改进设计的 NPD-B 型泥水平衡顶管机仍然可用于粘土等其他土 质。采用泥水平衡顶管施工的进度快、顶进阻力也小。
这种顶管机的刀盘是由一组十字形刀排和安装在刀排后的多边 形锥体组成。泥土仓则是由一个多边形喇叭状的壳体和刀排后的多边 形锥体组成。两个多边形的边数是不等的，且多边形锥体与主轴之间 有一固定的偏心量。
二）、操作要点 1．施工准备 泥水平衡顶管施工前应编制详细的施工组织设计，其中实施工程的方案 应包括以下内容： （1）施工依据、内容、范围 实施工程的方案应依据经过批准的工程文件，按照经过批准的地堪资料 进行工艺设计；实施工程的方案应明确施工内容和范围并绘制施工现场平面 布置图。 （2）顶管设备选择 泥水平衡顶管机有多种类型，应根据不同的地质条件选择适用的 机型，以达到良好的顶进效果。我公司与扬州广鑫机械设备有限公司 合作开发的 NPD-B 多边形偏心破碎泥水平衡顶管机可适用于西北地 区复杂地质条件，是一种全土质顶管机。 NPD-B 型泥水平衡顶管机可用于用通常意义上的泥水平衡，也 可用于全岩石顶管机。NPD-B 泥水平衡顶管机的关键是如何保住泥 水仓内的泥水不让其流失。为此该设备采取三个保水措施：第一、在 刀盘上加两块面板，减小刀盘的开口率，隔断大部份泥水流失的通道 以保水；第二、在面板上设计注浆孔，向挖掘面上注入粘土泥浆，让 泥土仓内的把透水性好的粗砂变成不透水性的泥沙以保水；第三、施 工过程中把进水泥水的比重设定在 1.15～1.20 之间，漏斗粘度在 45～ 55 秒之间（到施工时视情况经试验确定一个最佳值），让它形成较结 实的泥膜以保水。
泥水平衡顶管施工工法是机械化顶管施工的主要方法之一，属于 机械化、长距离顶进施工技术，该工法在我国沿海富水地区近年来逐 步得到推广应用，而在贫水的西北地区，此项技术应用尚属空白，本 工法对施工技术管理有较高的要求，主要体现在对顶管设备操作的严 谨性、对施工工艺参数计算和选择的准确性和合理性等。为了规范施 工管理，提高施工技术水平，促进本地区非开挖管道机械化施工技术 的应用和发展，在分析西北地区土质、总结成功施工经验的基础上， 将泥水平衡顶管施工工法予以推广应用。
一、工法特点 泥水平衡顶管施工工法采用机械掘进技术，其特征为：刀盘将切 削的土壤送入泥水仓，然后由送水泵将具有一定浓度的泥水送至挖掘 面，通过刀盘充分搅拌后由排泥泵经排泥管道将泥水送至地面泥浆 池，经沉淀或分离后泥水可重复利用，残渣外运；掘进过程通过刀盘 以及顶速平衡正面土压力，调节循环水压力用以平衡地下水压力；采 用流体输送切削入泥仓的土体，顶进过程中不间断，施工速度快；无 需土质改良或降水处理，施工后地表沉降小。通常泥水平衡顶管的主 要设备有：掘进机、主顶设备、测量设备、井内旁通、控制系统等； 辅助设备包括：泥水处理设备、注浆设备、中继间等。
当多边形刀盘的每一个边与多边形泥土仓壳体的每一个边所构成 的空间在由小变大的一瞬间，即使是粘土，也会拽成一定的缝隙，泥 水可通过这些缝隙送达到挖掘面上。加之我们在多边形泥土仓壳体上 设有数个高压水喷嘴，一旦送入高压水就会对粘土进行切割、粉碎。 因此，多边形偏心破碎泥水平衡顶管机能适用一般泥水平衡顶管机不 能适用的内聚力很大的固结性粘土。
③吊运完成后，调整底盘及顶管机机头的位置、高程、中线、仰 俯角、旋转角等。
④工作井总电源闸箱及用电设备必须执行三相五线制，且安装漏 电保护装置，工作坑及管内使用 36V 以下的照明设备；总电源的匹配 大于顶管施工全套工艺流程中需同时运行的全部设备功耗之和；长距离顶管时 须考虑电缆的电压降。顶管机头内应设有应急照明电源，顶管机机头、 工作坑及地面设备之间设置通讯联络设备。
