随着現代施工技術的不斷發展，作為市政工程管道施工的主要技術工藝也在不斷發展，我們所熟知的管道施工方法分開槽和不開槽兩種，其中不開槽施工中泥水平衡機械頂管工藝已得到廣泛應用，今天讓我們來詳細了解下：

1、泥水平衡頂管工藝原理

泥水平衡頂管工藝基本原理是将已調成一定濃度和比重的泥水，通過送泥水系統送至頂管機頭前挖掘面處，泥水在挖掘面上形成一層不透水的泥膜，可阻止泥水向挖掘面裡面滲透，同時調節泥水壓力來平衡地下水壓力和土壓力，達到穩定挖掘面的目的；頂管機頭前進的同時刀盤切削土體，被切削下來的殘土與泥水充分拌和後，由排泥系統輸送至地面泥水分離設備進行處理，分離出的殘土被運走，泥水再送入送水系統循環使用。

2、泥水平衡施工特點

⑴ 适用的土質範圍比較廣，如在地下水壓力很高以及變化範圍較大的條件下也可适用；

⑵ 可有效的保持挖掘面的穩定，對所頂管周圍的土體擾動比較小，因此施工引起的地面沉降很小；

⑶ 與其他類型頂管相比，泥水頂管施工時的總推力比較小，尤其是在粘土、砂土層表現得更為突出，适宜較長距離頂管；

⑷ 工作坑内的作業環境比較好，作業也比較安全。由于它采用泥水管道輸送棄土，不存在吊土、搬運土方等容易發生危險的作業；可在大氣常壓下作業，也不存在采用氣壓頂管帶來的各種問題及危及作業人員健康等問題。

⑸ 泥水輸送棄土的作業連續不斷地進行，其施工進度快，能有效的保證工期。

3、泥水平衡頂進系統及進排泥系統

泥水平衡頂進系統主要由以下幾部份組成：① NPD泥水平衡頂管機；② 機内控制櫃；③ 洞口止水圈；④ 環形護口鐵；⑤ 馬蹄形頂鐵；⑥ 主頂油缸；⑦ 主頂油泵；⑧ 激光。

進排泥系統主要由以下幾大部份構成：① 泥水分離設備（沉澱箱及分離器等）；② 進水泵；③ 排泥管；④ 進水管；⑤ 基坑旁通；⑥ 流量計；⑦ 排泥泵；⑧ 進排泥泵控制櫃；⑨ 進排泥軟管；⑩ 流量調節器。

目前比較先進的為NFD型泥水加壓平衡頂管掘進機。

4、泥水平衡頂管工藝流程

5、頂力估算及允許頂力

⑴頂力估算

根據規範及行業标準GB50268-2008和CECS 246:2008，頂力計算公式如下：

F0=π*D1*L*fk NF

式中：F0---總頂力标準值（kN）

D1---管道外徑（m）

L---管道設計頂進長度（m）

fk--采用觸變泥漿減阻，管外壁與土的平均摩阻力取16kN/m2

NF—迎面阻力，NF=π/4*Dg²*γs*Hs

Dg—頂管機外徑

γs—土的重度

Hs—覆蓋層厚度，取最大值6.0m

由上述公式可看出頂力主要受管道直徑，一次頂進長度，是否采用觸變泥漿減阻、土的重度、覆蓋層厚度等因素影響。

⑵ 允許頂力公式

參照CECS 246:2008鋼筋混凝土管道允許頂力驗算公式如下：

Fdc=0.5*φ1*φ2*φ3*fc*Ap/γQd*φ5

式中：Fdc—混凝土管道允許頂力設計值（N）；

φ1—混凝土材料受壓強度折減系數，取0.9；

φ2—偏心受壓強度提高系數，取1.05；

φ3—材料脆性系數，取0.85；

φ5—混凝土強度标準調整系數，取0.79；

fc —混凝土受壓強度設計值（N/mm2），C50砼取23.1N/mm2；

Ap—管道的最小有效傳力面積（mm2）；

γQd—頂力分項系數，取1.3.

由上述公式可看出允許頂力主要受管道自身因素控制，這使得我們可以在實際運用時提高管道自身強度。

6、中繼間

在長距離頂管中用于分段頂進而設在管段中間的封閉的環形小室。一般用鋼材制作，沿管環設置千斤頂。優點該法之最大優點，能縮短碩節長度，從而減少千斤頂和後背的數量。

根據CECS 246：2008規程12.4.3條，當估算總頂力大于管節允許頂力設計值時，應設置中繼間；當管道估算頂力小于允許頂力，可不設中繼間。 同時根據GB50268-2008規範6.3.1第1條一次頂進距離大于100m時，應采用中繼間技術，中繼間數量可通頂管長度分别計算來确定。

筆者認為對于頂管中繼間的我們應該慎用，雖然它能縮短碩節長度，減少千斤頂數量；但它的缺點也是較多：①造價高，單節中繼間少則十幾萬，多則幾十萬；②中繼間與混凝土管道間接縫處理困難，頂管過程容易出現漏漿；③中繼間與管道剛度不同，對于溫度及地質應力作用下變形不統一，對于中繼間替代管道功能時，接縫容易開裂，存在質量隐患；④如若在管道頂進完成時，将中繼間取出施工要求及成本均高。

筆者認為我們可以通過設計及施工措施完全避免中繼間的使用，在設計階段盡量避免設計100m以上井段管道；若設計不可避免，在施工中我們可以采取提高混凝土管道壁厚及管道混凝土強度等級，可由目前的C50到C80，提高此類措施成本遠低于中繼間，也不存質量隐患。

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