泥水平衡頂管施工方案

1、第 1 頁(yè) 共 25 頁(yè) 1 一工程概況 . 2 二、工作坑 . 4 三、雙液漿注漿施工 . 6 四、管涵頂進(jìn) . 10 （一）泥水平衡頂管施工概述 . 10 （二）NPD2200泥水平衡頂管機(jī)簡(jiǎn)介 . 13 （三）泥水作業(yè)管理 . 15 （四）注漿減摩 . 18 （五）測(cè)量記錄 . 18 五、收尾工作： . 22 六、頂進(jìn)時(shí)的勞動(dòng)組織 . 23 七、頂進(jìn)完成時(shí)的允許偏差 . 23 八、頂進(jìn)施工的事故預(yù)防及處理 . 23 第 2 頁(yè) 共 25 頁(yè) 2 南水北調(diào)穿越107國(guó)道涵管施工方案 一工程概況 1、南水北調(diào)保滄干渠穿越107國(guó)道涵管工程位于河北省定州市北郊，保滄干渠K20+649與107國(guó)

2、道交叉位置，設(shè)計(jì)為外徑3.12鋼筋混凝土頂進(jìn)管涵，涵管中心間距7米并排兩涵，單涵長(zhǎng)度約為60,管內(nèi)設(shè)直徑2.2m的鋼管；土壤種類為粉細(xì)沙，無(wú)地下水。 該段107國(guó)道，路基寬度約30，雙向4車道屬繁忙主干線，貨車載重量大。 在不影響公路運(yùn)營(yíng)的情況下,采取先注漿加固土體后采用泥漿平衡頂管機(jī)頂管穿越公路施工方案。 2、地質(zhì)概貌及周圍環(huán)境：施工地點(diǎn)為平原地帶，地形開闊，平坦，地表覆蓋為砂性土，穩(wěn)定性差。 堆料地點(diǎn)米以內(nèi)、自然地面排水、水源（機(jī)動(dòng)車?yán)㈦娫矗ú裼桶l(fā)電機(jī)組自發(fā)電）、施工道路暢通。 3、主要機(jī)具設(shè)備材料見表： 序號(hào) 主要設(shè)備及材料名稱 規(guī) 格 單位 數(shù)量 1 砼管 3120×2

3、500×260 節(jié) 48 2 發(fā)電機(jī) 400KW 臺(tái) 1 3 千斤頂 200t 臺(tái) 4 4 高壓油泵 1-4 臺(tái) 2 5 分配梁 4000×200×500 根 4 6 頂鐵 0.1-1 3 7 導(dǎo)軌 P50 30 8 木枕 2500×240×160 根 20 9 平車 輛 2 10 吊斗 2m3 個(gè) 2 11 泥漿頂管機(jī) 套 1 12 吊車 130T 臺(tái) 1 13 挖掘機(jī) 320 臺(tái) 1 第 3 頁(yè) 共 25 頁(yè) 3 14 裝載機(jī) ZL50 臺(tái) 1 15 鈉膨潤(rùn)土 20 T 3 16 水玻璃(化學(xué)漿) T 30 17 工字鋼，鋼板20mm（鋼軌

4、分配梁） 公路路面上備用 T 5 18 電焊機(jī) 320 臺(tái) 序號(hào) 職能 人數(shù) 主要工作內(nèi)容 1 指揮 1 涵管頂進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)組織指揮 2 技術(shù)指導(dǎo) 3 各種技術(shù)方案的制定和施工過(guò)程中的技術(shù)指導(dǎo)和質(zhì)量控制 3 頂進(jìn)操縱 3 頂進(jìn)機(jī)械設(shè)備操作、檢查 4 測(cè)量觀測(cè) 3 施工的各種控制測(cè)量 2 19 氧割設(shè)備 套 2 20 經(jīng)緯儀 套 1 21 水準(zhǔn)儀 套 1 22 交通車 輛 1 23 注漿機(jī) 臺(tái) 2 24 拌漿機(jī) 臺(tái) 2 25 注漿管 套 2 26 鋼筋 T 2 27 砼，普通水泥 土體注漿按實(shí)計(jì)量 噸 28 振搗器 套 2 29 鋼筋彎曲機(jī) 臺(tái) 1 30 鋼筋切斷機(jī) 臺(tái) 1 31 工作井支撐 根 4

5、 32 管幕管棚(備選方案) T 4、施工勞動(dòng)組織： 第 4 頁(yè) 共 25 頁(yè) 4 5 綜合施工機(jī)械設(shè)備保障 18 設(shè)備安裝、更換頂鎬頂鐵、機(jī)械維修保養(yǎng)、出工、圓管安裝、道路維護(hù) 6 安全防護(hù) 3 頂進(jìn)中各項(xiàng)安全檢查及行車防護(hù) 7 物資供應(yīng) 1 各項(xiàng)物資供應(yīng) 8 治安看守 1 9 機(jī)械車輛 6 挖運(yùn)土機(jī)械、吊車車輛操作保養(yǎng) 10 總指揮 1 整個(gè)工程項(xiàng)目指揮 11 計(jì)劃統(tǒng)計(jì) 1 施工計(jì)劃編制計(jì)劃統(tǒng)計(jì) 12 調(diào)度 1 工程協(xié)調(diào)、調(diào)度 13 其他 3 后勤保障 5、施工工期：2014年4月20日2014年6月30日 施工進(jìn)度計(jì)劃表： 施工內(nèi)容 工天數(shù) 四 月 五 月 六 月 基坑開挖 15 工作井