（7）工作井应设防雨棚，有良好的施工照明条件。 （8）顶管完成任务后，应及时拆除、清理工作井，并进行井室 等施工作业，经检验合格后及时回填。 3．设备安装及试运行 设备安装前，根据设备的操作要求及施工方便的原则确定各设备 的安装位置、各种管线和电缆的铺设位置及走向等。对设备的吊运、 安装顺序进行计划和安排。 （1）设备的安装 ①主顶设备底盘的安装应支撑牢固，防止产生受力变形或位移。 底盘的调整的定位宜在将顶管机吊运至底盘导轨上后进行。 ②主顶设备液压系统宜设置在主顶设备附近以便于操作，液压软 管接头连接清洁无污染。
⑤工作井内测量仪器的基座不能固定在主顶装置底盘、工作井后 背或其他可能在顶进受力时产生变形或位移的基础上，应安装在独立 的固定基座上，以减少重复移动和调整次数；宜使用激光经纬仪或激 光指向仪与安装在顶管机内的激光目标靶共同组成方位误差测量系 统，对顶进的高程的轴线误差进行全过程的监控。
⑥泥水分离系统及注浆系统应安装在地面上适当的位置，符合便 投料和排放所需落差的工艺要求。
（3）施工工艺 施工工艺主要包括：顶管区间段长度的确定，是否使用中继间以 及中继间的数量和布置；初始顶进的方案及措施；测量及纠偏的方法； 长距离顶进减阻的方案及措施；泥水的运输方案。 （4）施工工艺参数的计算 工艺参数计算主要包括：顶力的计算、后背承载力的计算、土压 力和泥水压力控制值计算、泥水的稠度控制计算、注浆系统的相关计 算等。 （5）顶管工作井的设计和施工方法 工作井的设计和施工方法主要包括以下内容：工作井的位置及断 面形式的选择；工作井的尺寸；工作井的开挖及支撑方法；后背结构 的设计及安装方法；洞口密封的设计；工作平台的支搭方法；工作井 的降水措施等。 （6）设备安装调试的技术措施 施工设备的安装、调试的技术措施主要包括：施工设备的安装位 置、安装精度和牢固要求、安装顺序、调试方法和要求等。
4．顶进 设备安装、调试和试运行正常后开始正式顶进。 （1） 初始顶进 我们把从破洞一直到第三节砼管全部推进入土中的全过程称之 为初始顶进。在顶管施工中，初始顶进是一个至关重要的阶段，它的 成败将取决于整个顶管过程的成败。 我们把初始顶进分为以下几步： 第一步是破洞。在破洞之前，洞口必须要有防止土体或砂层塌方 的措施。在土质均匀的黄土中顶进时，一般洞口采用砖砌封门；但是 在砂土中，比较有效的是采取深层搅拌桩和高压旋喷两种方法，但是 笔者推荐采用高压旋喷来对顶管井洞口外土体进行加固。因为一般顶 管施工都在比较狭小的场地，深层搅拌桩的施工设备庞大，占地大， 桩机高度很高，在市区很容易受高压线等的制约，另外相比于高压旋 喷造价高，所以不推荐使用。
⑦顶进时应根据所顶管道的管径确定安装通风设备的位置的长 度。通风设备结合管内的工作环境条件选定，保证管内有足够的氧气。
（2）设备试运行 设备试运行之前，应对设备的安装，各种管线、电缆的连接进行 检查，确认安装和连接无误后方可接通电源。 设备的试运行应遵照设备说明书进行。通过试运转查找和消除设 备可能存在的所有问题，确认其处于完好状态。主要包括以下内容： ①不加载的情况下，电源电路开关的接通、切断工况试验的检查。
