在顶管施工中最为流行的有三种平衡理论:
气压平衡、泥水平衡和土压平衡理论。
顶管施工最突出的特点就是适应性问题。针对不同的地质情况、施工条件和设计要求,选用与之适应的顶管施工方式,如何正确地选择顶管机和配套辅助设备,对于顶管施工来说将是非常关键的。
排土顶进法在管线一端设工作井,用压缩空气锤带动钢制的工具管或生产管前进,并排出土体,或者用液压设备带动钢套管和生产管前进,在掌子面用机械开挖,螺旋出土器从工作井排土。此种方法施工用的管道外径一般不大于160cm,推进长度小于80m。
“高、小、全”是该产品得以迅速占有市场的核心力量。施工效率高、成孔精度高、施工收益高;体积小、重量轻、工作井直径小、直径2200mm的空间即可进行施工,适用于小口径支网管线的铺设;钻杆钻具等配套设备齐全,能够满足不同口径管道及地层的施工需求。
工作原理
顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法,它不需要开挖面层,并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力,把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时,也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间,以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。
泥水平衡顶管机工中顶管进出洞的措施:
(1)当泥水平衡顶管机头从工作井推出(称出洞),如措施不当,亦会引起地表严重坍塌的灾害性的事故。顶管机出洞采用我公司惯用的、行之有效的洞门密封装置,可确保安全顺利出洞。
(2) 出洞前,在洞口安装双层橡胶止水装置,其作用是防止顶管机出洞时正面水土涌入工作井内,另一作用是防止顶进施工时压入的减阻泥浆流失,保证能够形成完整有效的泥浆套。
(3)顶进工作井、接收工作井围护结构均采用φ850SMW工法施工,桩长25m,内插型钢24m.围护结构起止水挡土作用,洞口为混凝土井壁预留洞,在预埋钢环上安装双层橡胶止水装置,形成封闭的出洞条件。
(4)另外为了确保进、出洞的安全,在顶进工作井、接收工作井外侧采用注浆加固对土体进行改良
在弄明白了机械顶管施工工艺的原理后,我们就可以非常轻松的从字面上区分三种不同的机械顶管施工工艺派别了。显而易见,泥水平衡机械顶管、气压平衡顶管和土压平衡顶管分别采用三种方法来应对压力平衡问题。泥水平衡机械顶管主要通过刀盘运动以及顶进速度来平衡正面土压力,调节循环水压力用以平衡地下水压力,这是一种非常高的效率、完善的顶管施工工艺。气压平衡和土压平衡的原理非常相似;前者在顶管施工中通过向泥土仓内注入定量气体,以保持压力平衡,后者则通过向切削仓内注入一定比例的混合材料,使得充满泥仓的泥土混合体与土压、地下水压力形成平衡态势。这两种机械顶管施工工艺主要针对DN1000~DN3000规格的地下管道施工。由于这两种顶管施工工艺对管道口径的限制,在城市建设中,往往更多的用到能够通吃DN600~DN3000口径的泥水平衡机械顶管施工工艺