泥水平衡頂管施工工法

1、泥水平衡頂管施工工法工藝原理泥水平衡頂管機(jī)工作原理泥水平衡頂管機(jī)施工以泥水平衡原理為基本，通過改變泥水倉的送、排泥水量和頂進(jìn)速度來控制排土量，使泥水倉內(nèi)的泥水壓力值穩(wěn)定并控制在所設(shè)定的范圍之內(nèi)，從而達(dá)到開挖面的穩(wěn)定。泥水平衡功能泥水平衡輸送系統(tǒng)有兩項主要功能，一是通過泥水來平衡頂管機(jī)施工時土體和地下水對其產(chǎn)生的壓力，穩(wěn)定開挖面，其二是將刀盤切削下來的土體在泥水倉內(nèi)進(jìn)行混合后，將其由經(jīng)過泥水管路輸送到地面。圖1中右側(cè)為泥水平衡頂管機(jī)。正常頂進(jìn)過程，MV1閥、MV2閥打開，MV3閥關(guān)閉。泥水由泵經(jīng)送泥管送入，與進(jìn)入泥水倉的切削土混合后，通過排泥泵經(jīng)排泥管送至地面。同時送入的泥水需在泥水倉內(nèi)建立一定

2、的泥水壓力，此壓力需比頂管機(jī)處的土層的地下水壓力高P，通常為0.0150.02MPa。頂管機(jī)上部的泥水平衡壓力是P，底部的泥水平衡壓力是P。如果設(shè)Y為清水比重，Y為泥水比重，則有如下關(guān)系5W式：P=yXh1W2P=yX（h+h）2W2P=yXh3WlP=yX（h+h）W1P=P+yXh=YX（h+h）+YXhTOC o 1-5 h z4W13圖1?泥水平衡原理?P-頂管機(jī)頂部的地下水壓力，P-頂管機(jī)頂部的泥水壓力，P-基準(zhǔn)面上的地下水123壓力，P-基準(zhǔn)面上地下水壓力P+Ap的水壓力，P-頂管機(jī)內(nèi)泥水壓力與地下水壓力435相加的壓力。泥水平衡頂管機(jī)通常在DEBC梯形壓力區(qū)域內(nèi)工作。在設(shè)定泥水控

3、制壓力時，取泥水倉頂部和底部壓力和平均值，即：泥水控制原理泥水平衡控制運用調(diào)節(jié)器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速和控制閥開度）與被控制對象構(gòu)成閉環(huán)負(fù)反饋。根據(jù)被控參數(shù)的測量值與給定值之間的偏差，PID調(diào)節(jié)規(guī)律，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，以達(dá)到泥水平衡控制目的。在停上掘進(jìn)狀態(tài)，用切口泥水壓調(diào)節(jié)器控制CV閥開度或P泵轉(zhuǎn)速，使切口水壓達(dá)H到設(shè)定值。在“旁路”狀態(tài)，切口水壓調(diào)節(jié)器根據(jù)控制P泵的轉(zhuǎn)速，使送泥水壓達(dá)到設(shè)定1值。在掘進(jìn)狀態(tài)，切口水壓調(diào)節(jié)器根據(jù)測得的切口水壓與設(shè)定值進(jìn)行比較，如果泥水倉壓力大于設(shè)定值，則切口水壓調(diào)節(jié)器輸出值降低，P泵轉(zhuǎn)速下降，進(jìn)入泥水倉的送1泥水量減少，使泥水倉壓力降低，反之亦然。同時切口水

4、壓調(diào)節(jié)器與送泥水壓調(diào)節(jié)器的輸出值互為跟蹤，是解決過渡狀態(tài)轉(zhuǎn)換的擾動，一旦轉(zhuǎn)換完成，切口水壓調(diào)節(jié)器屏蔽跟蹤信號，送泥水壓調(diào)節(jié)器僅起信號傳送作用。在掘進(jìn)狀態(tài)，排泥水密度的變化將導(dǎo)致排泥水流量的變化，這種變化會增加切口水壓調(diào)節(jié)器的泥水平衡控制負(fù)擔(dān)。因此，由排泥水流量調(diào)節(jié)器穩(wěn)定排泥水流量，起到間接控制泥水平衡的作用。排泥水流量調(diào)節(jié)器控制P泵的轉(zhuǎn)速，使排泥水流量達(dá)到設(shè)2定值。四、工藝流程及操作要點置經(jīng)緯儀在C點上，后視A點，在工作坑井壁上定出一點A,置激光經(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點在豎直方向上成一直線，安裝激光經(jīng)

5、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。不通視條件下的測量引出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.工作坑作法主工作坑外側(cè)做雙排水泥攪拌樁止水帷幕，防止因排除地下水而形成的沉降。水泥攪拌樁樁長12m，樁徑70cm，咬合20cm，咬合形成止水帷幕。后背采用密排36#工字鋼樁，樁長12m。其它三側(cè)采用36#工字鋼打間隔樁，樁與樁間隔0.8m。工作坑采用人機(jī)配合開挖，工作坑內(nèi)用36#工字鋼橫向焊二道支撐框架，每道支撐由兩根工字鋼組成，四角用36#工字鋼與框架焊牢，以確保工作坑支撐牢固。挖至1m做第一道支撐框架，挖至管頂上40

