標(biāo)號(hào)為425#，水灰比0.6，漿液配比為水泥：水玻璃=1：0.06，水玻璃模數(shù)2.4～3.4，濃度大于35度，水泥漿攪拌時(shí)間為120-160s，注漿壓力為0.25-0.6mpa，注漿速率為25-35l/min，壓漿由深而淺連續(xù)進(jìn)行，每次提管高度為0.3m。

所述的一種采用泥水平衡頂管施工工藝，其特征在于步驟3）中在工具管出洞前還應(yīng)配備一些破舊棉被、木鎮(zhèn)、水泥等材料，以備在工具管出洞時(shí)可能出現(xiàn)的泥水滲漏時(shí)及時(shí)堵塞，同時(shí)及時(shí)進(jìn)行水泥粉刷，對(duì)滲漏較嚴(yán)重地方應(yīng)采用引流管，在水泥達(dá)到一定強(qiáng)度后才將引流管拆除并堵塞。

所述的一種采用泥水平衡頂管施工工藝，其特征在于步驟3）中將頂管機(jī)頂入止水帶內(nèi)，至頂管機(jī)端部離外封門8-12cm時(shí)停止。

所述的一種采用泥水平衡頂管施工工藝，其特征在于步驟4）中頂管結(jié)束后，管節(jié)接口采用密封膏封填，且密封膏封填前先在密封面刷涂一層與密封膏配套的冷底子油，密封膏充填密實(shí)、抹平、不得凸入管內(nèi)，防止內(nèi)部留有空隙氣泡。

所述的一種采用泥水平衡頂管施工工藝，其特征在于步驟4）中頂管機(jī)的新型刀具結(jié)構(gòu)包括刀盤，刀盤為圓錐體結(jié)構(gòu)，刀盤中心設(shè)有主鉆具，刀盤上設(shè)有8條進(jìn)渣口，8條進(jìn)渣口分為四組，每組的兩條進(jìn)渣口平行，平行的兩條進(jìn)渣口之間設(shè)有兩組切刀，切刀的表面兩側(cè)焊接有合金鋼條，四組進(jìn)渣口將刀盤平均分為4等份，每個(gè)等份上分別設(shè)有至少一個(gè)貝殼刀。

所述的一種采用泥水平衡頂管施工工藝，其特征在于貝殼刀表面高出切刀表面20-30mm，貝殼刀為多刀頭結(jié)構(gòu)，貝殼刀包括塔形主體和刀頭，刀頭均勻間隔分布在塔形主體上，貝殼刀的整體高度為9cm，其切口大小為6cm。

所述的一種采用泥水平衡頂管施工工藝，其特征在于切刀的表面為內(nèi)凹形切刀主體，合金鋼條熱熔焊接在內(nèi)凹形刀頭主體的兩側(cè)，合金鋼條的厚度為0.2mm；進(jìn)渣口為條型結(jié)構(gòu)，其尺寸為100*478mm。

所述的一種采用泥水平衡頂管施工工藝，其特征在于步驟4）中頂管機(jī)的新型結(jié)構(gòu)內(nèi)腔包括配合作用的喇叭殼體及擠壓破碎箱體，喇叭殼體與擠壓破碎箱體之間形成含卵石砂礫層流向的內(nèi)腔，喇叭殼體內(nèi)壁上間隔設(shè)置一組定位齒條，擠壓破碎箱體上設(shè)有導(dǎo)向破碎齒槽條，喇叭殼體端部設(shè)有外齒圈，擠壓破碎箱體端部設(shè)有內(nèi)齒圈，外齒圈與內(nèi)齒圈大小匹配，并組合形成破碎齒槽，含卵石砂礫層由頂管機(jī)刀具進(jìn)渣口進(jìn)入內(nèi)腔，喇叭殼體旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，含卵石砂礫層在導(dǎo)向破碎齒槽條與定位齒條的作用下進(jìn)行破碎，并由破碎齒槽進(jìn)行二次破碎，破碎結(jié)束后排出。

所述的一種采用泥水平衡頂管施工工藝，其特征在于外齒圈與內(nèi)齒圈均為半圓形結(jié)構(gòu)，形成的破碎齒槽為圓形結(jié)構(gòu)；喇叭殼體內(nèi)壁還設(shè)有加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋與定位齒條間隔設(shè)置；定位齒條表面沿其長(zhǎng)度方向設(shè)有波浪形凸起；導(dǎo)向破碎齒槽條上設(shè)有凹槽。

通過(guò)采用上述技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

1）本發(fā)明通過(guò)采用泥水平衡頂管施工工藝，其基本原理是借助于壓力平衡以達(dá)到出泥平衡，從而減少地面沉降，即維持正面土壓力介于土體的主動(dòng)土壓力與被動(dòng)土壓力之間，通過(guò)plc控制正面土壓力，使之在設(shè)定范圍內(nèi)浮動(dòng)，當(dāng)壓力過(guò)小時(shí)，切土口開(kāi)口量減小，大刀盤外浮，使正面壓力升高，反之亦然，這一平衡過(guò)程是由一套液壓伺服系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行控制的。除了這種機(jī)械平衡以外，還采用泥水平衡，頂進(jìn)時(shí)，循環(huán)的高壓水將切削下的土體攪拌成泥漿，同時(shí)平衡地下水位，使開(kāi)挖面的水壓與地下靜水壓力相近，減少地表沉降，該頂管機(jī)具有遙控操作系統(tǒng)，開(kāi)挖、出土、糾偏、測(cè)量均可在管道外進(jìn)行遙控，對(duì)于大口徑管道施工較為有利。由于采用泥水機(jī)械雙重平衡，能有效支護(hù)開(kāi)挖面土體，控制地表沉降；針對(duì)本發(fā)明特定的土質(zhì)施工，大大降低了操作難度，提高出土最，施工工藝簡(jiǎn)單，施工進(jìn)度快，而且將地面沉降等施工難題控制在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，適于推廣應(yīng)用；

