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(xiàng)目黑水段治理工程六標(biāo)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(zhǎng)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(xiàng)目黑水段治理工程六標(biāo)段項(xiàng)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(xiàng)目（黑水段治理工程六標(biāo)段）2、工程地點(diǎn)：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(jī)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(duì)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(yàn)，

2、決定采用鎮(zhèn)江宏宇機(jī)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(jìn)機(jī) 進(jìn)行頂管施工作業(yè)。其基本原理是主軸偏心回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而破碎的泥水平衡頂管機(jī)， 其刀盤(pán)的正面， 開(kāi)口比較大，便于大塊的卵石等能進(jìn)入頂管機(jī)內(nèi)，刀盤(pán)正面上下兩個(gè)泥土和 石塊的進(jìn)口，其開(kāi)口的面積約占頂管機(jī)全斷面的 15%- 20%刀盤(pán)由設(shè)在主軸左右兩側(cè)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)是通過(guò)行星減速器帶動(dòng) 小齒輪，然后再帶動(dòng)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(pán)。這樣，只要刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，刀盤(pán)也就轉(zhuǎn)動(dòng)，同 時(shí)軋輥也轉(zhuǎn)動(dòng)。在掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)，刀盤(pán)在一邊旋轉(zhuǎn)切削土砂的同時(shí)還一邊作 偏心運(yùn)動(dòng)把石塊軋碎

3、。被軋碎的石塊只有比泥土倉(cāng)內(nèi)與泥水倉(cāng)聯(lián)接的間隙小 才能進(jìn)入掘進(jìn)機(jī)的泥水倉(cāng)，然后從排泥管中被排出。另外，由于刀盤(pán)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，泥土倉(cāng)和泥水倉(cāng)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(jìn)水泵的泥水能通過(guò)此間隙到達(dá)泥土倉(cāng)中，從而保證了掘進(jìn)機(jī)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(pán)每分鐘旋轉(zhuǎn) 2-3 轉(zhuǎn)，每當(dāng)?shù)侗P(pán)旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)， 偏心的軋碎 動(dòng)作達(dá) 20-23 次。由于本機(jī)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(jìn)機(jī)中最大的， 破碎的最大粒徑可達(dá)掘進(jìn)機(jī)口徑的 40%- 45%之間，破碎的卵石強(qiáng)度可達(dá) 200M

4、pa。本掘進(jìn)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：特點(diǎn)：?A、頂管機(jī)、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(jī)的條幅刀盤(pán)，能破碎小于外徑30% 軸強(qiáng)度196MP&2000kg/cm2）的礫石。C、該機(jī)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(jìn)長(zhǎng)度超過(guò)100mE、該機(jī)由一人在地面遙控操縱即可。F、可在控制臺(tái)上進(jìn)行電視監(jiān)測(cè)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(yàn)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(dú)頂進(jìn)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(jī)型在現(xiàn)今使用較廣，我們有著成功施工經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)成熟、可靠，對(duì) 土層擾動(dòng)少的特點(diǎn)。偏心破碎泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)是根據(jù)含水量較高的沙礫 土而專門設(shè)計(jì)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(shí)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(cè)中心、操作室、倉(cāng)庫(kù)、配電間等。布局要合理，環(huán)境整潔、衛(wèi)生，并有 專職人員進(jìn)行管理。 ?現(xiàn)場(chǎng)布置采用 25t 汽吊，設(shè)備進(jìn)場(chǎng)時(shí)，采用 25t 汽車吊車。管道頂進(jìn)時(shí)，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(dòng)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(dòng)的泥水輸送方式，被挖掘的土通 過(guò)在機(jī)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(yùn)需按文明施工要求和渣土處理辦法，運(yùn) 到永久堆土點(diǎn)，不得污染沿途道路環(huán)境。1.4 、頂力計(jì)算?頂管受力計(jì)算頂力計(jì)算 推力的計(jì)算：管徑 1200mm F=F1 十 F2 其中 F 總推力 Fl 一迎面阻力 F2 頂進(jìn)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(jìn)機(jī)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(jìn)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(jì)

