泥水平衡頂管方案

1、淞虎河道安鄉(xiāng)縣城區(qū)流域河系綜合整治項目黑水段治理工程六標(biāo)段泥 水 平 衡 式 頂 管 施編制人：湯侃審核人：小兵 編制單位：市市政工程有限責(zé)任公司淞虎河道安鄉(xiāng)縣城區(qū)流域河系綜合整治 項目黑水段治理工程六標(biāo)段項目部一、工程概況1、工程名稱：淞虎河道安鄉(xiāng)縣城區(qū)流域河系綜合整治項目（黑水段治理工程六標(biāo)段）2、工程地點：安鄉(xiāng)縣深柳社區(qū)3、工程量：DN1200頂管約80米，工作井（接收井）各一座。4、工期：2017年11月30日-2018年2月30日工藝流程三、施工案1.1、機頭選型本工程由于本工程工期緊，邊環(huán)境影響要求高，為確保絕對頂管工程及邊建筑物的安全，我公司根據(jù)以住施工經(jīng)驗，決定采用宏宇機械有限

2、公司生3二產(chǎn)的NPD DN1200型具有破碎功能的平板刀泥水平衡頂管掘進機進行頂其基本原理是主軸偏心回轉(zhuǎn)運動而破碎的泥水平衡頂管機，其刀盤的正面,開口比較大，便于大塊的卵等能進入頂管機，刀盤正面上下兩個泥土和塊的 進口，其開口的面積約占頂管機全斷面的 15%20%。刀盤由設(shè)在主軸左右兩側(cè)的電動機驅(qū)動。電動機是通過行星減速器帶動 小齒輪，然后再帶動設(shè)在中心的大齒輪。大齒輪與主軸及軋輥聯(lián)接成一體。 主軸的左端安裝有刀盤。這樣，只要刀盤驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，刀盤也就轉(zhuǎn)動，同 時軋輥也轉(zhuǎn)動。在掘進機工作時，刀盤在一邊旋轉(zhuǎn)切削土砂的同時還一邊作 偏心運動把塊軋碎。被軋碎的塊只有比泥土倉與泥水倉聯(lián)接的間隙小才能進

3、 入掘進機的泥水倉，然后從排泥管中被排出。另外，由于刀盤運動過程中，泥土倉和泥水倉中的間隙也不斷地由最小變 到最大這樣循環(huán)變化著，因此，它除了有軋碎小塊頭的功能以外還始終能保 證進水泵的泥水能通過此間隙到達泥土倉中，從而保證了掘進機不僅在砂土 中，即使在粘土中也能正常工作。一般情況下，刀盤每分鐘旋轉(zhuǎn)2-3轉(zhuǎn)，每當(dāng)?shù)侗P旋轉(zhuǎn)一圈時，偏心的軋碎 動作達2023次。由于本機有以上這些特殊的構(gòu)造，因此它的破碎能力是所 有具有破碎功能的掘進機中最大的，破碎的最大粒徑可達掘進機口徑的 40%45%之間，破碎的卵強度可達200Mpa。本掘進機的優(yōu)點是：特點：A、頂管機、主千斤頂、泥水循環(huán)系統(tǒng)和泥水分離裝置(

4、DESANDMAN ) 成套化。B、帶錐形破碎機的條幅刀盤，能破碎小于外徑 30%，一軸強度196Mpa(2000 kg/cm2 )的礫。C、該機能適用各種土壤條件，如粘質(zhì)土、砂土、砂礫混合卵土和軟巖上。D、 使用安裝在軌道上的主頂油缸。一次頂進長度超過100m。E、該機由一人在地面遙控操縱即可。F、可在控制臺上進行電視監(jiān)測及向控制，精度高。帶有ISEKI專利的RSG雙光靶向控制系統(tǒng)，有經(jīng)驗的操作人員可以將向誤差控制在10mm之！G、使用主千斤頂不間斷便可單獨頂進一節(jié)管子。H、泥水分離裝置 DESANDMAN 是一種密封性好，操作靈活的分離系 統(tǒng)，且能節(jié)省安裝空間。此機型在現(xiàn)今使用較廣，我們有

