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段泥水平衡式頂管施工方編制人： 湯侃審核人： 張小兵編制單位：長沙市市政工程有限責(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日二、工藝流程 三、施工方案1.1 、機頭選型本工程由于本工程工期緊，周邊環(huán)境影響要求高，為確保絕對頂管工程 及周邊建筑物的安全，我公司根據(jù)以住施工經(jīng)驗，

2、決定采用鎮(zhèn)江宏宇機械有 限公司生產(chǎn)的NP9 DN1200型具有破碎功能的平板刀泥水平衡頂管掘進機 進行頂管施工作業(yè)。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，便于大塊的卵石等能進入頂管機內(nèi)，刀盤正面上下兩個泥土和 石塊的進口，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 偏心運動把石塊軋碎

3、。被軋碎的石塊只有比泥土倉內(nèi)與泥水倉聯(lián)接的間隙小 才能進入掘進機的泥水倉，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，它除了有軋碎小塊石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?shù)侗P旋轉(zhuǎn)一圈時， 偏心的軋碎 動作達 20-23 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，破碎的卵石強度可達 200M

4、pa。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（DESANDM）成套化。?B、帶錐形破碎機的條幅刀盤，能破碎小于外徑30% 軸強度196MP&2000kg/cm2）的礫石。C、該機能適用各種土壤條件，如粘質(zhì)土、砂土、砂礫混合卵石土和軟巖上。D使用安裝在軌道上的主頂油缸。一次頂進長度超過100mE、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)測及方向控制，精度高。帶有 ISEKI專利的RSG雙光靶方向控制系統(tǒng)，有經(jīng)驗的操作人員可以將方向誤差控制在10mm之內(nèi)！?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 DESANDMA是 一

5、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、井內(nèi)布置及管內(nèi)布置?在工作井范圍內(nèi)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。 ?現(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。井內(nèi)布置 ?工作井井內(nèi)布置主要是后靠背、導(dǎo)軌、主頂油缸、油泵

6、動力站、鋼制 扶梯等。1.3 、出土方案? 泥水平衡式頂管的出土采用全自動的泥水輸送方式，被挖掘的土通 過在機艙內(nèi)的攪拌和泥水形成泥漿，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= PXnX D2/4 （D 管外徑1.4m P 控制土壓力） P= KOXyX HO 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，

7、取最大值7m 丫一土的濕重量，取 1.9t/m3 P = 0.55 X 1.9 X 7= 7.315t/m2 F1 = PS =PXnX D2/4=7.315 X 3.14 X 1.4/4 = 8.04t F2 =n DX f X L 式中 f 取 0.8t/m2 D管外表面平均（根據(jù)頂進距離平均淤泥土）綜合摩阻力， 管外徑 1.4m L 頂距，80m F2 = 3.14 x 1.4 x 0.8 x 80= 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許推力比較后，取最小值作為油缸的總推力。工作井設(shè) 計

8、允許承受的最大頂力為500t，管材軸向允許推力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 之內(nèi)。因此我們需無增加額外的頂進系統(tǒng)方可滿 足要求。?1.5、出洞方案為防止出洞口及頂進過程中泥水壓力過大涌入工作井內(nèi)，在洞口內(nèi)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，當需更換外部橡膠止水法蘭時，洞口內(nèi)部的橡膠止水圈可防止地下水進 入井內(nèi)。1.6 、測量以及設(shè)備安裝測量的方法(2)、不通視條件下的

9、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方向， 應(yīng)盡量保證后靠背的中心于軸線相重合， 調(diào)整方法見圖：?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) 軌頂面至軸線的高差h,至水平儀于井下，在井四周作出46個臨水點，保證 軸線標高-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)軌軸線在豎直方向 上于已知軸線的豎直投影線重合,導(dǎo)軌軸線方向調(diào)整好后再精調(diào)導(dǎo)軌

10、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) 軌左右方向確定后既固定下面兩側(cè)各一點，后使用線墜調(diào)整前后方向既可， 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，后方頂?shù)?安裝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)留洞口內(nèi)安裝副導(dǎo)軌,副導(dǎo)軌

11、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。17泥水系統(tǒng)的安裝 泥漿池應(yīng)盡量靠近工作井邊，可采用并聯(lián)法，見圖：?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，沉石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

12、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。18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)離開封門 1 米左右，放置平穩(wěn)后重測導(dǎo)軌標高，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400mml的土樣，取樣工作完成后隨既頂機頭，使機頭刀盤貼住前 方土體。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

13、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,然后打開機內(nèi)止水閥,轉(zhuǎn)動刀盤,關(guān)閉機內(nèi)旁道,待流量達 到額定值的 80%時既可開始頂進,送水壓力可通過機內(nèi)壓力調(diào)節(jié)既可完成。由于機頭本身所具有的方向誘導(dǎo)裝置,糾偏操作就變的簡單易行了,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方向控制要點? (1)有嚴格的放樣復(fù)核制度，并做好原始記錄。頂進前必須遵守嚴格的 放樣復(fù)測制度，堅持三級復(fù)測：施工組測量員T項目管理部T監(jiān)理工程師， 確保測量萬無一失。? (2)布設(shè)在工作井后

14、方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，方向主要是主頂油缸控制，因此，一方面要減慢主 頂推進速度，另一方面要不斷調(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)管的位置、標高需 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)量標準為原則。1.9、頂管動力、照明配套序號設(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

15、液攪拌機1117電焊機2228排水泵215動力電9合計?163線設(shè)置:管內(nèi)設(shè)置一二路電纜，按其配套動力負載功率，選擇電纜規(guī)格，供電米用TNS方式，三相五線制移動電線裝接。1.10 .管接口質(zhì)量控制1.10.1 ?本工程所用管材為國標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)定性高接口處止水密封性 能好。1.10.2 ?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)范對管材作現(xiàn)場檢查驗收，如發(fā)現(xiàn)不合格品堅決予以退回。1.10.3 ?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，后果是非常嚴重的，由于機頭重量一般較大

16、，長時間的滯留會造成機頭 沉降，使軸線發(fā)生偏差；或已頂好的管子和周圍土體固結(jié)，使得摩阻力增大。 因此，在開始頂進前，需指定詳細周全的供應(yīng)計劃，現(xiàn)場應(yīng)備有足夠余量。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)當液化油出現(xiàn)乳化時，說明液壓油己嚴重氧化，應(yīng)予以更換，更換液壓 油之前須把油箱內(nèi)清洗干凈。加油必須用精濾車過濾后方可加入。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

17、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 x KiF1 頂管正阻力 (t)Si 頂管正面積 (m2)Ki 頂管正阻力系數(shù) (t/m 2)Fi=S x Ki= n r2x ki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.i-0.5 t/m 2之間。F2=S2x K2其中F2頂管側(cè)磨擦力S2頂

18、管側(cè)面積(m2)K2頂管側(cè)阻力系數(shù)(t/m 2)F2=S2X K2= n DLX k2為了減小頂壓進阻力，增大頂進力，并且為了防止出現(xiàn)塌方， 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， 可摻入石灰膏。 但為了施工使用 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湃霐嚢韫迌?nèi)，并取其中的一部分水來溶化堿；3.1 頂進測量控制3.1.1 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，作為糾偏方案的依據(jù)。四、安全措施頂管施工中，應(yīng)遵照國家、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)備安全規(guī)程，建立完善的安全保證體系，加強施工中的安全檢查，發(fā) 現(xiàn)隱患及時排查，確保作