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(tái) 250t(2500KN) 級(jí)油缸。每只油缸頂力控制在 200t 以下，這可以通過(guò)油泵壓力 來(lái)控制，千斤頂總推力 300t 之內(nèi)。因此我們需無(wú)增加額外的頂進(jìn)系統(tǒng)方可滿 足要求。?1.5、出洞方案為防止出洞口及頂進(jìn)過(guò)程中泥水壓力過(guò)大涌入工作井內(nèi)，在洞口內(nèi)預(yù)先 安裝一個(gè)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(jìn)距 離長(zhǎng)，造成管材表面防腐層磨損、因此，我們?cè)诙纯诶飩?cè)增加一道橡膠止水 圈，當(dāng)需更換外部橡膠止水法蘭時(shí)，洞口內(nèi)部的橡膠止水圈可防止地下水進(jìn) 入井內(nèi)。1.6 、測(cè)量以及設(shè)備安裝測(cè)量的方法(2)、不通視條件下的

9、測(cè)量2.1引出A B兩點(diǎn)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(cè)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(jiàn)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(jì)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(gè)臨水點(diǎn)，保證 軸線標(biāo)高-臨水點(diǎn)高程二h，安放導(dǎo)軌時(shí)可用線繩在相對(duì)的兩個(gè)臨水點(diǎn)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(diǎn),分中后靠背,在后靠背上作一分中點(diǎn)C,開(kāi)始放置后靠背時(shí)盡量使 C點(diǎn)在AB的延長(zhǎng)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(diǎn) D D,，測(cè)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(diǎn)，后使用線墜調(diào)整前后方向既可， 最后根據(jù)實(shí)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(jìn)行,抄平后頂后只要保證所以千斤頂后平面貼 實(shí)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(jī)頭進(jìn)洞后低頭,見(jiàn)下圖： 增高裝置可根據(jù)機(jī)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(jìn)洞物最大直徑的8cm防止受到進(jìn)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(jiàn)圖：?泥漿池盡量靠近工作井邊，可以減少排泥管路過(guò)長(zhǎng)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(jìn)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(dòng)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(jī)頭注漿處各安裝一只隔膜式壓 力表。18頂進(jìn)開(kāi)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(jìn) 入油管，電路系統(tǒng)應(yīng)保持干燥，機(jī)頭運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試各部分動(dòng)作正常，液壓系統(tǒng)無(wú) 泄漏。機(jī)頭下井后刀盤(pán)應(yīng)離開(kāi)封門 1 米左右，放置平穩(wěn)后重測(cè)導(dǎo)軌標(biāo)高，高程誤差不超過(guò)5mm既可開(kāi)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(shí)可進(jìn)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(zhǎng)400mml的土樣，取樣工作完成后隨既頂機(jī)頭，使機(jī)頭刀盤(pán)貼住前 方土體。機(jī)頭屬于刀盤(pán)不可伸縮型,土壓力表所顯示的土壓力為泥倉(cāng)土壓,顯示的土壓

13、力與實(shí)際頂進(jìn)的土壓力存在一個(gè)壓力差 P,此值一般取15-30T,由于 進(jìn)泥口是衡定的，TCZ機(jī)頭的土壓控制主要通過(guò)頂速來(lái)調(diào)節(jié)， 每次初頂時(shí)先調(diào) 節(jié)好送水壓力,然后打開(kāi)機(jī)內(nèi)止水閥,轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤(pán),關(guān)閉機(jī)內(nèi)旁道,待流量達(dá) 到額定值的 80%時(shí)既可開(kāi)始頂進(jìn),送水壓力可通過(guò)機(jī)內(nèi)壓力調(diào)節(jié)既可完成。由于機(jī)頭本身所具有的方向誘導(dǎo)裝置,糾偏操作就變的簡(jiǎn)單易行了,操 作員只要通過(guò)糾偏動(dòng)作,始終保證激光點(diǎn)在二號(hào)光耙的中心既可測(cè)量與方向控制要點(diǎn)? (1)有嚴(yán)格的放樣復(fù)核制度，并做好原始記錄。頂進(jìn)前必須遵守嚴(yán)格的 放樣復(fù)測(cè)制度，堅(jiān)持三級(jí)復(fù)測(cè)：施工組測(cè)量員T項(xiàng)目管理部T監(jiān)理工程師， 確保測(cè)量萬(wàn)無(wú)一失。? (2)布設(shè)在工作井后