5、著成功施工經(jīng)驗、技術(shù)成熟、可靠，對 土層擾動少的特點。偏心破碎泥水平衡頂管掘進機是根據(jù)含水量較高的沙礫 土而專門設(shè)計的。因此特別適應(yīng)本工地基頂管的施工。1.2、平面布置、井布置及管布置在工作井圍實行全封閉隔離施工并布置以下必要的設(shè)施，地面指揮監(jiān)測 中心、操作室、倉庫、配電間等。布局要合理，環(huán)境整潔、衛(wèi)生，并有專職 人員進行管理?，F(xiàn)場布置采用25t汽吊，設(shè)備進場時，采用25t汽車吊車。管道頂進時，起 吊設(shè)備采用采用25t汽車吊車。井布置工作井井布置主要是后靠背、導(dǎo)軌、主頂油缸、油泵動力站、鋼制扶梯1.3、出土案泥水平衡式頂管的出土采用全自動的泥水輸送式，被挖掘的土通過在機艙的攪拌和泥水形成泥漿，

6、然后由泥漿泵抽出，高速排土。在沉井上部砌1 只沉淀池。沉淀的余土外運需按文明施工要求和渣土處理辦法，運到永久堆 土點，不得污染沿途道路環(huán)境。1.4、頂力計算頂管受力計算頂力計算 推力的計算：管徑1200mm F=F1十F2 其中 F總推力 Fl 一迎面阻力F2頂進阻力F1 = PS = P Xn>D2/4（D管外徑1.4m P控制土壓力） P = K0 Xy H0 式中K0靜止土 壓力系數(shù)，一般取 0.55 H0地面至掘進機中心的厚度，取最大值 7m 丫 土的濕重量，取 1.9t/m3 P = 0.55 X1.9 X7 = 7.315t/m2F1 =F2=nD Xf XL 式中 fPS=

7、 PXnX2/4=7.315 X3.14 X1.4/4 = 8.04t管外表面平均(根據(jù)頂進距離平均淤泥土)綜合摩阻力，取0.8t/m2 D管外徑 1.4m L頂距，80m F2 = 3.14 X1.4 X0.8 X80 = 281.344t。 因此， 總推力F=8.04+281.344 = 289.384t。根據(jù)總推力、工作井所能承受的最大 頂力及管材軸向允推力比較后，取最小值作為油缸的總推力。工作井設(shè)計允承受的最大頂力為500t，管材軸向允推力 500t，主頂油缸選用2臺250t(2500KN)級油缸。每只油缸頂力控制在 200t以下，這可以通過油泵壓 力來控制，千斤頂總推力300t之。因

8、此我們需無增加額外的頂進系統(tǒng)可滿足 要求。1.5、出洞案為防止出洞口及頂進過程中泥水壓力過大涌入工作井，在洞口預(yù)先安裝 一個單法蘭穿墻鋼套管，用于安裝橡膠止水圈及止水封板。由于頂進距離長, 造成管材表面防腐層磨損、因此，我們在洞口里側(cè)增加一道橡膠止水圈，當(dāng) 需更換外部橡膠止水法蘭時，洞口部的橡膠止水圈可防止地下水進入井。1.6、測量以及設(shè)備安裝測量的法(1) 、通視條件下的測量使用交匯法引工作井及接收井預(yù)留洞口中 心至各自的井壁。置經(jīng)緯儀至 A點，后視B點，作BA直線的延長線，并在 工作井后部定出一點C。保證C、A、B在一條軸線上，置經(jīng)緯儀在 C點上， 后視A點，在工作井井壁上定出一點 A，置

