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 進速度來控制排土量，使泥水倉內的泥水壓力值穩(wěn)定并控制在所設定的范圍之內，從而 達到開挖面的穩(wěn)定。泥水平衡功能 泥水平衡輸送系統有兩項主要功能，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進行混合后， 將其由經過泥水管路輸送到地面。圖 1中右側為泥水平衡頂管機。正常頂進過程， MV1閥、MV2閥打開， MV3閥關閉。 泥水由泵經送泥管送入，與進入泥水倉的切削土混合后，通過排泥泵經排泥管送至地面。 同時送入的泥

2、水需在泥水倉內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 W為清水比重， 為泥水比重，則有如下關系式：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， P2-頂管機頂部的泥水壓力， P3-基準面上的地下水壓力，P4-基準面上地下水壓力 P3+p的水壓力， P5-頂管機內泥水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

3、內工作。在設定泥水控制壓力時，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節(jié)器和執(zhí)行機構 （ 調節(jié)水泵轉速和控制閥開度 ） 與被控制對象構 成閉環(huán)負反饋。 根據被控參數的測量值與給定值之間的偏差， PID 調節(jié)規(guī)律， 對執(zhí)行機構 進行控制，以達到泥水平衡控制目的。在停上掘進狀態(tài)， 用切口泥水壓調節(jié)器控制 CV閥開度或 PH泵轉速， 使切口水壓達到 設定值。在“ 旁路”狀態(tài)，切口水壓調節(jié)器根據控制 P1泵的轉速，使送泥水壓達到設定值。 在掘進狀態(tài)，切口水壓調節(jié)器根據測得的切口水壓與設定值進行比較，如果泥水倉 壓力大于設定值，則切口水壓調節(jié)器輸出值降低， P1 泵轉速下降，

4、進入泥水倉的送泥水 量減少，使泥水倉壓力降低，反之亦然。同時切口水壓調節(jié)器與送泥水壓調節(jié)器的輸出 值互為跟蹤，是解決過渡狀態(tài)轉換的擾動，一旦轉換完成，切口水壓調節(jié)器屏蔽跟蹤信 號，送泥水壓調節(jié)器僅起信號傳送作用。在掘進狀態(tài)，排泥水密度的變化將導致排泥水流量的變化，這種變化會增加切口水 壓調節(jié)器的泥水平衡控制負擔。因此，由排泥水流量調節(jié)器穩(wěn)定排泥水流量，起到間接 控制泥水平衡的作用。排泥水流量調節(jié)器控制 P2 泵的轉速，使排泥水流量達到設定值。四、工藝流程及操作要點工程開始操作要點：測量放樣1. 測量放線頂管工作坑使用的中心和水準點 ,要引入坑下的牢固地點 . 為確保工程質量 ,必須 對中心及高

5、程嚴格控制 .測量的方法（1）通視條件下的測量使用交匯法引工作坑及接收坑預留洞口中心至各自的坑壁。 置經緯儀至 A 點，后視 B 點，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，置激光經緯儀基座于井下 D 點，并抄平固定激光經緯儀架，置經緯儀于 A 點，后視 B 點，在激光經緯儀器架上定出 D 點，D點同 A、A、B點在豎直方向上成一直線，安裝激光經緯儀于儀器架上，對中 D 點， 后視 A 點，依設計軸線打好角度，既可定出軸線。（2）不通視條件下的測量引出 A、B 兩點后可根據導線法以及平移法

6、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（1）主工作坑外側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 40cm做第二道支撐框架3. 洞口密封止水2）主工作坑基礎做法： 底板澆筑 C10混凝

7、土，厚 100 ，基礎內預埋鐵板， 規(guī)格：20cm30cm,共 16 塊，其上焊接滑道。（3）副坑外側打雙排水泥攪拌樁止水帷幕，內側采用 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。工作坑采用人機配合開挖，工作坑內用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對角設直徑 0.5m、深 1m集水井兩座，井內設水泵抽水，坑內四周設 30cm30cm 排水溝， 1%坡度流向集水井。（5）

8、工作坑尺寸計算工作坑寬： W=D（+ 2.4 3.2 ）mD ：被頂進管子外徑（ m）工作坑長： L=L1+L2+L3+L4+L5L1：管子頂進后，尾端壓在導軌上的最小長度，混凝土管一般取0.3mL2：每節(jié)管子的長度（ m）L3：出土工作間隙，根據出土工具確定，一般為 1.0 1.5mL4：千斤頂長度L5：后背所占工作坑厚度頂管過程中，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，會造成洞口上部地表的塌陷，甚至會造成事故，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不容忽視的

9、環(huán)節(jié)，必須認真、仔細地做好此項 工作。工作坑中，首先在管子頂進前方的坑內，澆注一道前止水墻，墻體可由級配較高的 素混凝土構成，其寬度為 2.0 5.0m，厚度約為 0.3 0.5m，高度約為 1.5 4.5m。然后 再在前止水墻的預留孔內安裝橡膠止水圈。洞口止水圈的構造是由混凝土前止水墻、預 埋螺栓、鋼壓環(huán)及橡膠圈組成。后靠墻 在工作坑內，后坐墻是承受和傳遞全部頂力的基礎，必須具有足夠的強度和剛度， 并有足夠的安全度。 后靠墻內配14120雙向鋼筋 , 砼標號為 C25,待砼強度達到設計強度 的 75%方可頂進。后背墻的受力分析潮濕程度0 Sr 0.50.5 Sr0.80.8 100m100節(jié)

10、2管底高程L100mD1500+30，-40管水準儀檢測D1500+40，-50L100mD1500+40，-60D1500+60，-803相臨管錯口鋼筋混凝土管20鋼尺檢查注：（1）表中 L 為管道頂進距離，以兩井軸線距離計算；（ 2）表中 D為管道內徑；（ 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混凝土抗壓強度符合設計要求按附錄 B 的規(guī)定檢驗經緯儀檢測或2中線位移15每2掛中心線鋼尺座檢查3后垂直度1%H1垂直與鋼尺檢背水平線與中線偏差1%H查4導軌高程+3.,0水準儀檢測中線位移3經

11、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三個班輪轉，另設地面、機電維修各一個班見表1、表 2。執(zhí)行十、十二制度，每天保證頂管設備的正常運轉，做到均衡施工頂進施工班人員 表 1序號崗位工種人數1中央控制室機修工12管節(jié)拼裝土建工23潤滑泥漿拌制普工24機械維修機修工15測量測量工16電器維修電工17吊車司機吊車工18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）安全注意事項嚴格遵照國家頒發(fā)的建筑安裝工程安全技術規(guī)程和天津市市政工程對施工現 場安全的有關規(guī)定；2頂管機及管道內照明用電應使用安全電壓；3. 動力電纜轉換接插前，要先切斷電源，后拔出插頭；4混凝土管吊運時，管下嚴禁站人；5. 管道內的電力電纜、控制電纜應懸掛固定，嚴禁隨地鋪設；外部照明要充足，安放高度不得低