6、后背予制 10 注漿施工 30 圓涵頂進(jìn) 25 竣工驗(yàn)收 5 6、工藝流程： 施工準(zhǔn)備測(cè)量放線工作井施工超前小導(dǎo)管注漿(管幕施工)安裝導(dǎo)軌千斤頂安裝油泵安裝泥漿頂管機(jī)安裝進(jìn)洞口施工密封下管涵管頂進(jìn)出土注觸變泥漿涵管頂進(jìn)出土注觸變泥漿循環(huán)土體注漿。 二、工作坑 1、工作坑設(shè)置要求： （1）、位置：應(yīng)根據(jù)公路平面、堆放材料的場(chǎng)地、公路兩側(cè)的地面高程、土質(zhì)情況和地形、地物等情況全面考慮。將工作坑放在靠近公路東側(cè)。 （2）、坑深及邊坡：工作坑的挖深為 10米；邊坡一般為1：1.5。 第 5 頁(yè) 共 25 頁(yè) 5 （3）、尺寸大?。杭s16×6.5。在降雨季，還需參考四周排水溝及集水井等尺寸。

7、2、開挖工作坑的測(cè)量和放線： （1）、測(cè)設(shè)中心線：工作坑中心線與頂進(jìn)管涵中心線一致，是頂進(jìn)施工全過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)線，也叫基線。設(shè)置方法是：在工作坑兩側(cè)釘基樁，樁距槽邊應(yīng)不小于1.5米，以防止塌土丟樁。 樁基一定要保護(hù)好，竣工前不能移動(dòng)或丟失。 （2）、設(shè)置水準(zhǔn)點(diǎn)：工作坑附近應(yīng)設(shè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，坑內(nèi)設(shè)備安裝完畢后，在坑內(nèi)兩端也要設(shè)12個(gè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)妥加保護(hù)，竣工前切勿碰撞。 3、工作坑與后背： 采用工作坑的開挖需與后背的修筑一并考慮。本工程擬采用鋼筋混凝土后背,矩形工作井，開挖時(shí)將鋼筋混凝土后背位置挖出，盡量少擾動(dòng)后背的原土層，保證后背土壤的密實(shí)性,超挖部分分層夯填密實(shí)。 4、工作坑的形式： 工作

8、坑不設(shè)置馬道，采用明挖現(xiàn)灌注鋼筋混凝土或噴錨支護(hù)，其寬度：5米，長(zhǎng)度16m深約10m、坡度為1：1.5，高度按檢查井設(shè)計(jì)高度預(yù)制,頂進(jìn)完成后做檢查井使用。 5、工作坑的排水： 為了保證頂進(jìn)施工正常進(jìn)行，頂進(jìn)的工作面不塌方,其方法如下： 在開挖工作坑時(shí)還應(yīng)考慮暴雨淹沒(méi)工作坑的雨季施工排水問(wèn)題，在基坑頂部挖截水溝，基坑內(nèi)設(shè)集水井，以防影響施工進(jìn)展，并保證公路的安全。 6、頂管基礎(chǔ)修建： 由于本工程管徑較大，細(xì)沙土壤且二孔間隔約7米并排,擬采用C30鋼筋混凝土基礎(chǔ)厚30。 7、頂管導(dǎo)軌安裝： 導(dǎo)軌是頂進(jìn)中的導(dǎo)向設(shè)備、安裝得好壞對(duì)頂進(jìn)質(zhì)量影響很大，故裝導(dǎo)軌時(shí)要反復(fù)校測(cè)，使中線、高程、坡度務(wù)必符合設(shè)計(jì)要

9、求，本工程采用鋼導(dǎo)軌。 導(dǎo)軌選用P50鋼軌每組兩根，每根長(zhǎng)5米,共6根。安裝時(shí)用道釘固定于枕木上，釘距85厘米，并固定在砼基礎(chǔ)內(nèi);管節(jié)按內(nèi)徑2600mm、外徑3120mm。 第 6 頁(yè) 共 25 頁(yè) 6 導(dǎo)軌安裝要求： （1）、鋼導(dǎo)軌用道釘穩(wěn)定于枕木上并固定在砼基礎(chǔ)內(nèi)。 （2）、下管后管節(jié)與軌面之接觸應(yīng)成直線 ，管外皮與基礎(chǔ)面距離為 1厘米。 （3）、高程、坡度、方向線一定要符合設(shè)計(jì)要求，安裝后要在軌前 軌中軌尾左右檢查68點(diǎn)，允許誤差3mm，穩(wěn)定第一管節(jié)后應(yīng)測(cè)量加載后之變化，并加以校正。 8、后背的基本要求： （1）、要具有一定剛度，壓縮變形盡量小。 （2）、具有足夠強(qiáng)度和穩(wěn)定性，不致因頂力

10、大而坍塌。 （3）、后背土壤應(yīng)一致，壓縮均勻，以免頂力大時(shí)后背傾斜。 （4）、后背土壁面要求平整，垂直于中軸線，以便安裝。 （5）、頂管后背面積為26.5平方米，高為底板下1米底板上3.5米, 預(yù)留涵管及供水鋼管孔洞;上部及其它三邊砼墻厚0.3-0.5米,。 9、千斤頂配置 按頂進(jìn)長(zhǎng)度配置千斤頂，采用4臺(tái)濟(jì)南局產(chǎn)200t 千斤頂。 三、雙液漿注漿施工 1、雙液注漿的特點(diǎn) （1） 雙液注漿工藝具有良好的流動(dòng)性、觸變性和擴(kuò)散性。漿液初凝快且具可調(diào)性能，能適時(shí)提高強(qiáng)度，可以縮短土體沉降穩(wěn)定時(shí)間，能克服注漿中引起的擾動(dòng)和軟化效應(yīng)。 （2）根據(jù)雙液注漿的特性，具有速凝性能，可以調(diào)節(jié)時(shí)間，縮短沉降周期，在