6、cm做第二道支撐框架。主工作坑基礎(chǔ)做法：底板澆筑C10混凝土，厚100mm,基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋鐵板，規(guī)格：20cmX30cm，共16塊，其上焊接滑道。副坑外側(cè)打雙排水泥攪拌樁止水帷幕，內(nèi)側(cè)采用36#工字鋼打間隔樁，樁與樁間隔0.8m。工作坑加固做法同主坑。工作坑采用人機(jī)配合開挖，工作坑內(nèi)用36#工字鋼焊二道支撐框架，四角用36#工字鋼與框架焊牢，以確保工作坑支撐牢固(見示意圖一)。挖至1m做第一道支撐框架，挖至管頂上40cm做第二道支撐框架，決不允許超挖后作框架。示意圖一(4)主、副工作坑排水措施工作坑內(nèi)對角設(shè)直徑0.5m、深1m集水井兩座，井內(nèi)設(shè)水泵抽水，坑內(nèi)四周設(shè)30cmX30cm排水溝，1%坡度

7、流向集水井。(5)工作坑尺寸計算工作坑寬：W=D+(2.43.2)mD：被頂進(jìn)管子外徑（m）工作坑長：L二L+L+L+L+L12345L：管子頂進(jìn)后，尾端壓在導(dǎo)軌上的最小長度，混凝土管一般取0.3m1L：每節(jié)管子的長度（m）2L:出土工作間隙，根據(jù)出土工具確定，一般為1.01.5m3L：千斤頂長度4L：后背所占工作坑厚度53.洞口密封止水頂管過程中，無論是管子從工作坑中出洞還是在接收坑中進(jìn)洞，管子與洞口之間都必須留有一定的間隙。此間隙如果不把它封住，地下水和泥砂就會從該間隙中流到工作坑內(nèi)，會造成洞口上部地表的塌陷，甚至?xí)斐墒鹿?，殃及周圍的建筑物和地下管線的安全。因此，頂管過程中洞口止水是一個

8、不容忽視的環(huán)節(jié)，必須認(rèn)真、仔細(xì)地做好此項工作。工作坑中，首先在管子頂進(jìn)前方的坑內(nèi)，澆注一道前止水墻，墻體可由級配較高的素混凝土構(gòu)成，其寬度為2.05.0m，厚度約為0.30.5m，高度約為1.54.5m。然后再在前止水墻的預(yù)留孔內(nèi)安裝橡膠止水圈。洞口止水圈的構(gòu)造是由混凝土前止水墻、預(yù)埋螺栓、鋼壓環(huán)及橡膠圈組成。4.后靠墻在工作坑內(nèi)，后坐墻是承受和傳遞全部頂力的基礎(chǔ)，必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，并有足夠的安全度。后靠墻內(nèi)配（P14120雙向鋼筋，砼標(biāo)號為C25,待砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的75%方可頂進(jìn)。后背墻的受力分析、潮濕程度0VSrW0.50.5SrW0.80.8lOOm100LWlOOmDW15

9、00+30,-40每2管底D1500+40,-50節(jié)1水準(zhǔn)儀檢測高程L100mDW1500+40,-60管D1500+60,-803相臨管錯口鋼筋混凝土管20鋼尺檢查注：（1）表中L為管道頂進(jìn)距離，以兩井軸線距離計算；2）表中D為管道內(nèi)徑；3）、特殊情況下采用對頂工藝時，對頂兩端錯口不大于50mm頂管工作坑允許偏差和檢驗方法序號項目允許偏差（mm）檢驗頻率檢驗方法范圍頻率1混凝土抗壓強(qiáng)度符合設(shè)計要求按附錄B的規(guī)定檢驗2中線位移15每座2經(jīng)緯儀檢測或掛中心線鋼尺檢查3后背垂直度1%H1垂直與鋼尺檢查水平線與中線偏差1%H4導(dǎo)軌高程+3.,0水準(zhǔn)儀檢測中線位移3經(jīng)緯儀檢測注：表中H為后背的垂直高度

10、，L為后背水平長度八、安全措施（一）施工人員組織施工人員包括推進(jìn)三個班輪轉(zhuǎn)，另設(shè)地面、機(jī)電維修各一個班見表1、表2。執(zhí)行十二、十二制度，每天保證頂管設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，做到均衡施工。頂進(jìn)施工班人員?表1?序號岡位工種人數(shù)1中央控制室機(jī)修工12管節(jié)拼裝土建工23潤滑泥漿拌制普工24機(jī)械維修機(jī)修工15測？量測量工16電器維修電？工17吊車司機(jī)吊車工18井口吊運起重工19涂料制作普？工2機(jī)電維修人員?表2序號岡位工種人數(shù)1維修機(jī)修工12維修電焊工13維修電？工1二）安全注意事項嚴(yán)格遵照國家頒發(fā)的建筑安裝工程安全技術(shù)規(guī)程和天津市市政工程對施工現(xiàn)場安全的有關(guān)規(guī)定；2頂管機(jī)及管道內(nèi)照明用電應(yīng)使用安全電壓；動力電纜轉(zhuǎn)換接插前，要先切斷電源，后拔出插頭；4混凝土管吊運時，管下嚴(yán)禁站人；5.管道內(nèi)的電力電纜、控制電纜應(yīng)懸掛固定，嚴(yán)禁隨地鋪設(shè)；外部照明要充足，安放高度不得低于3m；在吊車行走路線上不得