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1. 泥水平衡頂管機工作原理泥水平衡頂管機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。2. 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。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)

2、 排泥管送至地面。 同時送入的泥水需在泥水倉內(nèi)建立一定的泥水壓力， 此壓力需 比頂管機處的土層的地下水壓力高 p，通常為 0.015 0.02MPa 。頂管機上部的泥水 平衡壓力是 P3 ，底部的泥水平衡壓力是 P5。如果設(shè) W 為清水比重， 為泥水比 重，則有如下關(guān)系式：P1=Wh2P2= W (h 2+ h)P3=WhlP4= W (h 1+ h)P5=P4 +h= W (h 1 + h)+ h3圖 1 泥水平衡原理P1- 頂管機頂部的地下水壓力， P 2- 頂管機頂部的泥水壓力， P3- 基準(zhǔn)面上的 地下水壓力， P4- 基準(zhǔn)面上地下水壓力 P3 + p 的水壓力， P5- 頂管機內(nèi)泥水

3、壓力與 地下水壓力相加的壓力。泥水平衡頂管機通常在 DEBC 梯形壓力區(qū)域內(nèi)工作。在設(shè)定泥水控制壓 力時，取泥水倉頂部和底部壓力和平均值，即：3. 泥水控制原理 泥水平衡控制運用調(diào)節(jié)器和執(zhí)行機構(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 PH 泵轉(zhuǎn)速，使切口 水壓達(dá)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P1 泵的轉(zhuǎn)速，使送泥水壓達(dá)到設(shè)定值。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，

4、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，P1 泵轉(zhuǎn)速下降，進(jìn)入泥 水倉的送泥水量減少， 使泥水倉壓力降低， 反之亦然。同時切口水壓調(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 2 泵的轉(zhuǎn)速，使排泥水流量達(dá)到設(shè)定值。四、工藝流程及操作要點工程開始基坑構(gòu)筑頂進(jìn)注漿材料準(zhǔn)備進(jìn)洞取工具管全線測

5、量工程結(jié)下管、接口安裝收坑測量放樣復(fù)核泥水系統(tǒng)的安裝工作坑設(shè)備安裝地面設(shè)備安裝出洞準(zhǔn)備注漿材料準(zhǔn)備排泥操作要點：1. 測量放線點 . 為確保工程質(zhì)頂管工作坑使用的中心和水準(zhǔn)點 , 要引入坑下的牢固地量 , 必須對中心及高程嚴(yán)格控制 . 測量的方法1）通視條件下的測量A 點，使用交匯法引工作坑及接收坑預(yù)留洞口中心至各自的坑壁。置經(jīng)緯儀至 后視 B 點，A，置激光經(jīng)緯儀基 ，后視 B 點，在激光經(jīng)作 BA 直線的延長線，并在工作坑后部定出一點 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，在工作坑井壁上定出一點 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

6、 點 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，安依設(shè)計軸線打好角度，既可定C、D、A，其余步驟同通視裝激光經(jīng)緯儀于儀器架上，對中 D 點，后視 A 點， 出軸線。2）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 條件下測量定位。2. 工作坑作法（1）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 。工作坑采用人機配合開挖， 工作坑內(nèi)用

7、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2）主工作坑基礎(chǔ)做法：底板澆筑C10 混凝土，厚 100 ，基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋鐵板，規(guī)格：20cm 30cm,共 16 塊，其上焊接滑道。（3）副坑外側(cè)打雙排水泥攪拌樁止水帷幕，內(nèi)側(cè)采用與樁間隔 0.8m 。工作坑加固做法同主坑。工作坑采用人36#工字鋼打間隔樁，樁機配合開挖，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） 撐框架，挖至 1m 做第一道支撐框架，挖至管頂上 40cm 做第二道支 決不允許超挖后作框架4）主、副工作坑排水措

8、施工作30cm內(nèi)對角設(shè)直徑 0.5m 、深 130cm 排水溝， 1% 坡度流向集水意圖一集水井兩座 井。5）工作坑尺寸計算W=D+ (2.4 3.2工作坑寬：D：被頂進(jìn)管子外徑（ m ）工作坑長：L=L 1 +L 2+L 3+L4 +L5L1：L2：管子頂進(jìn)后，尾端壓在導(dǎo)軌上的最小長度，混凝土管一般取每節(jié)管子的長度（ m），井內(nèi)設(shè)水泵抽水L3：L4：L5：3.出土工作間隙，根據(jù)出土工具確定，一般為千斤頂長度后背所占工作坑厚度洞口密封止水1.0 1.5m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40cm 做第二道支撐框架?？又卫喂獭Ｍ谥?1m 做第一道支撐框架，挖至管

9、頂上之間都必須留有一定的間隙。隙中流到工作坑內(nèi)， 會造成洞口上部地表的塌 建筑物和地下管線的安全。因此，頂管過程中洞 須認(rèn)真、仔細(xì)地做好此項工作。此間隙如果不把它封住， 地下水和泥砂就會從該間甚至?xí)斐墒鹿剩?殃及周圍的陷，口止水是一個不容忽視的環(huán)節(jié)，必澆注一道前止水墻， 墻體可由級配 厚度約為 4.5m。然后再在前止水墻的預(yù)留孔內(nèi)安裝橡膠止水圈 由混凝土前止水墻、預(yù)埋螺栓、鋼壓環(huán)及橡膠圈組成首先在管子頂進(jìn)前方的坑內(nèi)，工作坑中，較高的素混凝土構(gòu)成，其寬度為 2.05.0m，1.50.3 0.5m ，高度約為 洞口止水圈的構(gòu)造是4. 后靠墻必須具有足夠的強度和剛的基礎(chǔ)，120 雙向鋼筋 , 砼標(biāo)

10、號為 C25, 待砼強在工作坑內(nèi)，后坐墻是承受和傳遞全部頂力 度，并有足夠的安全度。 后靠墻內(nèi)配 14 度達(dá)到設(shè)計強度的 75% 方可頂進(jìn)。后背墻的受力分析潮濕程度0 Sr 0.50.5 Sr 0.80.8 100m100D 1500+30 ， -40L 100m管底D 1500+40 ， -50水準(zhǔn)儀檢測高程D 1500+40 ， -60L 100mD 1500+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 50mm2. 頂管工作坑允許偏差

11、和檢驗方法允許偏差 檢驗頻率序號項目(mm)范圍頻率檢驗方法1混凝土抗壓強度符合設(shè)計要求按附錄B 的規(guī)定檢驗2中線位移152經(jīng)緯儀檢測或掛中后背垂直度1%H心線鋼尺檢查3水平線與中線偏差1%H每座垂直與鋼尺檢查導(dǎo)高程+3.,01水準(zhǔn)儀檢測4軌中線位移3經(jīng)緯儀檢測注：表中 H 為后背的垂直高度， 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 崗位1 中央控制室工種機修工人數(shù)1管節(jié)拼裝潤滑泥漿拌制土建工普工機械維修機修工測量工電器維修電工7吊車司機吊車工15.6.外部照明要充足，安放高度不得低于 3m ；7.在吊車行走路線上不得有任何電源線；8井口吊運起重工19涂料制作普工2機電維修人員表 2序號崗位工種人數(shù)1維修機修工12維修電焊工13維修電工1二）安全注意事項1. 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頂管機及管道內(nèi)照明用電應(yīng)使用安全電壓；3. 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；管道內(nèi)的電力電纜、