11、瞬時(shí)間內(nèi)能起到強(qiáng)化和加固作用，比單液注漿更能達(dá)到控制土層塌陷的效果。 （3）施工安全、簡(jiǎn)便、快速，工期短，質(zhì)量好，效果快。 （4）該工法施工設(shè)備儀器體積小，調(diào)動(dòng)靈活，比較適用于本工程地面向下進(jìn)行加固。根據(jù)施工地點(diǎn)和不同深度層次要求的加固，具有對(duì)周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。 2、雙液注漿的原理 雙液注漿主要具有克服注漿加固中引起的擾動(dòng)和軟化作用以及縮短固結(jié)塌陷，控制沉降和塌陷的特點(diǎn)，因此當(dāng)雙液漿及時(shí)充填到土體中的空隙（回填建筑垃圾層、第 7 頁(yè) 共 25 頁(yè) 7 粉質(zhì)粘土、砂層、流沙層、地下水）。 由于漿液具有速凝并可在瞬時(shí)內(nèi)初凝的特點(diǎn)，因此能起到強(qiáng)化和加固作用。同時(shí)注漿過(guò)程中漿液流失少而且有效充填量

12、提高，及時(shí)補(bǔ)充了由諸多原因造成的土體損失。限制了地下水及建筑垃圾等土層間隙被頂進(jìn)泥漿壓力所沖穿，減少土體塌陷和串漿現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)當(dāng)雙液漿在充填土體中的空隙達(dá)到一定飽和后，會(huì)在壓力作用下逐漸擴(kuò)散不斷充填空隙，能對(duì)周圍土體產(chǎn)生擠壓并劈入土體的薄弱部位，形成交叉網(wǎng)狀凝固體，增強(qiáng)了土的密實(shí)度和壓縮模量，擴(kuò)大了應(yīng)力范圍，提高了一定的承載能力，從而減少了最終的沉降量。 3、雙液注漿堵漏止水處理 針對(duì)粉質(zhì)粘土、砂層、流沙層、地下水等土體穩(wěn)定的分析，合理選擇漿液配比，以確保灌入漿液有效的擴(kuò)散半徑。擴(kuò)散半徑控制在1.0m1.5m 以內(nèi)，混合漿液初凝時(shí)間控制在2min 以內(nèi)，注漿孔位布置應(yīng)遵循“分步，分段，逐步加

13、密”的原則。 4、雙液注漿施工工藝流程 5、施工機(jī)械及人員配備 采用的主要機(jī)械設(shè)備如下：序機(jī)械名數(shù)量（臺(tái)1鉆22泥漿攪拌23發(fā)電2 注漿設(shè)備和機(jī)具 鉆機(jī)：普通小型地質(zhì)鉆探機(jī)。 三通閥門 連接頭 注漿管 儲(chǔ)漿桶 開關(guān)閥 單液注漿機(jī) 壓力表 稀釋后的水玻璃漿液 水玻璃 水 單液注漿 壓力表 攪拌制漿 水泥 水 儲(chǔ)漿桶 第 8 頁(yè) 共 25 頁(yè) 8 泥漿攪拌機(jī)：高速攪拌機(jī)，具有自輸送能力。制備泥漿及時(shí)迅速，攪拌漿液均勻，維修方便，耐腐蝕。 攪拌式貯漿桶：具有過(guò)濾雜質(zhì)和大顆粒作用，能保持漿液均勻和不易離析，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷，維修方便，且貯漿量大。 漿液泵：液壓注漿泵具有無(wú)級(jí)調(diào)速，注漿壓力可以設(shè)定最高值，不會(huì)發(fā)

14、生壓力無(wú)限上升現(xiàn)象，排漿量應(yīng)能滿足最大注入率和雙液漿配比調(diào)整的要求。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)不滲漏，密封性好，安全可靠，適用露天作業(yè)的機(jī)械。 注漿管及接頭：采用花管以及Y型接頭。 止?jié){塞:有良好的膨脹性和耐壓性，在最大的注漿壓力下能可靠的封閉注漿孔，并易于安裝和卸除。 其他：發(fā)電機(jī)組、電焊機(jī)、電錘、交通工具等。 6、注漿材料 水泥：礦渣硅酸鹽水泥，選用初凝時(shí)間3h以上和終凝時(shí)間較長(zhǎng)的水泥，受潮變質(zhì)的水泥不得使用。采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5的水泥。 水：自來(lái)水或降水井地下水。 水玻璃：選用濃度Be=3040，模數(shù)M=2.83.1 的水玻璃原液。 氯化鈣溶液：氯化鈣溶液的濃度為50%。 漿液的制備 漿液材料按規(guī)定的

15、漿液配比計(jì)算，計(jì)量允許誤差為5%。 水泥漿液的攪拌時(shí)間應(yīng)大于3min。漿液在使用前進(jìn)行過(guò)濾，漿液自制備到用完的時(shí)間不超過(guò)其初凝時(shí)間，且不宜大于2h。 采用就地制漿法制備水灰比1:0.75的水泥漿液，現(xiàn)場(chǎng)配備比重計(jì)進(jìn)行檢測(cè)。輸送漿液的管道流速宜為1.4m/s2.0m/s.在各注漿點(diǎn)根據(jù)配比進(jìn)行調(diào)配。確定水泥漿、水玻璃及氯化鈣溶液的設(shè)計(jì)配比（質(zhì)量比）為：1:0.025:0.002。 水玻璃和氯化鈣溶液按要求分別制備好攪拌均勻以備用。 7、施工工藝 （1）注漿布孔間距：注漿孔布置方式間距2m，注漿孔直徑為7cm。 （2）注漿壓力：為防止過(guò)大的灌漿壓力破壞土層結(jié)構(gòu)，灌漿過(guò)程中嚴(yán)格控制灌漿壓力，選用的壓