9、激光經(jīng)緯儀基座于井下 D點， 并抄平固定激光經(jīng)緯儀架，置經(jīng)緯儀于 A點，后視B點，在激光經(jīng)緯儀器架 上定出D點，D點同A，A，B點在豎直向上成一直線，安裝激光經(jīng)緯儀于 儀器架上，對中D點，后視A，點，依設(shè)計軸線打好角度，既可定出軸線。(2) 、不通視條件下的測量2.1引出A、B兩點后可根據(jù)導(dǎo)線法以及平移法定出 C、D、A ,，其余步 驟同通視條件下測量定位。2.2后靠背導(dǎo)軌及后頂?shù)陌惭b軸線確定后先安放后靠背，后靠背后部距離井壁100200mm，調(diào)整后靠背前后以及左右向，應(yīng)盡量保證后靠背的中心于軸線相重合，調(diào)整法見圖：在軸線定好后既可安裝導(dǎo)軌以及后頂，先根據(jù)導(dǎo)軌本身的尺寸計算出導(dǎo)軌頂面至軸線的高

10、差h，至水平儀于井下，在井四作出 46個臨水點，保證軸線標(biāo)高-臨水點高程二h，安放導(dǎo)軌時可用線繩在相對的兩個臨水點拉出一 條直線，使導(dǎo)軌頂輕觸于線繩既可，然后根據(jù)軸線調(diào)整導(dǎo)軌軸線在豎直向上 于已知軸線的豎直投影線重合，導(dǎo)軌軸線向調(diào)整好后再精調(diào)導(dǎo)軌的高程，最 后支撐導(dǎo)軌至井壁上。引軸線至井底前后兩側(cè) A、B兩點，分中后靠背，在后靠背上作一分中點 C,開始放置后靠背時盡量使 C點在AB的延長線上，此值可肉眼鑒定，誤差 不應(yīng)大于10cm，在后靠背邊緣定出任意等高兩點 D、D,，測量AD和A D， 的距離，只需保證AD的距離約等于A D，的距離既可，誤差不應(yīng)大于3cm， 導(dǎo)軌左右向確定后既固定下面兩側(cè)

11、各一點，后使用線墜調(diào)整前后向既可，最 后根據(jù)實際情況填塞C15-C30的混凝土至井壁到后靠背的間隙，后頂?shù)陌惭b 在后靠背的安裝完畢后進行，抄平后頂后只要保證所以千斤頂后平面貼實后 靠背既可固定。導(dǎo)軌安裝完畢后需在預(yù)留洞口安裝副導(dǎo)軌，副導(dǎo)軌的軸線以及高程均要與主導(dǎo)軌保持一至，此副導(dǎo)軌用于防止機頭進洞后低頭，見下圖：增高裝置可根據(jù)機頭重量以及增高量選擇枕木，鋼支架或砼墊層洞口止水裝置的安裝，應(yīng)保證除止水圈外最小直徑大于進洞物最大直徑 的8cm，防止受到進洞物的剪切而失去止水效果，位置確定后可用水泥砂漿 封堵與井壁形成的間隙，防止從間隙處漏水、漏漿。1 . 7.泥水系統(tǒng)的安裝泥漿池應(yīng)盡量靠近工作井邊

12、，可采用并聯(lián)法，見圖：1泥漿池盡量靠近工作井邊，可以減少排泥管路過長而且產(chǎn)生的管路摩阻 力，沉箱的配置可沉淀塊狀物，防止塊狀物直接進入排泥泵引起排泥泵堵塞 和損壞。注漿系統(tǒng)應(yīng)盡量使用螺桿泵以減少脈動現(xiàn)象，漿液應(yīng)保證攪拌均勻，系 統(tǒng)應(yīng)配置減壓系統(tǒng)，在泵出品處 1米外以及機頭注漿處各安裝一只隔膜式壓 力表。1 . 8 .頂進開始調(diào)試階段以及土體取樣：頂管下井前應(yīng)作一次安裝調(diào)試，油管安裝先應(yīng)清洗，防止灰塵等污物進 入油管，電路系統(tǒng)應(yīng)保持干燥，機頭運轉(zhuǎn)調(diào)試各部分動作正常，液壓系統(tǒng)無 泄漏。機頭下井后刀盤應(yīng)離門1米左右，放置平穩(wěn)后重測導(dǎo)軌標(biāo)高，高程誤差 不超過5mm，既可開始鑿除磚封門，磚封門應(yīng)盡量鑿除