2）本發(fā)明采用采用泥水平衡頂管機(jī)，并對(duì)頂管機(jī)的刀具結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，將刀盤改為圓錐體結(jié)構(gòu)，并在上設(shè)有8條條型進(jìn)渣口，使大顆粒卵石均能順利進(jìn)入頂管機(jī)內(nèi)進(jìn)行破碎，通過(guò)采用高度不同的貝殼刀和切刀，在勻速頂進(jìn)過(guò)程中由貝殼刀先擾動(dòng)土體，使土體松動(dòng)攪拌形成可塑狀，切刀切削土體成片狀經(jīng)進(jìn)土口進(jìn)入泥水倉(cāng)，再攪拌成泥漿經(jīng)排泥管排出，通過(guò)限定結(jié)構(gòu)的貝殼刀和切刀，具有抗彎強(qiáng)度高、沖擊韌性好、高溫硬度高、抗氧化能力強(qiáng)和耐磨性好等特點(diǎn)，延長(zhǎng)了刀具的使用壽命，在連續(xù)頂進(jìn)630m（土層為中細(xì)砂夾幼石地質(zhì)，無(wú)地下水）后，其刀盤、刀具完好，很好地解決了超長(zhǎng)距離頂管的刀具磨損問(wèn)題，適于推廣應(yīng)用；

3）本發(fā)明同時(shí)對(duì)頂管機(jī)的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)設(shè)置定位齒條及導(dǎo)向破碎齒條、同時(shí)設(shè)置由外齒圈與內(nèi)齒圈形成的破碎齒槽，在刀頭旋轉(zhuǎn)時(shí)，喇叭殼體帶動(dòng)定位齒條旋轉(zhuǎn)，含卵石砂礫層由頂管機(jī)刀具進(jìn)渣口進(jìn)入內(nèi)腔后，隨著喇叭殼體旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，含卵石砂礫層在導(dǎo)向破碎齒槽條與定位齒條的作用下進(jìn)行破碎，同時(shí)在導(dǎo)向破碎齒槽條導(dǎo)向作用下，進(jìn)入破碎齒槽并由破碎齒槽進(jìn)行二次破碎，破碎結(jié)束后排出，其破碎效果好、碎石通過(guò)率高，排渣順暢，頂進(jìn)速度明顯提高。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的頂管機(jī)的新型刀具結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的頂管機(jī)的新型刀具結(jié)構(gòu)的貝殼刀結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的頂管機(jī)的新型刀具結(jié)構(gòu)的切刀結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為發(fā)明的頂管機(jī)的新型結(jié)構(gòu)內(nèi)腔的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-刀盤，2-進(jìn)渣口，3-貝殼刀，301-塔形主體，302-刀頭，4-切刀，401-內(nèi)凹形切刀主體，5-主鉆具，6-合金鋼條，7-導(dǎo)向破碎齒槽條，701-凹槽，8-喇叭殼體，9-定位齒條，901-波浪形凸起，10-外齒圈，11-加強(qiáng)筋，12-擠壓破碎箱體，13-內(nèi)齒圈。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的保護(hù)并不僅限于此：

如圖1-4所示，本發(fā)明的一種采用泥水平衡頂管施工工藝，其頂進(jìn)施工工藝流程如下：頂進(jìn)施工的準(zhǔn)備工作；設(shè)備安裝調(diào)試；頂管機(jī)出洞；吊放第一管節(jié)，接進(jìn)出水管及各種管線；頂進(jìn)，至一節(jié)管節(jié)頂進(jìn)結(jié)束；縮回主頂千斤頂，拆進(jìn)出水管及各種管線，吊放下一節(jié)管節(jié)；接進(jìn)水管、出水管及各種管線，頂進(jìn)；依此循環(huán)；吊放第一只中繼間并頂進(jìn)；吊入管節(jié)；中繼間頂進(jìn)；主頂頂進(jìn)；依此循環(huán)，至一節(jié)管節(jié)頂進(jìn)結(jié)束，吊放下一節(jié)管節(jié)；依此循環(huán)，至吊放下一只中繼間；吊放管節(jié)；第一只中繼間頂進(jìn)；第二只中繼間頂進(jìn)；主頂頂進(jìn)；依此循環(huán)，至最后一只中繼間吊放；吊放管節(jié)；中繼間依次頂進(jìn)；主頂頂進(jìn)；依此循環(huán)；頂進(jìn)結(jié)束；具體過(guò)程如下：

1）頂進(jìn)施工的準(zhǔn)備工作：采用泥水機(jī)械平衡頂管機(jī)，主頂進(jìn)裝置、泥水系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、注漿設(shè)備系統(tǒng)、地下管道內(nèi)通訊系統(tǒng)、通風(fēng)設(shè)施及電源布置等，主頂進(jìn)裝置包括底架、油缸組、頂進(jìn)環(huán)、鋼后靠及液壓泵站，用于完成管節(jié)頂進(jìn)；

本發(fā)明何用的頂管機(jī)對(duì)其刀具和內(nèi)腔都進(jìn)行了改進(jìn)：

如圖1-3所示，本發(fā)明頂管機(jī)的新型刀具結(jié)構(gòu)，安裝于頂管機(jī)端頭，它包括刀盤1，刀盤1為圓錐體結(jié)構(gòu)，刀盤1中心設(shè)有主鉆具5，刀盤1上設(shè)有8條進(jìn)渣口2，進(jìn)渣口8為條型結(jié)構(gòu)，其尺寸為100*478mm，便于大尺寸的卵石等能順利經(jīng)該進(jìn)渣口8進(jìn)入頂管機(jī)內(nèi)腔進(jìn)行破碎，8條進(jìn)渣口2分為四組，每組的兩條進(jìn)渣口2平行，平行的兩條進(jìn)渣口2之間設(shè)有兩組相互平行的切刀4，切刀4的表面為內(nèi)凹形切刀主體401，合金鋼條6熱熔焊接在內(nèi)凹形刀頭主體401的兩側(cè)，合金鋼條6的厚度為0.2mm，本發(fā)明通過(guò)在切刀主體上設(shè)有合金鋼條6，能有效增強(qiáng)刀具的耐磨性，保護(hù)了刀頭的抗碎裂能力，提高其使用壽命；四組進(jìn)渣口2將刀盤1平均分為4等份，每個(gè)等份上分別設(shè)有至少一個(gè)貝殼刀3，本發(fā)明實(shí)施例中每個(gè)等分上設(shè)有兩個(gè)貝殼刀3，貝殼刀3為多刀頭結(jié)構(gòu)，貝殼刀3包括塔形主體301和刀頭302，實(shí)施例中的刀頭302為5個(gè)，5個(gè)刀頭302均勻間隔分布在塔形主體301上，貝殼刀3的整體高度為9cm，其切口大小為6cm，貝殼刀3表面高出切刀4表面20-30mm，本發(fā)明通過(guò)將貝殼刀3表面高出切刀4表面20-30mm，貝殼刀3與切刀組合協(xié)同工作。貝殼刀3在切刀4切削土體之前先行將土體切割分塊，將貝殼刀3限定為具體的結(jié)構(gòu)，為切刀創(chuàng)造良好的切削條件，減少切刀的磨損，提高了貝殼刀3的切削效率，同時(shí)使耐磨性能至相對(duì)單刀頭增強(qiáng)了8倍。