16、力大小根據(jù)各層土質(zhì)結(jié)構(gòu)確定，灌漿壓力控制在0.2-0.4MPa左右，第 9 頁(yè) 共 25 頁(yè) 9 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)調(diào)整，以不出現(xiàn)跑漿為準(zhǔn)。 （3）注漿深度：雙液注漿鉆孔總深度為13m，注漿高速度5.6m。 8、雙液注漿鉆孔符合下列要求： （1）采用氣鉆、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)等方法鉆孔，鉆孔過(guò)程不得加水。 （2）鉆孔孔位與設(shè)計(jì)孔位允許偏差為±50mm，鉆孔允許偏差率為1%；孔徑允許偏差為±5mm，鉆孔深度須達(dá)到設(shè)計(jì)深度。 （3）鉆進(jìn)時(shí)詳細(xì)記錄孔位、孔深、土層變化等特殊情況及其處理措施。 （4）注漿鉆孔完成后，及時(shí)埋設(shè)注漿管。護(hù)坡止?jié){塞設(shè)置地表外漏10cm外側(cè)，防止雜物將其掩埋，注漿完成后

17、，及時(shí)封堵并施做標(biāo)記，防止被掩蓋無(wú)法找到。 （5）每次注漿連續(xù)進(jìn)行，若需間斷，則間斷時(shí)間小于漿液的初凝時(shí)間。 （6）注漿的過(guò)程中，先泵送水泥漿和氯化鈣溶液的混合液，再泵送水玻璃溶液。 （7）當(dāng)注漿壓力達(dá)到最大注漿壓力2倍后仍注不進(jìn)漿液時(shí)，即可結(jié)束注漿。 9、質(zhì)量檢查及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) （1）土層雙液注漿加固止水質(zhì)量控制一覽表如下表: 雙液注漿質(zhì)量控制一覽表 項(xiàng)目 規(guī)定值或允許偏差 檢查方法和最低頻率 備注 原材料 符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 每天2次 配合比例 符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 每天2次 測(cè)量土層變化 無(wú)變化 隨時(shí) 注漿量 實(shí)測(cè)記錄 隨時(shí) （2）雙液注漿驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：注漿時(shí)，漿液外漏；地表土層無(wú)土體塌陷情況，以及地下水較之

18、前減少。 10、施工過(guò)程中注意事項(xiàng) （1）由于注漿是比較復(fù)雜的工程，在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中根據(jù)地層的變化對(duì)工藝進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。 （2）注漿過(guò)程中發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿時(shí)要采取相應(yīng)的處理措施，如嵌縫、表面封堵、間歇灌漿的方法。注漿過(guò)程中發(fā)現(xiàn)串漿時(shí)，如串漿孔具備灌漿條件，可以同時(shí)進(jìn)行灌漿，要求一泵灌一孔。否則要把灌漿孔用塞塞住，待灌漿孔結(jié)束后，串漿孔再行掃孔、沖洗，而后繼續(xù)鉆進(jìn)和灌漿。 第 10 頁(yè) 共 25 頁(yè) 10 （3）灌漿工作必須連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷，需及早恢復(fù)灌漿。灌漿過(guò)程中出現(xiàn)其他的特殊情況，具體問(wèn)題具體分析，并采取相應(yīng)的技術(shù)措施。 （4）灌漿工作結(jié)束后，及時(shí)采取措施進(jìn)行封孔，封孔后孔口宜與路面和地表

19、平齊，施做標(biāo)記。 四、管涵頂進(jìn) （一）泥水平衡頂管施工概述 泥水平衡頂管施工是繼氣壓平衡頂管之后，土壓平衡頂管之前這一階段所開發(fā)成功的一種非常成熟的頂管施工工藝。它的特點(diǎn)是平衡的精度比較高、施工的速度比較快、適用于在覆土層大于1.5倍管外徑的透水系數(shù)不很大粘土和砂土土質(zhì)。 泥水平衡頂管施工的要素有兩個(gè)：一個(gè)是施工中的泥水管理，它的平衡的精度比較高是與嚴(yán)格的泥水管理分不開的，另外一個(gè)是頂管機(jī)。 首先，必須認(rèn)識(shí)到清水和泥水的比重是不同的，清水的比重為1，泥水的比重一般1.031.30之間，濃泥水的比重在1.301.80之間。 由于清水和泥水的比重不同，在同樣深度中它們的水壓力也不相同，很顯然水壓力

20、的大小與比重成正比。比重大的泥水平衡土壓力的功能就強(qiáng)，反之則相反。如圖1所示。 圖1的縱座標(biāo)表示深度，橫座標(biāo)表示壓力，A、B、C、D四根斜線分別表示比重為1、1.1、1.2、1.3的水壓力。 其次，我必須認(rèn)識(shí)到清水和泥水性質(zhì)是有很大區(qū)別的，泥水可在挖掘面上形成一層泥膜，這層泥膜可以防止泥水向外逸出，同時(shí)又可防止地下水內(nèi)滲透。而清水是不具有這種性質(zhì)。 由于泥水具有以上的性質(zhì)所以才可在頂管施工中起到平衡地下水壓力和土壓力的作，這也是泥水平衡頂管施工的核心。 第 11 頁(yè) 共 25 頁(yè) 11 PHABCD 圖1 而泥水管理的難度與土質(zhì)和所頂管子的直徑有關(guān)。直立性好、透水系數(shù)小的粘性土和直徑比小的管子

21、施工時(shí)泥水管理的難度小。反之，直立性差、透水系數(shù)大的砂性土和直徑比大的管子施工時(shí)泥水管理的難度大，這是由于土的性質(zhì)所決定的。 如果我們看了下面的實(shí)驗(yàn)也許對(duì)以上問(wèn)題的認(rèn)識(shí)就比較深刻些。實(shí)驗(yàn)如圖2所示。 實(shí)驗(yàn)的第一步如圖2 - A中所示，左右兩邊是相同的兩個(gè)長(zhǎng)方形的玻璃容器，且在每個(gè)玻璃容器的左側(cè)都盛有相同的砂，中間隔有一層薄板，在左右兩個(gè)玻璃容器的右側(cè)則分別盛有清水和泥水。清水的比重為1，泥水的比重為1.2，是由粘土與水經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢瓒傻?，且不容易沉淀?實(shí)驗(yàn)的第二步是同時(shí)輕輕地抽去兩個(gè)玻璃容器的中間的一層薄板，只需數(shù)秒鐘時(shí)間，兩個(gè)玻璃容器就會(huì)發(fā)生如圖2 - B中所示情況：左邊盛有清水的玻璃容器

