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顶进过程中的平衡

顶管是利用主顶千斤顶及管道中继间千斤顶的推力，将工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直顶推到接收坑，同时，将紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间。顶管法有人工顶管与机械顶管之分：

人工顶管：施工人员位于所铺设管道的前端，直接与土体接触，采用人工挖土的方式破碎工作面的土体，工作面的土体为自然平衡，适于地层不含地下水(或已经采取降水处理)、工作面稳定、土体能够实现自支撑的情况下施工。存在地表沉降或地层坍塌的危险，对地面上铁路、公路等建筑物构成了威胁，同时，对施工人员的生命安全也构成了威胁。这种方法通常施工长度小于50米，适于在稳定的粘性土层施工。

机械顶管： 在所铺设的管道前端由顶管掘进机代替人工挖土，掘进机的前端封闭，将土体与施工人员及管道隔开，它在顶进操作时，掘进机与土体处于平衡状态，不会发生塌方、流沙、透水等危害人身事故，施工过程中不需降水，适于在各种土层中施工，不但适于粘性土层，也适于无粘性的松散土层，甚至在硬岩层及破碎岩层中也能正常顶进，顶进长度可达上千公里。

相比而言，机械顶管比人工顶管的优势更明显，顶进过程中沿线不须降水，顶进距离较长，适于穿越高速公路、铁路，也可以进行绕过障碍物的曲线顶管，适应的土质范围宽广。

机械顶管掘进机的基本原理是：先由工作坑中的主顶油缸推动顶管机前进，同时，刀盘旋转切削土体，切削下的碎土进入顶管机前端的土仓，土仓在顶管机推进时受到挤压，形成土压，这个土压与顶管机前端土层压力相等，达到平衡，所以不会发生土体的塌方，也不会发生前方土体的隆起，对于施工人员、设备及地面、地下的建筑物来讲都非常安全。

顶管机与周围土体的平衡是动态的，顶管机具有动态地控制这种平衡的能力。见图三，如果土仓压力过大，顶管机可以增加排土量，将多余的碎土排出，减小土仓压力，使土仓压力与土体压力仍然平衡；如果土仓压力过低，顶管机后部的顶进油缸向前推进.

在现实生活当中，针对不同的顶管施工工程，大家使用的顶管规格都是不一样的，并且如果大家使用的规格不符合大家的管架得话，是会影响到大家后期的工作的。那么如果各位朋友们想要进行顶管施工组织设计需要提前准备什么信息呢？

如果各位朋友们想要进行顶管设计的话，首先就是需要将大家的顶管工作坑的尺寸大小发送给相关的设计人员，他们才能够根据这一些信息去进行设计。如果相关的工作人员没有收到这些信息的话，他们可能就是按照普通的规格去进行设计，也会给大家在后期的使用过程当中，带来一些不必要的麻烦。

以上就是要给各位朋友们介绍的顶管设计所需要提前准备了一些相关的信息，建议大家在与工作人员取得联系之后，可以对这一方面的信息去进行咨询。

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）预防措施。

①顶管施工前应对管道通过地带的地质情况认真调查，设置测力装置，指导纠偏。纠偏应按照勤测量、勤纠偏、小量纠的操作方法进行。

②采用同种规格的液压千斤顶，使其顶力、行程、速度一致，保持顶力合力线与管道中心线相重合。

③加强顶管后背施工质量的控制，后背不发生位移，并应使后背平整，以保证顶进设备的安装精度。

④顶进过程中应随时绘制顶进曲线，指导顶进纠偏工作。

2、地面沉降与隆起

顶管施工过程中或施工后，在管道轴线两侧范围内发生地面沉降或隆起，使管道周围建筑物和道路交通及管道等公用设施受到影响，甚至危及到正常使用和安全。

（1）原因分析。

①掘进机正面土压失衡引起的沉降与隆起。从土压平衡掘进机的原理来说，当掘进机通过充分的切削和搅拌，在进土仓内形成具有较大塑性和流动性的土体。当正面的土压控制在被动土压和主动土压之间时，地面才会下陷或隆起。实际上由于土质变化较大，完全按理论计算进行控制往往有较大差异，不能正确把握，造成土压失衡引起沉降。另外，由于有些土压平衡掘进机对土的适应性不够，如刀盘切削面积过小，推进速度或螺旋输送机转速不能调整，使得土压控制不利或不便，造成土压失