如圖4所示，本發(fā)明的頂管機(jī)的新型結(jié)構(gòu)內(nèi)腔包括配合作用的喇叭殼體8及擠壓破碎箱體12，喇叭殼體8與擠壓破碎箱體12之間形成含卵石砂礫層流向的內(nèi)腔，喇叭殼體8內(nèi)壁上間隔設(shè)置一組定位齒條9，擠壓破碎箱體12上設(shè)有導(dǎo)向破碎齒槽條7，喇叭殼體8端部設(shè)有外齒圈10，擠壓破碎箱體12端部設(shè)有內(nèi)齒圈13，外齒圈10與內(nèi)齒圈13大小匹配，并組合形成破碎齒槽，含卵石砂礫層由頂管機(jī)刀具進(jìn)渣口進(jìn)入內(nèi)腔，喇叭殼體8旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，含卵石砂礫層在導(dǎo)向破碎齒槽條7與定位齒條9的作用下進(jìn)行破碎，并由破碎齒槽進(jìn)行二次破碎，破碎結(jié)束后排出。

如圖所示，本發(fā)明的外齒圈10與內(nèi)齒圈13均為半圓形結(jié)構(gòu)，形成的破碎齒槽為圓形結(jié)構(gòu)，本發(fā)明將原來(lái)的矩形齒槽替換為圓形齒圈，其安裝精度高，施工過(guò)程中不易掉齒，因此避免了碎石在齒槽內(nèi)會(huì)導(dǎo)致刀盤堵轉(zhuǎn)而無(wú)法啟動(dòng)的問(wèn)題，且設(shè)置為圓形齒槽，碎石通過(guò)性好，不易卡阻，大大提高了二次破碎效率，排渣順暢，因此提高了頂進(jìn)速度。

為了提高破碎效果，本發(fā)明在定位齒條9表面沿其長(zhǎng)度方向設(shè)有波浪形凸起901；導(dǎo)向破碎齒槽條7上設(shè)有凹槽701，防止打滑。

如圖所示，為了提高喇叭殼體8的強(qiáng)度，提高其使用壽命，本發(fā)明在喇叭殼體8內(nèi)壁還設(shè)有加強(qiáng)筋11，加強(qiáng)筋11與定位齒條9間隔設(shè)置，將頂管機(jī)內(nèi)腔設(shè)為限定結(jié)構(gòu)，增加了破碎次數(shù)，提高破碎效率，且齒槽為設(shè)為圓形截面，碎石通過(guò)性好，不易卡阻，二次破碎效率高，排渣順暢，頂進(jìn)速度明顯提高；