22、中的砂就慢慢地向清水這邊下滑，右邊盛有泥水的玻璃容器中的砂仍然直立著。 第 12 頁(yè) 共 25 頁(yè) 12 ABC 圖2 如果再過(guò)40秒到60秒，兩個(gè)玻璃容器就會(huì)發(fā)生如圖2 - C中所示情況：左邊盛有清水的玻璃容器中的砂已按一定的角度完全滑向清水這邊，而此時(shí)右邊盛有泥水的玻璃容器中的砂仍然直立著。 清水和泥水的這種性質(zhì)就可充分說(shuō)明我們頂管機(jī)目前所處的情況。因?yàn)?，我們?cè)诓僮鬟^(guò)程中曾經(jīng)只開排泥泵而不開進(jìn)水泵，使得頂管機(jī)泥水倉(cāng)內(nèi)只有地下水，地下水在砂土中不可能是泥水。于是，挖掘面上坍塌的砂密實(shí)的充滿頂管機(jī)的泥土倉(cāng)和泥水倉(cāng)卡死了刀盤，使其無(wú)法起動(dòng)。 我認(rèn)為刀盤不是被大石塊卡死而是被密實(shí)的砂卡死的根據(jù)有以

23、下幾點(diǎn)： 1、刀盤在停止之前是可以轉(zhuǎn)動(dòng)的，而且其電流又不是很大； 2、刀盤在停止之前有過(guò)只開排泥泵而不開進(jìn)水泵的操作失誤； 3、刀盤若是被大石塊卡死它應(yīng)有一定角度可轉(zhuǎn)動(dòng)。 有的同志也許會(huì)認(rèn)為我們過(guò)去頂1650mm時(shí)用的也不一定是泥水，為什么沒(méi)有發(fā)生類似情況呢？這是由于1650mm的斷面不是很大或者是不是在砂中頂進(jìn)的緣故。 我們都有這樣的經(jīng)驗(yàn)，若用一根16mm長(zhǎng)2m左右圓鋼插入土中，然后慢慢拔出，無(wú)論是水平的或是垂直的插入，無(wú)論是在粘土中或是砂中，圓鋼所成的孔在很長(zhǎng)時(shí)間里是不會(huì)坍塌的。但在2200mm、外徑2640mm這樣大的斷面中，即使第 13 頁(yè) 共 25 頁(yè) 13 一毫米也沒(méi)有插入，只要你

24、把斷面一打開就肯定會(huì)產(chǎn)生坍塌。 （二）NPD2200泥水平衡頂管機(jī)簡(jiǎn)介 NPD多邊形偏心破碎泥水平衡頂管機(jī)是由揚(yáng)州廣鑫自動(dòng)化設(shè)備制造有限公司制造的、目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的、有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的頂管機(jī)。NPD泥水平衡頂管機(jī)以成系列,最大口徑為3000毫米，最小口徑為400毫米。不僅用于國(guó)內(nèi)，而且出口到埃及等國(guó)家，都得到客戶的一致好評(píng)。 NPD-A2200多邊形偏心破碎泥水平衡頂管機(jī)的構(gòu)造請(qǐng)參見圖3，該機(jī)主要由要以下幾大部份構(gòu)成： 1-刀盤、2-泥土倉(cāng)、3-泥水倉(cāng)、4-糾偏油缸、5-主軸箱、6-前 刀盤是一個(gè)多邊形的錐體，其中心與主軸有一定的偏心量，刀盤是由六臺(tái)電動(dòng)機(jī)通過(guò)行星減速器、主軸箱減速以后共同驅(qū)動(dòng)，

25、它在泥土倉(cāng)內(nèi)做偏心運(yùn)動(dòng)。泥土倉(cāng)的殼體則呈多邊形的喇叭狀，刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)是偏心旋轉(zhuǎn)它對(duì)泥塊、石塊可進(jìn)行破碎。 圖3 另外，刀盤底邊的每一個(gè)邊與泥土倉(cāng)殼體后的每一個(gè)邊，在刀盤旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，第 14 頁(yè) 共 25 頁(yè) 14 其兩者之間的空間一會(huì)兒大，一會(huì)兒小。在由大變小的時(shí)侯，就象兩塊壓板對(duì)泥塊、石塊進(jìn)行破碎；在由小變大的時(shí)侯，從其空間通過(guò)的泥水可送達(dá)到挖掘面，因此，本頂管機(jī)能適用一般泥水頂管機(jī)不能適用的內(nèi)聚力很大的粘土。 只有當(dāng)破碎后的泥塊、石塊小于隔柵板柵孔的間隙時(shí)才能進(jìn)入泥水倉(cāng)，爾后通過(guò)排泥管排出。如果泥水倉(cāng)內(nèi)堆積有土砂會(huì)被刮泥板刮起通過(guò)排泥管排出。 其他的一些結(jié)構(gòu)如糾偏等與普通的頂管機(jī)大體相同。