14、方的儀座必須避免頂進(jìn)時(shí)移位和變形，必須定時(shí)復(fù) 測(cè)并及時(shí)調(diào)整。?(3)頂進(jìn)糾偏必須勤測(cè)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(jìn)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(jìn)速度，另一方面要不斷調(diào)整油缸編組和機(jī)頭糾偏。? (5)開(kāi)始頂進(jìn)前必須制定坡度計(jì)劃，對(duì)每一米、每節(jié)管的位置、標(biāo)高需 事先計(jì)算，確保頂進(jìn)時(shí)正確，以最終符合設(shè)計(jì)坡度要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為原則。1.9、頂管動(dòng)力、照明配套序號(hào)設(shè)備名稱數(shù)量總功率(kw / h)1刀盤(pán)電機(jī)2302輸送泵電機(jī)2373糾偏油泵電機(jī)134液壓系統(tǒng)電機(jī)2305注槳電機(jī)1156槳

15、液攪拌機(jī)1117電焊機(jī)2228排水泵215動(dòng)力電9合計(jì)?163線設(shè)置:管內(nèi)設(shè)置一二路電纜，按其配套動(dòng)力負(fù)載功率，選擇電纜規(guī)格，供電米用TNS方式，三相五線制移動(dòng)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(guó)標(biāo)F鋼承口 三級(jí)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(duì)管材作現(xiàn)場(chǎng)檢查驗(yàn)收，如發(fā)現(xiàn)不合格品堅(jiān)決予以退回。1.10.3 ?管材供應(yīng)在頂進(jìn)過(guò)程中，管材的供應(yīng)是非常重要的，如果供應(yīng)不及時(shí)造成頂進(jìn)停 止，后果是非常嚴(yán)重的，由于機(jī)頭重量一般較大

16、，長(zhǎng)時(shí)間的滯留會(huì)造成機(jī)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(kāi)始頂進(jìn)前，需指定詳細(xì)周全的供應(yīng)計(jì)劃，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)備有足夠余量。在本工程項(xiàng)進(jìn)過(guò)程中，特別需要對(duì)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行維修和保養(yǎng)，使掘進(jìn)機(jī)始 終處于優(yōu)良的使用狀態(tài)，從而順利完成本工程實(shí)施。1.11 ?液壓系統(tǒng)當(dāng)液化油出現(xiàn)乳化時(shí)，說(shuō)明液壓油己嚴(yán)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(guò)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(shí)更

17、換。 ?2.1 、注漿減磨頂管的推力就是頂管過(guò)程管道受的阻力，包括機(jī)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(shí)度、土層含水量有關(guān)。根據(jù)有關(guān)工程統(tǒng)計(jì)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(shí)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(jì)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(jìn)阻力，增大頂進(jìn)力，并且為了防止出現(xiàn)塌方， 頂管過(guò)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(hù)套，減少管壁與土 壁之間的摩擦力。泥漿在輸送和灌注過(guò)程中具有流動(dòng)性、可泵性。a、觸變泥漿的材料觸變泥漿的主要成份是膨潤(rùn)土、摻入堿和水配制而成。 為了在頂進(jìn)完畢后使觸變泥漿固結(jié)增強(qiáng)， 可摻入石灰膏。 但為了施工使用 時(shí)保持流動(dòng)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(lái)溶化堿；3.1 頂進(jìn)測(cè)量控制3.1.1 初始頂進(jìn)后500mm頂進(jìn)測(cè)量開(kāi)始，測(cè)量?jī)x器使用經(jīng)緯儀，每頂進(jìn)300mm做一次中心、高程記錄，并及時(shí)向技術(shù)負(fù)責(zé)人匯報(bào)，以便采取措施。每次下管后對(duì)工作井中心線校測(cè)， 同時(shí)人工測(cè)量機(jī)頭后第一管口、 第二管口中心、 高程，與計(jì)算機(jī)中記錄數(shù)據(jù)對(duì)照， 同時(shí)繪制機(jī)頭、 第一節(jié)管、 第二節(jié)管中心、 高程測(cè)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(guó)家、省市頒發(fā)的有關(guān)安全操作規(guī)程，及施工用電、 機(jī)械設(shè)備安全規(guī)程，建立完善的安全保證體系，加強(qiáng)施工中的安全檢查，發(fā) 現(xiàn)隱患及時(shí)排查，確保作