2）本發(fā)明主頂進(jìn)裝置的底架起承托頂管機(jī)、頂進(jìn)環(huán)、砼管節(jié)之用。底架設(shè)有微調(diào)千斤頂和水平支撐，可以調(diào)節(jié)底架高程和水平位置。底架頂部設(shè)內(nèi)、外兩副軌道，內(nèi)軌作頂管機(jī)、砼管節(jié)的承托及導(dǎo)向之用，外軌則為頂進(jìn)環(huán)往復(fù)行走之用；油缸組由6只油缸分兩列左右對(duì)稱布置，每列各3只油缸疊積而成,并用可分式結(jié)構(gòu)的支座固定，用聯(lián)接梁連成一體，油缸選用國(guó)產(chǎn)的雙沖程、雙作用等推力液壓千斤頂，每只油缸最大推力為1940kn，裝備推力為11640kn，滿足管節(jié)最大承受頂力8000kn的要求。油缸行程3.5m，長(zhǎng)度2.5m的管節(jié)，可一次連續(xù)頂進(jìn)完成，無(wú)須再設(shè)墊塊，提高了工效，并減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度；液壓泵站選用63scy14-1b手動(dòng)變量軸向柱塞油泵，配備y180l-4型電機(jī)。通過(guò)變頻調(diào)速可改變油泵的流量，據(jù)頂進(jìn)時(shí)的工況要求及時(shí)控制主頂油缸的頂速。可以遙控操作，千斤頂活塞退回時(shí)，油壓不得過(guò)大，速度不得過(guò)快，初始頂進(jìn)應(yīng)緩慢進(jìn)行，待各接觸部位密合后，再按正常頂進(jìn)速度頂進(jìn)；頂進(jìn)中若發(fā)現(xiàn)油壓突然增高，應(yīng)立即停止頂進(jìn)，檢查原因并經(jīng)處理后方可繼續(xù)頂進(jìn)；頂進(jìn)環(huán)由頂環(huán)和頂座組成，頂環(huán)用螺栓固定在頂座上，頂座底設(shè)有滾輪，可沿底架上的外側(cè)軌道往復(fù)運(yùn)行。頂進(jìn)時(shí)，油缸將頂環(huán)頂入砼管節(jié)尾部，與管節(jié)端部環(huán)墊板相貼，起對(duì)中及導(dǎo)向作用，并傳遞油缸頂力均勻作用在砼管節(jié)上；鋼后靠用于管節(jié)頂進(jìn)時(shí)油缸的反力通過(guò)鋼后靠均勻地傳遞到工作井井壁上，避免井壁受力不均或局部受力過(guò)大造成井壁結(jié)構(gòu)破壞。鋼后靠安裝時(shí)，應(yīng)與頂進(jìn)軸線保持垂直，與井壁間的空隙應(yīng)用素砼填實(shí)，頂力后座最小面積4m×3m，確保整體接觸，能有效地傳遞作用力；泥水系統(tǒng)根據(jù)泥水機(jī)械平衡頂管機(jī)由大刀盤將正面土體切削后，進(jìn)入泥水倉(cāng)，被高壓水沖成泥漿，采用管道泵及輸泥管路將泥漿輸送至地面沉淀池排放，該系統(tǒng)由排泥系統(tǒng)和高壓供水系統(tǒng)組成，其中排泥系統(tǒng)的排泥管采用dn100鋼管，管節(jié)接頭采用卡箍式活絡(luò)接頭。在工作井底設(shè)一臺(tái)大功率管道泵，將水平輸送至井底的泥漿垂直提升至地面沉淀池，供水系統(tǒng)采用dn100鋼管。管節(jié)接頭采用卡箍式活絡(luò)接頭，地面水源地安裝一臺(tái)大功率管道泵加壓向管路供水；注漿設(shè)備系統(tǒng)根據(jù)在頂管施工中，特別對(duì)長(zhǎng)距離頂管，能否及時(shí)地有效地向管節(jié)外圍壓注觸變泥漿，以形成和維護(hù)好泥漿套，起到高效的減摩作用，往往是頂管成敗的關(guān)鍵，本頂管施工用的膨潤(rùn)土觸變泥漿，是在地面壓漿站配制后，通過(guò)液壓注漿泵壓入輸漿總管及管節(jié)上設(shè)置的環(huán)形分管注入至頂管機(jī)及管節(jié)的各個(gè)注漿孔形成管節(jié)外圍泥漿套，以完成泥漿輸送；地下管道內(nèi)通訊方式采用無(wú)線對(duì)講機(jī)和手機(jī)，其設(shè)置位置：掘進(jìn)機(jī)操作臺(tái)一部，工作井頂進(jìn)控制臺(tái)一部，地面一部，中繼間設(shè)一部，以此方式加強(qiáng)通訊聯(lián)系，協(xié)調(diào)指揮作業(yè)；通風(fēng)設(shè)施，采用一臺(tái)柴油空壓機(jī)將壓縮空氣輸入空氣濾清器，再進(jìn)入儲(chǔ)氣桶，經(jīng)過(guò)氣壓調(diào)節(jié)閥，將壓縮空氣傳輸至管道最前端，并將管道最前端的空氣排出，以此進(jìn)行空氣循環(huán)，能使管道內(nèi)的空氣更新鮮，排出土體中會(huì)產(chǎn)生有害氣體；電源布置：施工供電應(yīng)設(shè)置雙路電源，并能自動(dòng)切換；動(dòng)力、照明應(yīng)分路供電，作業(yè)面移動(dòng)照明應(yīng)采用低壓供電，動(dòng)力用電：由于管道內(nèi)的電機(jī)采用380v動(dòng)力電，因此，進(jìn)入管道的動(dòng)力電必須做到二級(jí)保護(hù)和接地保護(hù)措施，動(dòng)力電源線設(shè)置在操作人員不易接觸處，并在電源線外增設(shè)護(hù)套，保證用電安全；照明用電：由于管道內(nèi)的空氣濕度較大，因此，采用36v低壓照明電，低壓電須通過(guò)變壓器降壓。燈具采用防水防爆燈具；頂管設(shè)備安裝：把地面上建立的測(cè)量控制網(wǎng)引放至工作井內(nèi)，并建立相應(yīng)的地面控制點(diǎn)，便于頂進(jìn)施工時(shí)進(jìn)行復(fù)測(cè)。

2）設(shè)備安裝調(diào)試：安裝頂進(jìn)后靠：頂進(jìn)后靠的平面應(yīng)垂直于頂進(jìn)軸線，后靠與井壁之間的空隙要用砂漿或是砼填塞密實(shí)。

安裝主頂裝置和導(dǎo)軌：先將它們大致固定，然后在測(cè)量的監(jiān)測(cè)下，精確調(diào)整它們的位置，直至滿足要求為止，隨即將它們固定牢靠。

工作井內(nèi)的平面布置：搭建井內(nèi)工作平臺(tái)、安裝配電箱、主頂動(dòng)力箱，控制臺(tái)等，敷設(shè)各種電纜、管線、油路等。井內(nèi)平面布置要求布局合理，保證安全，方便施工。

地面輔助設(shè)備的安裝及平面布置：輔助設(shè)備主要有拌漿系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等的安裝及調(diào)試，此外還有管節(jié)堆場(chǎng)的安排以及吊車泊位、安全護(hù)欄等的布置。

施工設(shè)備、主要配套設(shè)備和輔助系統(tǒng)安裝完成后，應(yīng)進(jìn)行出洞前的試運(yùn)行調(diào)試及安全性檢驗(yàn)，合格后方進(jìn)行頂進(jìn)作業(yè)。