26、此外，本機(jī)還具有以下一些特點(diǎn)： 1、NPD多邊形偏心破碎泥水平衡頂管機(jī)是獲得2002年日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明金獎(jiǎng)的專利產(chǎn)品，專利號(hào)為：ZL 00249400.0。同時(shí)經(jīng)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局檢索，證明本專利完全符合專利所具有的新穎性、創(chuàng)造性、適用性。 2、減速機(jī)是意大利進(jìn)口的，噪聲低，壽命長(zhǎng)。 3、具有破碎頂管機(jī)外徑1/5粒徑、單軸極限抗壓強(qiáng)度40Mpa卵石的能力。 4、由于隔柵板是跟隨刀盤一起旋轉(zhuǎn)的，所以，粘附在隔柵板中的 粘土?xí)荒嗤羵}(cāng)殼體的每一個(gè)邊刮掉，再當(dāng)其轉(zhuǎn)到進(jìn)水管附近時(shí)相嵌在隔柵板中的粘土又可被進(jìn)水沖洗掉。因此，NPD多邊形偏心破碎泥水平衡頂管機(jī)能適應(yīng)各種土質(zhì)，尤其是一般泥水平衡頂管機(jī)不能適應(yīng)的粘

27、土。 NPD多邊形偏心破碎泥水平衡頂管機(jī)的泥水平衡與普通的泥水平衡頂管機(jī)基本相同。是用一定比重的泥水來(lái)平衡地下水壓力和土壓力的。 四組糾偏油缸為井字形布置，糾偏時(shí)每相鄰的兩組油缸為一組。編組由操縱臺(tái)上的十字開關(guān)操作，直觀、可靠。糾偏油缸的行程有行程儀指示其伸出長(zhǎng)度。機(jī)頭俯仰有傾斜儀，機(jī)偏轉(zhuǎn)（滾動(dòng)）有偏轉(zhuǎn)儀，通過(guò)這些儀器的觀察，對(duì)機(jī)頭的行進(jìn)狀態(tài)可一目了然，便于控制。從而也確保了頂進(jìn)質(zhì)量，即可精確控制其高程及左右偏差。 NPD3000頂管機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下： 1、頂管機(jī)外徑：2640毫米； 2、刀盤外徑：2680毫米； 3、刀盤轉(zhuǎn)矩：1348千牛米； 4、刀盤轉(zhuǎn)速：1.34轉(zhuǎn)/分鐘； 5、刀盤轉(zhuǎn)

28、矩的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)：2.62； 第 15 頁(yè) 共 25 頁(yè) 15 6、刀盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)：30千瓦×3臺(tái)； 7、刀盤偏心距：20毫米； 8、最大糾偏角度：3度； 9、操作方式：機(jī)內(nèi)操作； 10、進(jìn)排泥管外徑：108毫米； 11、裝機(jī)容量：約90千瓦。 （三）泥水作業(yè)管理 泥水作業(yè)管理的主要內(nèi)容有以下幾個(gè)方面： 1、挖掘面上的泥水管理 （1）保持挖掘面上的穩(wěn)定 保持挖掘面上的穩(wěn)定，是泥水平衡頂管的首要條件。如果不能保持挖掘面上的穩(wěn)定，會(huì)造成挖掘面上的塌方，這時(shí)不僅會(huì)造成地面較大的沉降，而且會(huì)使頂管機(jī)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)或者使頂管機(jī)往上飄而無(wú)法控制方向。嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生開天窗和冒頂現(xiàn)象。 為了保持挖掘面上的穩(wěn)定

29、，我們必須注意以下兩個(gè)問(wèn)題。 嚴(yán)格控制泥水壓力 從理論上講，頂管機(jī)泥水倉(cāng)內(nèi)壓力應(yīng)比地下水壓力高20Kpa，由于泥水倉(cāng)內(nèi)的壓力比地下水壓力高，就可以防止地下水通過(guò)排泥管道而流失，從而也就可以使挖掘面穩(wěn)定，具體的控制方法是通過(guò)調(diào)節(jié) 進(jìn)排泥泵的流量、壓力來(lái)控制。 進(jìn)水必須是泥水 在中砂土質(zhì)條件下，進(jìn)水必須采用泥水，而且必須把進(jìn)水的比重控制1.101.20左右。因?yàn)椴捎媚嗨院?，在中砂組成的挖掘面上會(huì)產(chǎn)生一層較為堅(jiān)實(shí)的泥膜，且是不透水的。也只有這樣，才會(huì)使泥水倉(cāng)內(nèi)比地下水壓力高的泥水作用在挖掘面上，才能防止地下水的流失。 由于泥水的比重較大，也可使挖掘面自身保持穩(wěn)定。 2、進(jìn)排泥的泥水管理 第 16

30、頁(yè) 共 25 頁(yè) 16 進(jìn)排泥的泥水管理是確保挖掘面穩(wěn)定的條件之一，同時(shí)也是確 保泥水能正常輸送所不可忽視的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，為了對(duì)進(jìn)排泥泥水管理好，我們首先來(lái)看看如何測(cè)定進(jìn)排泥泥水水的物理特性。首先是泥水比重，它可用泥漿比重計(jì)來(lái)測(cè)量，泥漿的粘度，可用漏斗式粘度計(jì)來(lái)測(cè)量。 在泥水管理中，針對(duì)不同土質(zhì)有不同的要求和不同的管理方式，為了便于管理，我把它們分別列成表1，和表2。其中，表1是對(duì)泥水的物理特性的測(cè)定方法和使用儀器。表2則是不同的滲透系數(shù)和不同的顆粒含量的土質(zhì)所對(duì)泥水的要求。 表1 項(xiàng) 目 儀 器 測(cè)定項(xiàng)目 適用土質(zhì) 比 重 泥漿比重計(jì) 泥水的比重 所有土質(zhì) 粘 度 漏斗式粘度計(jì) 漏斗粘度 砂