13、干凈，不要遺留塊狀 物，同時可進行土體取樣工作，使用100 , L=500mm 的兩根鋼管在洞口上 下部各取長400mm 的土樣，取樣工作完成后隨既頂機頭，使機頭刀盤貼住 前土體。機頭屬于刀盤不可伸縮型，土壓力表所顯示的土壓力為泥倉土壓，顯示 的土壓力與實際頂進的土壓力存在一個壓力差 P,此值一般取15-30T，由 于進泥口是衡定的，TCZ機頭的土壓控制主要通過頂速來調(diào)節(jié)，每次初頂時 先調(diào)節(jié)好送水壓力，然后打開機止水閥，轉(zhuǎn)動刀盤，關(guān)閉機旁道，待流量達 到額定值的80%時既可開始頂進，送水壓力可通過機壓力調(diào)節(jié)既可完成。、頂進過程中的向控制由于機頭本身所具有的向誘導(dǎo)裝置，糾偏操作就變的簡單易行了，

14、操作 員只要通過糾偏動作，始終保證激光點在二號光耙的中心既可。測量與向控制要點(1) 有格的放樣復(fù)核制度，并做好原始記錄。頂進前必須遵守格的放樣復(fù) 測制度，堅持三級復(fù)測：施工組測量員-項目管理部-監(jiān)理工程師，確保測 量萬無一失。(2) 布設(shè)在工作井后的儀座必須避免頂進時移位和變形，必須定時復(fù)測并及時調(diào)整。(3) 頂進糾偏必須勤測量、多微調(diào)，糾偏角度應(yīng)保持在10 '20 '不得大于0.5 °。并設(shè)置偏差警戒線。(4) 初始推進階段，向主要是主頂油缸控制，因此，一面要減慢主頂推進 速度，另一面要不斷調(diào)整油缸編組和機頭糾偏。(5) 開始頂進前必須制定坡度計劃，對每一米、每節(jié)

15、管的位置、標(biāo)高需事 先計算，確保頂進時正確，以最終符合設(shè)計坡度要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為原則。1.9、頂管動力、照明配套、頂管動力配套DN1000 (一套)以下設(shè)備不是同時啟動序號設(shè)備名稱數(shù)量總功率(kw / h)1刀盤電機2302輸送泵電機2373糾偏油泵電機134液壓系統(tǒng)電機2305注槳電機1156槳液攪拌機1117電焊機2228排水泵2159合計163動力電線設(shè)置：管設(shè)置一二路電纜，按其配套動力負(fù)載功率，選擇電纜 規(guī)格，供電采用TNS式，三相五線制移動電線裝接。1.10 .管接口質(zhì)量控制本工程所用管材為國標(biāo)F鋼承口三級鋼筋混凝土管，管材受力性能好，接頭采用止水橡膠圈柔性接口工藝，穩(wěn)定性高接口處止水

16、密封性能 好。選用優(yōu)良管材并處理好管子接口頂管施工是十分重要的。要按有關(guān)規(guī)對管材作現(xiàn)場檢查驗收，如發(fā)現(xiàn)不合格品堅決予以退回。管材供應(yīng)在頂進過程中，管材的供應(yīng)是非常重要的，如果供應(yīng)不及時造成頂進停 止，后果是非常重的，由于機頭重量一般較大，長時間的滯留會造成機頭沉 降，使軸線發(fā)生偏差；或已頂好的管子和圍土體固結(jié)，使得摩阻力增大。因 此，在開始頂進前，需指定詳細(xì)全的供應(yīng)計劃，現(xiàn)場應(yīng)備有足夠余量。、設(shè)備維修及保養(yǎng)在本工程項進過程中，特別需要對掘進機進行維修和保養(yǎng)，使掘進機始 終處于優(yōu)良的使用狀態(tài)，從而順利完成本工程實施。1.11液壓系統(tǒng)當(dāng)液化油出現(xiàn)乳化時，說明液壓油己重氧化，應(yīng)予以更換，更換液壓油