3）頂管機(jī)進(jìn)、出洞技術(shù)措施

出洞的封門采用外封門，外封門用30#槽鋼封門，槽鋼封門內(nèi)外用防水玻璃布與防水涂料涂布，洞門內(nèi)用兩道30#槽鋼作橫梁，與外封門及洞圈預(yù)埋鐵焊接，外封門底部低于洞門200mm，插入由預(yù)埋鐵件組成的楔形槽中，上部延伸至高于地面300mm，并與井體鋼筋連接，防止沉井時(shí)脫落，

a出洞前，先在洞口處安裝止水帶，其作用是防止頂管機(jī)出洞時(shí)正面的水土涌入工作井內(nèi)，其另一個(gè)作用是防止頂進(jìn)施工時(shí)壓入的減阻泥漿從此處流失，保證能夠形成完整有效的泥漿套，兩層橡膠止水板間可以壓注觸變泥漿，使管節(jié)一出洞便被泥漿包裹。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際開(kāi)挖的土質(zhì)情況，依據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，在出洞口外軸線兩邊各3米，距離沉井5米遠(yuǎn)的地方打兩眼深井進(jìn)行降水，降水深度應(yīng)超過(guò)管線流水面標(biāo)高3米。

b出洞施工

工作井預(yù)留洞門外壁有由30#槽鋼板樁豎直密排組成的外封門。出洞前在預(yù)留洞門的內(nèi)側(cè)安裝設(shè)有二道橡膠止水環(huán)的密封裝置，一方面防止拔門出洞時(shí)井外水土涌入井內(nèi)，另一方面可以阻止頂進(jìn)時(shí)壓注的潤(rùn)滑泥漿流失。另在預(yù)留洞圈內(nèi)安裝限位裝置，以控制頂管出洞的軸線，拆除封門后，頂管機(jī)應(yīng)連續(xù)頂進(jìn)，直至洞口及止水裝置發(fā)揮作用為止。

出洞程序?yàn)椋?）鑿除洞口內(nèi)側(cè)封洞的磚墻；在預(yù)留洞內(nèi)接長(zhǎng)頂進(jìn)導(dǎo)軌，并做好限位塊；在洞圈內(nèi)割除外封門鋼橫梁，在洞門內(nèi)用50t液壓千斤頂將鋼板樁頂松；將頂管機(jī)頂入止水帶內(nèi)，至頂管機(jī)端部離外封門約10cm時(shí)停止；拔除外封門；在頂管機(jī)尾部焊接限位塊，防止主頂千斤頂縮回時(shí)，頂管機(jī)在正面土體作用下退回；縮回主頂千斤頂，吊放管節(jié)；割除限位塊，繼續(xù)頂進(jìn)；出洞時(shí)，測(cè)量必須跟蹤觀測(cè)頂管機(jī)狀態(tài)，及時(shí)反饋指導(dǎo)主頂油缸進(jìn)行糾偏，保證起始頂進(jìn)軸線的準(zhǔn)確性；出洞后，頂管機(jī)和其后的第一節(jié)至第三節(jié)管節(jié)用拉桿連在一起，形成一個(gè)整體。頂管機(jī)和管節(jié)連在一起后增加了穩(wěn)定性，對(duì)出洞后的第一個(gè)階段的頂進(jìn)施工十分有利，同時(shí)也便于在以后的頂進(jìn)施工中對(duì)頂管機(jī)進(jìn)行控制；

c進(jìn)洞施工根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際開(kāi)挖的土質(zhì)情況，依據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，在進(jìn)洞口外軸線兩邊各3米，距離沉井5米遠(yuǎn)的地方打兩眼深井進(jìn)行降水，降水深度應(yīng)超過(guò)管線流水面標(biāo)高3米。

頂管管道貫通后，工作井的管端應(yīng)按下列規(guī)定處理：進(jìn)入接收井的頂管機(jī)和管端下部應(yīng)設(shè)枕墊；管道兩端露在工作井的長(zhǎng)度不小于0.5m,且不得有接口；工作井露出的管道端部應(yīng)及時(shí)澆筑混凝土基礎(chǔ)。

4）頂進(jìn)施工

頂進(jìn)采用泥水機(jī)械平衡頂管機(jī)，頂進(jìn)時(shí)應(yīng)首先開(kāi)通泥水系統(tǒng)，確保各控制閥件工作可靠，進(jìn)出水順暢，然后開(kāi)啟刀盤、主頂?shù)软斶M(jìn)設(shè)備，如圖1-3所示，由刀盤1中心的主鉆具5進(jìn)行鉆孔，再由貝殼刀3和切刀4對(duì)土體進(jìn)行施工，土渣等經(jīng)進(jìn)渣口2進(jìn)入內(nèi)腔，即喇叭殼體8與擠壓破碎箱體12之間形成含卵石砂礫層流向的內(nèi)腔，土體中大顆粒石塊等在喇叭殼體8內(nèi)壁上的定位齒條9擠壓破碎箱體12上的導(dǎo)向破碎齒槽條7作用下進(jìn)行破碎，并進(jìn)入由外齒圈10與內(nèi)齒圈組合形成破碎齒槽內(nèi)進(jìn)行二次破碎，破碎結(jié)束后排出，由進(jìn)水管的水將其混合，由出水管排出。

在施工過(guò)程中操作人員應(yīng)密切注意各儀表的顯示狀況，一般情況下通過(guò)plc控制正面土壓力，使之在設(shè)定范圍內(nèi)浮動(dòng)，當(dāng)壓力過(guò)小時(shí)，切土口開(kāi)口量減小，大刀盤外浮，或主頂頂速加快，使正面壓力升高，反之亦然，這一平衡過(guò)程是由一套液壓伺服系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行控制的。除了這種機(jī)械平衡以外，還采用泥水平衡，頂進(jìn)時(shí)，循環(huán)的高壓水將切削下的土體攪拌成泥漿，同時(shí)平衡地下水位，使開(kāi)挖面的水壓與地下靜水壓力相近，減少地表沉降。頂進(jìn)的同時(shí)應(yīng)注意軸線的變化，根據(jù)激光的指示及時(shí)進(jìn)行糾偏操作。

頂進(jìn)施工時(shí)，必須根據(jù)覆土深度和土質(zhì)情況計(jì)算出頂管掘進(jìn)機(jī)正面的水土壓力，作為設(shè)定土壓力，輸入plc，此后就可以靠plc自動(dòng)控制正面土壓力。在整個(gè)施工過(guò)程中，要針對(duì)不同的覆土和土質(zhì)情況及時(shí)調(diào)整設(shè)定土壓力值，以利頂進(jìn)的順利進(jìn)行。

每一節(jié)管節(jié)頂進(jìn)結(jié)束后，縮回主頂油缸，拆除洞口處的管線，吊放下一節(jié)管節(jié)，然后連接洞口處的管線，再繼續(xù)頂進(jìn)。