（7）施工全套工艺流程控制的技术措施 施工过程控制的技术措施最重要的包含以下内容：工作井内管子的吊 运的安装、泥水处理、测量等作业的空间布置以及及平行或交叉作业 的安排等；顶管入洞及出洞措施；施工过程中操作室与掘进机头、中 继间的联络方式等。 （8）质量安全技术措施 质量及安全技术措施最重要的包含：控制顶进轴线、高程误差及其他 质量因素的措施；顶进操作及设备维护的技术与安全措施；控制地面 隆起、沉降的措施；穿越重要构筑物的技术与安全措施。 （9）应对突发事件的预案 进行施工全套工艺流程中技术、质量、安全的风险分析，制订处理风险事 件的应急措施。 （10）顶管施工记录 记录包括顶进过程中的顶进长度、顶力数值或油泵压力表数值、 管位偏差及其校正情况、机械运转情况、中继间使用情况、土质水位 变化及出现的问题等。 2．工作井 （1）工作井位置的选择应根据管道设计、地形、地层结构、施 工环境条件等因素选定。 （2）工作井的开挖深度应满足顶进设备轨道高程及基础厚度的 要求。 （3）工作井的结构及支撑应根据开挖断面、挖深、土质条件、
再退回，反复操作 1-2 次进行排气；关闭后方动力站，打开机内动力 站，刀盘运行，TV 开，看刀盘旋转方向是否正确，转矩仪是否正常， 将转矩仪设定于 0 位，看报警系统是否正常，倾斜仪指示情况，开、 关旁通阀和止水阀，动作是否灵活，操作纠偏控制旋钮，观察纠偏指 针在光靶上移动的情况，能否达到最大位置；关闭机内动力站，待机 10-15 分钟，观察掘进机破碎锥体内有无油滴滴下 ，若有少量渗出 无滴下，可视为合格，停止刀盘运转，TV 及动力回路操作回路；拆 除掘进机电缆线，可以吊装掘进机于导轨之上，准备顶进。
多边形锥体的后部安装有一块隔栅板和刮泥板，它们都在泥水仓 中随刀盘一起转动。只有当破碎后的泥土、石块小于隔栅板栅孔的间 隙时才能进入泥水仓，尔后通过排泥管被排出。如果泥水仓内粘聚或 沉积有土砂时，就会被刮泥板刮起，通过排泥管排出。
每当刀盘作偏心转动时，它就对泥土、石块形成第一次压碎。由 于多边形刀盘的每一个边与多边形泥土仓壳体的每一个边所构成的 空间，在刀盘作偏心旋转的过程中，一会儿不断地增大，一会儿变小， 这就对泥土、石块形成第二次更为功能更强大的破碎。
地下水状况及总顶力等进行实施工程设计。 （4）工作井前壁上应预留顶管入土洞口，洞口中心应与管道中
心重合，洞口直径宜大于顶管机刀盘直径 2~5cm。 （5）工作井应采用ຫໍສະໝຸດ Baidu筋混凝土护壁，工作井内应设有集水坑。 （6）根据施工设计搭建用于吊运和防护的工作平台，工作井上
的平台孔口的尺寸满足管子及弃土吊运空间所需。依据管重及其他附 加荷载计算选用工作平台承重主梁。依据起吊设备能力及起吊物重量 核算起重架。垂直运输设备必须按施工中最大起吊重量选型，且符合 起重设备使用的有关规定。起重设备设专人检验、安装，并遵守安全 操作规程。
②液压系统控制阀件的动作灵敏、正确，特别注意有无控制电路 反接的现象、操作台显示动作与实际动作是否一致。
③设备润滑和密封系统供油正常，油路畅通，供油压力可在设定 的范围内调节。
④刀盘正反旋转动作正确，无异常响声。 ⑤纠偏千斤顶的伸缩动作正常，编组动作与操作台显示一致。试 查完毕将千斤顶回缩到工作零位。 ⑥顶进千斤顶伸缩动作正常，试查完毕将千斤顶回缩到工作零 位。 ⑦泥水处理系统、注浆系统输送泵的试运转符合设备说明书的规 定。 ⑧对注浆管路进行加压试验和检查，保证管路畅通、无泄漏。 其调试顺序为：将操作台输出电缆分别与对应的接口接好以后， 逐步送电，观察各仪表电压值是不是正常；然后依次送电检查各设备运 行状态，送水泵、排泥泵、抽水泵以及搅拌筒电机旋转方向，排泥泵 的调速系统是不是正常，若旋转方向相反则调换该电机两相电源线，若 发生异常声音或气味，立刻停电检查故障原因，尽快排除；注浆泵一 般采用螺杆泵，不能在无浆液下运行，在调试或运行之前先用管钳扭 动转轴，待灵活以后可加水运转，看泵的旋转方向与出口压力；将掘 进机各电缆接好，开启操作按钮、动力按钮，并使后方动力站运行（运 行前检查油箱内油量是否充足，有无污染）；调速旋钮拨至 10 位,千 斤顶切换成伸出，逐渐将调速器拨至 0 位使全速运行，全部伸出以后