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（1）顶管前，根据地下顶管法施工技术要求，按实际情况，制定出符合规范、标准、规程的专项安全技术方案和措施；

(2)顶管后座安装时，如发现后背墙面不平或顶进时枕木压缩不均匀，调整加固后方可顶进；

(3)顶管工作坑采用机械挖上部土方时，现场应有专人指挥装车，堆土应符合有关规定，注意不得损坏任何构筑物和预埋立撑；工作坑如果采用混凝土灌注桩连续壁，应严格执行有关项安全技术规程；工作坑四周或坑底要有排水设备及措施；工作坑内应设符合规定的和固定牢固的安全梯，下管作业的全过程中，工作坑内严禁有人；

(4)吊装顶铁或钢管时，严禁在把杆回转半径内停留；往工作坑内下管时，应穿保险钢丝绳，并缓慢地将管子送入导轨就位，以便防止滑脱坠落或冲击导轨，同时坑下人员应站在安全角落；

(5)插管及止水盘根处理按操作规程要求，尤其应待工具管就位(应严格复测管子的中线和前、后端管底标高，确认合格后)并接长管子，安装水力机械、千斤顶、油泵车、高压水泵、压浆系统等设备全部运转正常后方可开封插扳管顶进；

（6）垂直运输设备的操作人员，在作业前要对卷扬机等没备各部分进行安全检查．确认无异常后方可作业，作业精力集中，服从指挥，严格执行卷扬机和起重作业有关的安全操作规定；

(7)安装后的导轨应牢固，不得在使用中产生位移，并应经常检查校核；两导轨应顺直、平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致；

(8)在拼接管段前或因故障停顿时，应加强联系，及时通知工具管头部操作人员停止冲泥出土，防止由于冲吸过多造成塌方，并存长距离顶进过程中，应加强通风； (9)当吸泥莲蓬头堵塞、水力机械失效等原因，需要打开胸板上的清石孔进行处理时，采取防止冒顶塌方的安全措施；

(10)顶进过程中油泵操作工，应严格注意观察油泵车压力是否均匀渐增，若发现压力骤然上升，应立即停止顶进，待查明原因后方能继续顶进；

工作井接受井施工完成后，顶管机械进场。顶管机械分为以下几部分：

1、控制系统，一般是一个控制箱，采用计算机计算控制顶力大小及顶管顶进的方向；

2、顶力系统，包括后背墙，导轨及千斤顶，施工时，通过这些工具将管道顶进土层；

3、动力系统，顶管机头选型的好坏将影响整个顶管施工过程，需按勘察土质进行选型，以达到顺利顶管；

4、泥浆系统，要求有进水管，水通过进水管从机头进入泥层，在机头的搅拌下，形成泥浆，用泥浆泵抽出泥浆，排放到泥浆池，后运走。

泥水平衡顶管机械顶管如下：

成套顶管机械进入现场后，将控制柜放在顶管井一侧，稍微离井边一点，方便操作人员看到井下顶进情况。先浇筑好背靠墙，安装导轨，千斤顶，打凿好洞口，吊管下井，安装好进水管和出泥管。开始启动机械，将水送入土层，同时转动机头，将土变成泥浆，抽出排出泥浆，机头前方出现空洞，启动千斤顶将管道和机头一起顶入土层。如此循环，将机头顶至接受井，打凿后，吊出机头就完成一段机械顶管。

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