頂進(jìn)施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格量測(cè)監(jiān)控，實(shí)施信息化施工，確保頂進(jìn)工作面的土體穩(wěn)定和泥水壓力平衡；并控制頂進(jìn)速度和出土量，減少土體擾動(dòng)和地層變形。

管道頂進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)遵循“勤測(cè)量、勤糾偏、微糾偏”的原則，控制頂管機(jī)前進(jìn)方向和姿態(tài)，并應(yīng)根據(jù)測(cè)量結(jié)果分析偏差產(chǎn)生的原因和發(fā)展趨勢(shì)，確定糾偏措施。

開(kāi)始頂進(jìn)階段，應(yīng)嚴(yán)格控制頂進(jìn)的速度和方向，進(jìn)入接收工作井前應(yīng)提前進(jìn)行頂管機(jī)位置和姿態(tài)測(cè)量，并根據(jù)進(jìn)口位置提前進(jìn)行調(diào)整。

本發(fā)明的管材管接口應(yīng)保證橡膠圈正確就位，嚴(yán)格控制管道線性，本工程實(shí)施例中為使用橡膠圈接口的柔性接口管道，其相鄰管間轉(zhuǎn)角不得大于該管材的允許轉(zhuǎn)角；管節(jié)接口處理是頂管工程的關(guān)鍵部分，保證做好接口部分是頂管工程成敗的關(guān)鍵，因此對(duì)組成接口的每一部分都必須嚴(yán)格遵照有關(guān)規(guī)程的要求逐一分別嚴(yán)格制作，頂進(jìn)前應(yīng)對(duì)鋼筋砼成品管、鋼套環(huán)、橡膠密封圈和襯墊板從尺寸、規(guī)格、性能、數(shù)量等均作詳細(xì)調(diào)查，必須符合標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖的要求。頂進(jìn)前還必須在現(xiàn)場(chǎng)作試安裝，對(duì)不合格的砼成品管應(yīng)予以剔除，鋼筋砼管接頭的槽口尺寸必須正確，光潔平整無(wú)氣泡，本發(fā)明所用的楔形密封橡膠圈材料為氯丁橡膠，斷面高度誤差控制在26-0.0（+0.7）以內(nèi)，制作預(yù)拉率為15%，以試套確認(rèn)。接口應(yīng)平整光滑無(wú)痕跡，材質(zhì)無(wú)氣孔、裂口、凹痕等缺陷，橡膠圈應(yīng)保持清潔、無(wú)油污，不能在陽(yáng)光下直曬。橡膠圈應(yīng)采用202氯丁橡膠粘結(jié)劑粘貼在管體插口部分的基槽內(nèi)，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照粘貼工藝操作，不允許有局部漏粘的現(xiàn)象，鋼套環(huán)必須按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行防腐處理，刃口無(wú)疵點(diǎn)，焊接處平整，腳部和鋼板平面垂直，堆放時(shí)整齊擱平；襯墊材料為多層膠合板，其應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系應(yīng)符合試驗(yàn)曲線要求，誤差±5%。粘貼時(shí)，凸凹口對(duì)中，環(huán)向間隙符合要求；管體在承插口插入連接前，在橡膠圈斜面上和鋼套環(huán)斜口上均勻刷涂一層硅油，對(duì)橡膠圈無(wú)侵蝕性，減少摩阻。嚴(yán)禁使用其它油脂或肥皂水之類的潤(rùn)滑劑。承接口插入后，應(yīng)采用探棒插入鋼套環(huán)空隙中，沿周邊檢查橡膠圈定位是否準(zhǔn)確，發(fā)現(xiàn)有翻轉(zhuǎn)、位移等現(xiàn)象，應(yīng)拔出重新粘貼和插入。

頂管結(jié)束后，管節(jié)接口采用密封膏封填，這樣處理的管節(jié)接口為柔性連接。密封膏封填前先在密封面刷涂一度與密封膏配套的冷底子油，密封膏應(yīng)充填密實(shí)、抹平、不得凸入管內(nèi)，防止內(nèi)部留有空隙氣泡。

頂進(jìn)施工期間，管道內(nèi)的動(dòng)力、照明、控制電纜等接頭要安全可靠。管道內(nèi)的各種管線應(yīng)分門別類地布置，并固定好，防止松動(dòng)滑落；在頂管機(jī)操作面應(yīng)放置應(yīng)急照明燈具，保證斷電或停電時(shí)管道內(nèi)的工作人員能順利撤出。

頂進(jìn)完成后，將頂管機(jī)與管節(jié)分離，吊上地面，拆除管道內(nèi)所有的設(shè)備和各種管線。然后進(jìn)行壓漿孔的處理。

壓漿孔封堵就要用到漿孔制作時(shí)埋入的螺母了，封堵時(shí)，用相配的螺栓和密封墊擰入螺母中，將漿孔處密封起來(lái)，然后割除1"外絲，用電焊將螺栓與鋼管周邊滿焊，起最終密封作用，如此處理，既確保了漿孔封堵的可靠性，而且施工簡(jiǎn)單，便于操作。

等中繼間和壓漿孔處理完以后，最后進(jìn)行管道內(nèi)防腐的修補(bǔ)完成管道的施工。

本發(fā)明在頂進(jìn)施工過(guò)程中，其中繼間使用的個(gè)數(shù)與頂管長(zhǎng)度與頂力大小有關(guān)，本發(fā)明的頂力計(jì)算如下

1）頂管頂進(jìn)阻力計(jì)算

本工程的頂管工作井的設(shè)計(jì)允許最大頂力為8000kn（管材的設(shè)計(jì)允許最大頂力大于8000kn），根據(jù)《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》gb50268-2008規(guī)定，頂管頂進(jìn)阻力計(jì)算如下：

fp=π·do·l·fk+nf

式中fp——頂進(jìn)阻力(kn)

do——管道的外徑(m)，本工程中do=3.21(m)

l——管道設(shè)計(jì)頂進(jìn)長(zhǎng)度(m)，本工程中l(wèi)=70.3(m)

fk——管道外壁與土的單位面積平均摩阻力(kn/m²)，本工程采用觸變泥漿減阻技術(shù)后，根據(jù)gb50268-2008規(guī)范中表6.3.4-2規(guī)定，取fk=6.5(kn/m²)

nf——頂管機(jī)的迎面阻力(kn)；本工程采用泥水平衡頂管機(jī)，根據(jù)gb50268-2008規(guī)范中表6.3.4-1規(guī)定，nf=πdg2p/4