31、和砂礫 穩(wěn)定性 量杯 泥水顆粒的沉降 砂和砂礫 過(guò)濾性 脫水試驗(yàn)器 過(guò)濾量與固結(jié)厚度 砂 表2 土 質(zhì) 滲透系數(shù) 顆粒含量（%） 比 重 粘度秒（500/500CC） 地下水少時(shí) 地下水多時(shí) 粉砂、細(xì)砂 10-710-5 817 1.051.10 2327 2835 細(xì)砂、砂 10-510-3 1733 1.101.20 2835 3340 砂 礫 10-310-2 3350 1.201.30 3045 5065 泥水式頂管工法除了用泥水來(lái)保持挖掘面穩(wěn)定以外，還要用泥水來(lái)輸送棄土，所以，泥水自身的比重、粘度、穩(wěn)定性及脫水性等這些特性都應(yīng)當(dāng)與挖掘面上的土質(zhì)以及泥漿輸送的特性相吻合。 3、泥水的調(diào)

32、配 穩(wěn)定可靠的泥水配合比請(qǐng)參見表3和表4。表3是砂性土質(zhì)的泥水配比，表4則是砂和砂礫與土混合的土質(zhì)泥水配合比。 第 17 頁(yè) 共 25 頁(yè) 17 尤其是在砂礫層中頂進(jìn)，泥水的調(diào)配必須十分嚴(yán)格，如果滲透系數(shù)比較大，除了用膨潤(rùn)土以外，為了防止泥漿逃逸，還須加入一些增粘劑和防滲劑。這樣，可以防止泥水中的其他材料不被滲漏掉。 優(yōu)良的泥水材料必須具有以下特征： （1）具有對(duì)土質(zhì)的適應(yīng)性廣、粘度高、造漿率高、膨脹倍率大等特點(diǎn)。 （2）滲透量少且護(hù)壁泥膜薄而且結(jié)實(shí)，泥水調(diào)配成以后與對(duì)應(yīng)的土質(zhì)相適應(yīng)。 （3）對(duì)鹽類等電解質(zhì)和水泥等所引起的變化小。 （4）受霉菌等細(xì)菌的影響小。 （5）材料費(fèi)、調(diào)配費(fèi)、處理費(fèi)等成

33、本低。 表3 材 料 配 合 比 比 重 （SG） 漏斗粘度（FV） 500/500CC 運(yùn)動(dòng)粘度（YV） 顆粒含量 比率 1m3時(shí) 200#粘土 13-25% 126-250kg 1.10-1.20 24-35秒 5-13 17-33% 250#膨潤(rùn)土 4-8% 42-83kg 增粘劑 0.1-0.15% 1-1.5kg 清水 933-867kg 表4 材 料 配 合 比 比 重 （SG） 漏斗粘度（FV） 500/500CC 運(yùn)動(dòng)粘度（YV） 顆粒含量 比率 10m3時(shí) 200#粘土 25-38% 250-375kg 1.20-1.30 35-60秒 13-17 33-50% 250#膨潤(rùn)

34、土 8-13% 83-125kg 增粘劑 0.1% 1.0kg 防滲劑 0.5% 5.0kg 清水 867-800kg 第 18 頁(yè) 共 25 頁(yè) 18 （四）注漿減摩 注漿減摩是頂管施工中最為經(jīng)濟(jì)的一種增加推進(jìn)距離的手段。減摩劑有三種型：一種是由工廠調(diào)配好的注漿減摩材料，使用時(shí)只需兌水即可。如浙江臨安膨潤(rùn)土礦生產(chǎn)的頂管專用膨脹土即是該種材料中較好的一種。使用時(shí)兌上810倍的水，經(jīng)充分?jǐn)嚢瑁蛎?4小時(shí)即可用：另一種也是工廠里出產(chǎn)的單一高分子材料，目前在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有生產(chǎn)；還有一種是用膨潤(rùn)土加上粘劑和分散劑、潤(rùn)滑劑調(diào)配而成。這種性能不穩(wěn)定，其性能會(huì)因膨潤(rùn)土的各項(xiàng)指標(biāo)的差別相差甚遠(yuǎn)。 注漿孔中，應(yīng)設(shè)

35、有單向閥。如果不設(shè)單向閥，當(dāng)注漿停止時(shí)，管外的泥砂會(huì)順著注漿管流向管內(nèi)，沉淀下來(lái)會(huì)把注漿管堵塞。注漿效果的好壞與用和不用單向閥有關(guān)。 漿液的調(diào)制也是一個(gè)極須重視的問(wèn)題。調(diào)制漿液時(shí)，必須經(jīng)過(guò)充分?jǐn)?拌。攪拌的方式可以用機(jī)械式的，也可以用水力式的。但任一種必須注意攪拌均勻。調(diào)制好的漿液用一枝木質(zhì)鉛筆插入，鉛筆能自立于漿液中不倒則可用了。 注漿的程序也是一個(gè)應(yīng)引起注意的問(wèn)題。一般來(lái)講，頂管機(jī)后的管子應(yīng)充分注足，讓它形成漿套。后面的漿液是用以補(bǔ)充，使?jié){套完整。如果有較長(zhǎng)時(shí)間停止下來(lái)不推，注漿也不能停止。 注漿用螺桿泵為好，螺桿泵出來(lái)的漿液沒(méi)有脈動(dòng)，易于形成漿套，其他的泵效果較差。注漿壓力一般只須比地下

36、水壓力略高一點(diǎn)即可。不過(guò)，這還要看土質(zhì)而定。如果是粘土，滲漏系數(shù)很小，注漿壓力也可小一些。如果是砂土,滲漏系數(shù)大，則注漿壓力也應(yīng)大一些，而且漿液也稠一些，唯有如此，漿液才能較好地形成二個(gè)包裹在管外的漿套。注漿需專人負(fù)責(zé)，每班的注澆壓力及注漿是均需有記錄。 （五）測(cè)量記錄 測(cè)量記錄表格分為兩種，一種是每個(gè)頂班每天頂進(jìn)的記錄表。另一種是根據(jù)記錄由施工技術(shù)人員整理成的匯總表。匯總表還是須貼在工地辦公室的墻上。共有三張，一張為高程偏差表，一張為左右方向偏差表，一張為推力表。在推力表中，應(yīng)用直線先畫出計(jì)劃推力表。然后每天的實(shí)際推和與計(jì)劃推力比較，若實(shí)際推力比推力低，則可放心，若比計(jì)劃推力高，則要引起注意

