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(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(chēng)：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日工藝流程三、施工案1.1、機(jī)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(duì)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(yàn)，決定采用宏宇機(jī)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(jìn)機(jī)進(jìn)行頂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，便于大塊的卵等能進(jìn)入頂管機(jī)，刀盤(pán)正面上下兩個(gè)泥土和塊的 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)把塊軋碎。被軋碎的塊只有比泥土倉(cāng)與泥水倉(cāng)聯(lián)接的間隙小才能進(jìn)

3、 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)2023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，破碎的卵強(qiáng)度可達(dá)200Mpa。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(

4、DESANDMAN ) 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%，一軸強(qiáng)度196Mpa(2000 kg/cm2 )的礫。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)100m。E、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)及向控制，精度高。帶有ISEKI專(zhuān)利的RSG雙光靶向控制系統(tǒng)，有經(jīng)驗(yàn)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(dú)頂進(jìn)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(jī)型在現(xiàn)今使用較廣，我們有

5、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(zhuān)門(mén)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、井布置及管布置在工作井圍實(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(zhuān)職 人員進(jìn)行管理?，F(xiàn)場(chǎng)布置采用25t汽吊，設(shè)備進(jìn)場(chǎng)時(shí)，采用25t汽車(chē)吊車(chē)。管道頂進(jìn)時(shí)，起 吊設(shè)備采用采用25t汽車(chē)吊車(chē)。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(dòng)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(dòng)的泥水輸送式，被挖掘的土通過(guò)在機(jī)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(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 = 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(jìn)機(jī)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(jìn)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(jì)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(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。因

8、此我們需無(wú)增加額外的頂進(jìn)系統(tǒng)可滿(mǎn)足 要求。1.5、出洞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，在洞口預(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)，洞口部的橡膠止水圈可防止地下水進(jìn)入井。1.6、測(cè)量以及設(shè)備安裝測(cè)量的法(1) 、通視條件下的測(cè)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(diǎn)，后視B點(diǎn)，作BA直線的延長(zhǎng)線，并在 工作井后部定出一點(diǎn)C。保證C、A、B在一條軸線上，置經(jīng)緯儀在 C點(diǎn)上， 后視A點(diǎn)，在工作井井壁上定出一點(diǎn) A，置

9、激光經(jīng)緯儀基座于井下 D點(diǎn)， 并抄平固定激光經(jīng)緯儀架，置經(jīng)緯儀于 A點(diǎn)，后視B點(diǎn)，在激光經(jīng)緯儀器架 上定出D點(diǎn)，D點(diǎn)同A，A，B點(diǎn)在豎直向上成一直線，安裝激光經(jīng)緯儀于 儀器架上，對(duì)中D點(diǎn)，后視A，點(diǎn)，依設(shè)計(jì)軸線打好角度，既可定出軸線。(2) 、不通視條件下的測(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向，應(yīng)盡量保證后靠背的中心于軸線相重合，調(diào)整法見(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

10、差h，至水平儀于井下，在井四作出 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(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)軌左右向確定后既固定下面兩側(cè)

11、各一點(diǎn)，后使用線墜調(diào)整前后向既可，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，后頂?shù)陌惭b 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(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。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(jiàn)圖：1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。1 . 8 .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)離門(mén)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(mén)，磚封門(mén)應(yīng)盡量鑿除

13、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)400mm 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)止水閥，轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤(pán)，關(guān)閉機(jī)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)壓力調(diào)節(jié)既可完成。、頂進(jìn)過(guò)程中的向控制由于機(jī)頭本身所具有的向誘導(dǎo)裝置，糾偏操作就變的簡(jiǎn)單易行了，

14、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)量與向控制要點(diǎn)(1) 有格的放樣復(fù)核制度，并做好原始記錄。頂進(jìn)前必須遵守格的放樣復(fù) 測(cè)制度，堅(jiān)持三級(jí)復(fù)測(cè)：施工組測(cè)量員-項(xiàng)目管理部-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，向主要是主頂油缸控制，因此，一面要減慢主頂推進(jìn) 速度，另一面要不斷調(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)

15、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、頂管動(dòng)力配套DN1000 (一套)以下設(shè)備不是同時(shí)啟動(dòng)序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)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槳液攪拌機(jī)1117電焊機(jī)2228排水泵2159合計(jì)163動(dòng)力電線設(shè)置：管設(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，供電采用TNS式，三相五線制移動(dòng)電線裝接。1.10 .管接口質(zhì)量控制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

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(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。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，后果是非常重的，由于機(jī)頭重量一般較大，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)全的供應(yīng)計(jì)劃，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)備有足夠余量。、設(shè)備維修及保養(yǎng)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(chē)過(guò)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(shí)更換。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 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(jì)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(jìn)阻力，增大頂進(jìn)力，并且為了防止出現(xiàn)塌，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)，可摻入灰膏。但為了

19、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?，并取其中的一部分水?lái)溶化堿；3.1頂進(jìn)測(cè)量控制初始頂進(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，作為糾偏案的依據(jù)。管道糾偏 本工程使用的頂管機(jī)帶自動(dòng)糾偏功能，糾偏原理是：經(jīng)緯 儀發(fā)出不可見(jiàn)光，至V機(jī)頭中心光靶，光靶把偏移反應(yīng)到控制臺(tái)，控制臺(tái)控制 糾偏千斤頂工作。經(jīng)緯儀測(cè)量高程、中心誤差百萬(wàn)分之二，頂管機(jī)糾偏誤差 2cm之間。就頂管機(jī)本身而言，高程、中心控制在士 30mm是沒(méi)問(wèn)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(jī)械設(shè)備安全