式中dg——頂管機(jī)外徑（mm），本工程中dg=3.21

p——控制土壓力，其值同管中最大覆土深度(m)×9.8kn，本工程中p=10×9.8=98(kn/m²)

所以，fp=3.14×3.21×70.3×6.5+3.14×3.212×98÷4=5398.48kn

經(jīng)計(jì)算得知頂管的頂進(jìn)阻力為5398.48kn，小于頂管工作井井壁后座最大頂管允許頂力標(biāo)準(zhǔn)值8000kn，所以頂管過(guò)程中不需要設(shè)置中繼間。

本發(fā)明實(shí)施例中的頂管糾偏是通過(guò)頂管機(jī)上的糾偏鉸產(chǎn)生折角而進(jìn)行的，頂管機(jī)為二段一鉸結(jié)構(gòu)，頂管機(jī)長(zhǎng)徑比(即糾偏靈敏度)為l/d=1.08。糾偏系統(tǒng)由8臺(tái)50t雙作用油缸及控制閥件組成，4只油缸呈斜向45°正交布置，每個(gè)糾偏油缸都通過(guò)萬(wàn)向鉸將頂管掘進(jìn)機(jī)前后殼體連接在一起，使頂管掘進(jìn)機(jī)能在一定范圍內(nèi)任意做出糾偏動(dòng)作。4只糾偏油缸由4個(gè)三位四通電磁換向閥控制，每個(gè)油缸的前后腔均安裝有平衡閥，當(dāng)糾偏油泵關(guān)閉時(shí)，平衡閥能將油缸前后腔油路關(guān)閉，使油缸內(nèi)始終保持高壓，確保糾偏動(dòng)作的可靠；

具體的實(shí)用糾偏技術(shù)：在施工過(guò)程中，要根據(jù)測(cè)量報(bào)表繪制頂進(jìn)軸線的單值控制圖、頂管機(jī)水平與高程軌跡圖、頂力變化曲線圖、管節(jié)編號(hào)圖，直接反映頂進(jìn)軸線的偏差情況，隨時(shí)掌握頂進(jìn)方向和趨勢(shì)，使操作人員及時(shí)了解糾偏的方向，保證頂管機(jī)處于良好的工作狀態(tài)；在實(shí)際頂進(jìn)中，頂進(jìn)軸線和設(shè)計(jì)軸線經(jīng)常會(huì)發(fā)生偏差，因而要采取糾偏措施，減小頂進(jìn)軸線和設(shè)計(jì)軸線間偏差值，使之盡量趨向一致。頂進(jìn)軸線發(fā)生偏差時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)糾偏千斤頂?shù)纳炜s量，使偏差值逐漸減小并回至設(shè)計(jì)軸線位置。在施工過(guò)程中應(yīng)貫徹“勤測(cè)、勤糾、微糾”的原則，不能劇烈糾偏，以免對(duì)砼管節(jié)和頂進(jìn)施工造成不利影響；實(shí)際操作中還應(yīng)注意，糾偏是與頂管同步進(jìn)行的一項(xiàng)工作，在頂進(jìn)中及時(shí)糾偏，采用小角度糾偏的方式。重要的是把握頂管趨勢(shì)，不能指望一蹴而就，而應(yīng)緩慢地、逐步進(jìn)行，若操之過(guò)急就容易造成軸線的較大折角，反而不利于頂進(jìn)的順利進(jìn)行。

本發(fā)明實(shí)施例中的頂管測(cè)量及控制方法如下

1）軸線測(cè)量方法

施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)管道水平軸線和高程、頂管機(jī)姿態(tài)等進(jìn)行測(cè)量，并及時(shí)對(duì)測(cè)量控制基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核；發(fā)生偏差時(shí)應(yīng)及時(shí)糾正。

頂進(jìn)施工測(cè)量前應(yīng)對(duì)井內(nèi)的測(cè)量控制基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核；發(fā)生工作井位移、沉降、變形時(shí)應(yīng)及時(shí)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核。

管道水平軸線和高程測(cè)量應(yīng)符合下列規(guī)定：a出頂進(jìn)工作井進(jìn)入土層，每頂進(jìn)300mm，測(cè)量不應(yīng)少于一次；b正頂進(jìn)時(shí)，每頂進(jìn)1000mm，測(cè)量不應(yīng)少于一次；進(jìn)入接收工作井前30m應(yīng)增加測(cè)量，每頂進(jìn)300mm，測(cè)量不應(yīng)少于一次；c全段頂完后，應(yīng)在每個(gè)管節(jié)接口處測(cè)量其水平軸線和高程；有錯(cuò)口時(shí)，應(yīng)測(cè)出相應(yīng)高差；d糾偏量較大、或頻繁糾偏時(shí)應(yīng)增加測(cè)量次數(shù)；e測(cè)量記錄應(yīng)完整、清晰。

為了使頂進(jìn)軸線和設(shè)計(jì)軸線相吻合，在頂進(jìn)過(guò)程中，要經(jīng)常對(duì)頂進(jìn)軸線進(jìn)行測(cè)量。在正常情況下，直線段頂進(jìn)均由井內(nèi)的激光經(jīng)緯儀按設(shè)計(jì)頂進(jìn)軸線打出激光束，射在頂管機(jī)中心的光靶上，頂進(jìn)過(guò)程中可以從監(jiān)視器內(nèi)觀察到軸線的偏差。。施工時(shí)還要經(jīng)常對(duì)測(cè)量控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)，以保證測(cè)量的精度。

另外，指示軸線在頂進(jìn)過(guò)程中，必須利用聯(lián)系三角形法定期進(jìn)行復(fù)測(cè)，以保證整個(gè)頂進(jìn)軸線的一致性。