37、，研究對(duì)策。記錄表格式樣分別第 19 頁(yè) 共 25 頁(yè) 19 參見表5至表8。 表5 表6 第 20 頁(yè) 共 25 頁(yè) 20 表7 表8 第 21 頁(yè) 共 25 頁(yè) 21 1、挖掘面上的泥水管理 （1）保持挖掘面上的穩(wěn)定 保持挖掘面上的穩(wěn)定，是泥水平衡頂管的首要條件。如果不能保持挖掘面上的穩(wěn)定，會(huì)造成挖掘面上的塌方，這時(shí)不僅會(huì)造成地面較大的沉降，而且會(huì)使頂管機(jī)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)或者使頂管機(jī)往上飄而無(wú)法控制方向。嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生開天窗和冒頂現(xiàn)象。 為了保持挖掘面上的穩(wěn)定，我們必須注意以下兩個(gè)問(wèn)題。 嚴(yán)格控制泥水壓力 從理論上講，頂管機(jī)泥水倉(cāng)內(nèi)壓力應(yīng)比地下水壓力高20Kpa，由于泥水倉(cāng)內(nèi)的壓力比地下水壓力高

38、，就可以防止地下水通過(guò)排泥管道而流失，從而也就可以使挖掘面穩(wěn)定，具體的控制方法是通過(guò)調(diào)節(jié) 進(jìn)排泥泵的流量、壓力來(lái)控制。 進(jìn)水必須是泥水 在中砂土質(zhì)條件下，進(jìn)水必須采用泥水，而且必須把進(jìn)水的比重控制1.101.20左右。因?yàn)椴捎媚嗨院?，在中砂組成的挖掘面上會(huì)產(chǎn)生一層較為堅(jiān)實(shí)的泥膜，且是不透水的。也只有這樣，才會(huì)使泥水倉(cāng)內(nèi)比地下水壓力高的泥水作用在挖掘面上，才能防止地下水的流失。 由于泥水的比重較大，也可使挖掘面自身保持穩(wěn)定。 2、進(jìn)排泥的泥水管理 進(jìn)排泥的泥水管理是確保挖掘面穩(wěn)定的條件之一，同時(shí)也是確 第 22 頁(yè) 共 25 頁(yè) 22 保泥水能正常輸送所不可忽視的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，為了對(duì)進(jìn)排泥泥水

39、管理好，我們首先來(lái)看看如何測(cè)定進(jìn)排泥泥水水的物理特性。首先是泥水比重，它可用泥漿比重計(jì)來(lái)測(cè)量，泥漿的粘度，可用漏斗式粘度計(jì)來(lái)測(cè)量。 注、泥水分離器的作用就是能保證它的漿水不浪費(fèi)，能達(dá)到一定的濃度，循環(huán)利用，確保一道堅(jiān)實(shí)的外膜同時(shí)與原注漿加固的土體共同作用，保證地面不沉降 （六）頂進(jìn)中頂力變化原因及處理方法： 實(shí)際頂進(jìn)中，頂力變化甚大，除土質(zhì)、管徑、管長(zhǎng)、糾偏等因素外，尚有以下原因： 摩擦阻力大、頂進(jìn)中斷、上面行車振動(dòng)、頂過(guò)之后土體擾動(dòng)造成頂力增加。 處理方法： (1)、管壁外均勻涂潤(rùn)滑劑（石臘）。 (2)、泥漿減阻： 、為確保在頂進(jìn)過(guò)程中觸變泥漿不流失,必須在工作洞口安裝止水裝置：對(duì)墻外側(cè)注漿

40、加固止水法蘭加壓板,中間按入20厚優(yōu)質(zhì)橡膠止水板環(huán),要求有較高的拉伸性和耐磨性,防止泥漿外漏和土體產(chǎn)生擾動(dòng)。 、在頂進(jìn)過(guò)程中主要技術(shù)措施就是通過(guò)減阻泥漿填充管道周圍的空隙,形成一道泥漿保護(hù)套,起到支撐地層,減小地面沉降,減少阻力的作用。采用二套膨潤(rùn)土配拌機(jī)附帶二臺(tái)壓漿泵和二套管路,注漿孔上部聯(lián)成一組,下半圈聯(lián)成一組,從第二節(jié)管口頭部注漿孔壓漿并要與頂進(jìn)同步,然后隔二節(jié)管位置進(jìn)行跟蹤補(bǔ)漿,留出一部分壓漿孔補(bǔ)漿,以補(bǔ)充在頂進(jìn)過(guò)程中的泥漿損失；靜態(tài)壓上部,動(dòng)態(tài)壓下部；注漿特別注意的是注漿方向不得與頂進(jìn)方向相反,如果只在頂進(jìn)管路前區(qū)入, 就會(huì)發(fā)生逆向運(yùn)動(dòng),這時(shí)泥漿不得不向后流動(dòng),不但起不到潤(rùn)濕介質(zhì)作用,卻反而起了制動(dòng)介質(zhì)的作用,大大增加了頂進(jìn)阻力。所以正確的做法是泥漿的補(bǔ)充始終保持從后到前的方向。 五、收尾工作： 頂進(jìn)完成后即進(jìn)行收尾工作，其內(nèi)容包括： 1、拆除泥漿平衡頂管機(jī)、頂鐵及頂進(jìn)設(shè)備等并運(yùn)至工作坑上，整理放齊。 2、清掃管內(nèi)雜土。 第 23 頁(yè) 共 25 頁(yè) 23 3、逐節(jié)測(cè)量高程，中線，并作好竣工記錄。 4、填石棉水泥接口以防滲漏。材料配比是：水：石棉：水泥=1：3：7，操作是先