17、之前須把油箱清洗干凈。加油必須用精濾車過濾后可加入。另外，一旦發(fā)現(xiàn) 油管老化應(yīng)予以更換。電氣系統(tǒng)電氣系統(tǒng)應(yīng)保持干燥，保持指示燈及各儀表正常。1.12糾偏系統(tǒng)糾偏系統(tǒng)要經(jīng)常檢查是否漏油、油液質(zhì)量、油壓情況，如發(fā)現(xiàn)不正常情 況及時更換。2.1、注漿減磨頂管的推力就是頂管過程管道受的阻力，包括機頭切土正壓力、管壁摩擦 阻及管外壁氣水壓力。管外壁正壓力與土層密實度、土層含水量有關(guān)。根據(jù)有關(guān)工程統(tǒng)計資料，軟土層一般為20-30t/m 2，硬土層通常在20-60t/m 2。大于40t/m 2時表明土 質(zhì)較好。Fi=S i XKiFi-頂管正阻力Si-頂管正面積(m2)Ki-頂管正阻力系數(shù)(t/m 2)Fi

18、=S i XKi=兀r2 xki管磨擦阻力：管壁與土間磨擦系數(shù)及土壓力大小有關(guān)。根據(jù)有關(guān)工程統(tǒng) 計資料，管壁磨擦阻力一般在 0.1-0.5 t/m 2之間。F2=S 2 XK2其中F2頂管側(cè)磨擦力S2 頂管側(cè)面積(m2)K2 頂管側(cè)阻力系數(shù)(t/m 2)F2=S 2 XK2=兀DL Xk2為了減小頂壓進阻力，增大頂進力，并且為了防止出現(xiàn)塌，頂管過程中，應(yīng)采用在管壁與土壁的縫隙間注入觸變泥漿，形成泥漿護套，減少管壁與土 壁之間的摩擦力。泥漿在輸送和灌注過程中具有流動性、可泵性。a、觸變泥漿的材料觸變泥漿的主要成份是膨潤土、摻入堿和水配制而成。為了在頂進完畢后使觸變泥漿固結(jié)增強，可摻入灰膏。但為了

19、施工使用時 保持流動性，還必須摻入緩凝劑和塑化劑。b、觸變泥漿的拌合程序?qū)⒍康乃湃霐嚢韫?，并取其中的一部分水來溶化堿；3.1頂進測量控制初始頂進后500mm，頂進測量開始，測量儀器使用經(jīng)緯儀，每頂進 300mm做一次中心、高程記錄，并及時向技術(shù)負(fù)責(zé)人匯報，以便采取措施。 每次下管后對工作井中心線校測，同時人工測量機頭后第一管口、第二管口 中心、高程，與計算機中記錄數(shù)據(jù)對照，同時繪制機頭、第一節(jié)管、第二節(jié) 管中心、高程測繪曲線，作為糾偏案的依據(jù)。管道糾偏 本工程使用的頂管機帶自動糾偏功能，糾偏原理是：經(jīng)緯 儀發(fā)出不可見光，至V機頭中心光靶，光靶把偏移反應(yīng)到控制臺，控制臺控制 糾偏千斤頂工作。經(jīng)緯儀測量高程、中心誤差百萬分之二，頂管機糾偏誤差 2cm之間。就頂管機本身而言，高程、中心控制在士 30mm是沒問題的四、安全措施頂管施工中，應(yīng)遵照、省市頒發(fā)的有關(guān)安全操作規(guī)程，及施工用電、機械設(shè)備安全