2）頂進(jìn)中頂管機(jī)前進(jìn)趨勢(shì)的測(cè)定

測(cè)定頂管機(jī)前進(jìn)趨勢(shì)，能達(dá)到減少測(cè)量時(shí)間的目的。頂進(jìn)中施工人員對(duì)頂管機(jī)的糾偏也迫切需要及時(shí)了解頂管機(jī)走勢(shì)，以便能夠較有效地糾偏。施工人員及時(shí)了解頂管機(jī)走勢(shì)，如果軸線偏差較小，且走勢(shì)較好(沿設(shè)計(jì)方位)，有時(shí)就可省去不必要的軸線偏差測(cè)量，提供更多的頂進(jìn)時(shí)間，如軸線偏差較小，但頂管機(jī)前進(jìn)趨勢(shì)背離設(shè)計(jì)軸線方向，施工人員也能夠及時(shí)進(jìn)行有效的糾偏，使頂管機(jī)不致偏離較大。可見(jiàn)掌握了頂管機(jī)的走勢(shì)好處顯而易見(jiàn)，為此我們?cè)O(shè)置了頂管機(jī)前進(jìn)趨勢(shì)測(cè)量及計(jì)算方法。通過(guò)觀察頂管機(jī)的行進(jìn)趨勢(shì)來(lái)指導(dǎo)糾偏。

正常頂進(jìn)時(shí)，頂管機(jī)位置及姿態(tài)測(cè)量每米不少于一次。

本工程測(cè)量所用的儀器有全站儀、經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀。頂管機(jī)內(nèi)設(shè)有坡度板，坡度板用于讀取頂管機(jī)的坡度和轉(zhuǎn)角。

本發(fā)明頂進(jìn)時(shí)，發(fā)生偏差及時(shí)糾偏，嚴(yán)格控制正面土壓力，將土壓力波動(dòng)控制在較小范圍內(nèi)，同時(shí)對(duì)軸線也要加強(qiáng)觀測(cè)，使軸線具備良好的走勢(shì)，盡量少做糾偏動(dòng)作，即使糾偏，也切忌動(dòng)作過(guò)大，以免對(duì)土體產(chǎn)生較大擾動(dòng)。頂管機(jī)通過(guò)后，經(jīng)常進(jìn)行補(bǔ)壓漿，支護(hù)土體，減少后期沉降量；為保證泥水艙壓力與正面土壓力平衡，必須有效控制頂進(jìn)速度，如頂進(jìn)速度過(guò)快，會(huì)引起頂管機(jī)正面壓力過(guò)大，造成地面隆起。反之如頂進(jìn)速度過(guò)慢出土太多，正面土體過(guò)多流失，從而引起地面沉降。為此通過(guò)控制頂進(jìn)速度，使正面水土壓力保持穩(wěn)定平衡，從而有效地防止地面隆起及沉降。為安全、順利地穿越地面，我們的頂進(jìn)速度宜控制在5cm/min左右，避免管節(jié)接口、中繼間、工作井洞口及頂管機(jī)尾部等部位的水土流失和泥漿滲漏，并確保管節(jié)接口端面完好。通過(guò)信息化施工，優(yōu)化頂進(jìn)的控制參數(shù)，使地層變形最小。

本發(fā)明采用同步注漿和補(bǔ)漿，頂進(jìn)施工中，觸變泥漿的運(yùn)用一方面可以減小頂進(jìn)阻力，另一方面起到支承土體的作用。對(duì)頂管四周不斷地進(jìn)行補(bǔ)漿，起到支護(hù)土體的作用，及時(shí)填充管外壁與土體之間的施工間隙，避免管道外壁土體擾動(dòng)，減少地表變形沉降。詳見(jiàn)減阻措施。

在頂進(jìn)過(guò)程中，我們?cè)谘仨斶M(jìn)軸線每隔5米布置一個(gè)沉降點(diǎn)，頂進(jìn)時(shí)間內(nèi)每天進(jìn)行2次觀測(cè)，當(dāng)測(cè)量累計(jì)數(shù)據(jù)沉降接近20㎜時(shí)，及時(shí)采取針對(duì)性措施，（如加壓水泥漿、粉煤灰、等），以防地表變形沉降。頂管施工時(shí)主要是預(yù)防為主，嚴(yán)格控制頂進(jìn)速度；

地表沉降控制及保護(hù)措施：在推進(jìn)過(guò)程中，引起建筑物沉降的主要原因，是推進(jìn)土壓控制不穩(wěn)定，頂速過(guò)快周圍土體擾動(dòng)，造成土體沉降。為防止類似的情況發(fā)生，必須做到以下幾個(gè)方面：確保泥水艙壓力與正面土壓力平衡；必須有效控制頂進(jìn)速度。特別是穿越構(gòu)筑物時(shí)，不能擾動(dòng)周圍土體；及時(shí)跟蹤測(cè)量，測(cè)量二種形式進(jìn)行，第一深層沉降點(diǎn)進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，第二地面沉降監(jiān)測(cè)，在頂進(jìn)時(shí)測(cè)量累計(jì)數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行分析；注漿穩(wěn)定措施：除了沉降監(jiān)測(cè)以外，還必須將膨潤(rùn)土泥漿套隨工具管向前移動(dòng)，形成連續(xù)的環(huán)狀漿套。

頂進(jìn)結(jié)束后，對(duì)管道外土體進(jìn)行注漿加固。用水泥漿置換膨潤(rùn)土泥漿以固結(jié)土體，減少地表的最終沉降量。水泥漿由管道內(nèi)的壓漿孔壓注，漿液壓注的影響范圍應(yīng)達(dá)到管壁外50cm。注漿采用水泥水玻璃雙液漿，由管道的預(yù)留注漿孔向外壓注，注漿壓力大于0.25mpa～0.6mpa，注漿速率為30l/min。一方面置換頂進(jìn)過(guò)程中使用的觸變泥漿，另一方面起到加固土體的作用，同時(shí)也進(jìn)一步保證了管道接口的密封性。