第四章 管道穿跨越工程課件

1、第四章 管道穿跨越工程本章內(nèi)容n定向鉆管道穿越n頂管法管道穿越n盾構(gòu)n大開挖n跨越工程第一節(jié)第一節(jié) 定向鉆敷管穿越定向鉆敷管穿越 一、概述一、概述 n主要用于穿越河流、湖泊、鐵路、公路和山體或建（構(gòu)）筑物等障礙物。n定向鉆施工:先施工一個導(dǎo)向孔，隨后擴孔和管道回拖。n有時多次擴孔后再回拖。n定向鉆進(jìn)中，多數(shù)工作通過回轉(zhuǎn)鉆桿來完成，鉆機的扭矩與軸向給進(jìn)力和回拖力同樣重要。n優(yōu)點為：對地表的干擾較?。皇┕に俣瓤?；可控制鋪管方向，施工精度高。 n不足之處：對施工場地要求較大，在礫石層中施工比較困難，一般不適用于成孔困難的地層。 二、定向鉆管道穿越二、定向鉆管道穿越 n1一般規(guī)定 n（1）適宜于穿越的

2、地質(zhì)條件有：粘土、亞粘土、成孔條件好的砂層和軟巖石層等。n（2）穿越管道中心線與地下管線、通信線路或動力電纜間的垂直距離（采用有線控向系統(tǒng)）應(yīng)大于15m。避免地下管線和電纜產(chǎn)生的磁場干擾地下儀表單元的傳感器，使測量誤差增大。n（3）在穿越長度和工藝條件允許的情況下，穿越管道曲率半徑應(yīng)盡量取大一些，曲率半徑以1500D為宜（D為穿越管道的結(jié)構(gòu)外徑尺寸），以避免回拖阻力增大。曲率半徑的選擇要綜合考慮管道的埋深、管徑和穿越范圍內(nèi)是否存在河堤等因素。n（4）穿越的入土角和出土角應(yīng)根據(jù)穿越地形、地質(zhì)條件和穿越管段管徑的大小來確定，一般入土角控制在713，出土角控制在49為宜；目前最大入土角可達(dá)28，出土

3、角可達(dá)15。二、定向鉆管道穿越二、定向鉆管道穿越n1一般規(guī)定 n（5）定向鉆穿越施工前，應(yīng)有地質(zhì)詳勘報告，地質(zhì)詳勘報告至少提供以下資料：平面圖、地質(zhì)剖面圖、取樣深度、含水量、飽和度、顆粒度、標(biāo)準(zhǔn)貫入數(shù)、液性指數(shù)、塑性指數(shù)、液限、塑限等，有巖石層需提供巖芯采收率、無側(cè)壓極限應(yīng)力、巖石硬度和強度。n（6）定向鉆穿越堤壩或建（構(gòu)）筑物前，應(yīng)征得有關(guān)部門同意，并采取適當(dāng)措施以保證堤壩或建（構(gòu)）筑物的安全。n（7）為保護(hù)防腐層和減少回拖力，可以在管道內(nèi)加裝充水塑料內(nèi)管，減少管道上浮力，同時減少了穿越管道的回拖力。n（8）應(yīng)驗算穿越管線的管子剛度，保證施工過程中不失穩(wěn)。 2定向鉆系統(tǒng)組成 n鉆機系統(tǒng)n控向

4、與造斜系統(tǒng)n鉆具n泥漿系統(tǒng)n回拖系統(tǒng)n動力系統(tǒng)n輔助系統(tǒng) （1）鉆機系統(tǒng) n底座n鉆機架n活動卡盤n控制室底座 n其上有行程齒條軌道、人行道、扶手欄桿等。n底座后底部有支撐腿，其上端與底座鉸鏈聯(lián)結(jié)，下端與鋼墊塊相連，墊塊座落在地面上或固定在專用拖車上。n底座上配有兩個液壓管鉗（卡盤），一個固定在底座前端，另一個可以沿底座兩側(cè)滑軌前后移動，從而實現(xiàn)鉆桿的螺紋連接與拆卸。n后支撐腿高度可調(diào)，從而可以改變?nèi)胪两嵌取?鉆機架 n帶有行程驅(qū)動系統(tǒng)，由齒輪與鉆機底座內(nèi)側(cè)的齒條嚙合。n它由液壓馬達(dá)通過齒輪副驅(qū)動，在底座上前進(jìn)后退。n全部液壓馬達(dá)的驅(qū)動均配有剎車、起動彈簧、液壓斷開裝置等。n鉆機架的主要作用是

5、為導(dǎo)向孔的鉆進(jìn)提供頂力、為管道回拖提供拉力。 活動卡盤 n安裝在鉆機架前端，由液壓馬達(dá)驅(qū)動，通過控制系統(tǒng)控制，可以使鉆桿產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)速和扭矩。 控制室 n有各種控制儀表、顯示儀表和計算機系統(tǒng)，用以控制鉆機架和轉(zhuǎn)盤的速度與方向，遠(yuǎn)程控制泥漿泵，遠(yuǎn)程操作管鉗（卡盤）。可對鉆機推拉力、轉(zhuǎn)盤扭矩和泥漿泵的壓力排量進(jìn)行調(diào)節(jié)。 （2）控向與造斜系統(tǒng) n有線控向和無線控向 n無線控向只適用于短距離、淺層穿越，配合中小鉆機使用，其特點是控向方便，準(zhǔn)確，但受穿越深度和地形的限制，一般使用較少。 n有線控向適用于長距離、深層穿越，配合大型鉆機使用。 有線控向n有線控向系統(tǒng)主要包括三部分：探頭、控向軟件和聯(lián)接轉(zhuǎn)換設(shè)

6、備。 n探頭用于測量磁方位角和井斜角。探頭結(jié)構(gòu)主要由一個三軸磁強計、一個三軸重力加速計、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和計算電路部分組成。三軸磁強計用于測量磁場矢量，三軸重力加速計用于測量重力場矢量。 n控向軟件用于計算探頭所在位置的里程、高程和左右偏差值。控向軟件依據(jù)磁場矢量算出磁方位角，依據(jù)磁場矢量和重力場矢量算出井斜角。 n聯(lián)接轉(zhuǎn)換設(shè)備是將探頭在井下測量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛?，提供給計算機中的控向軟件。 地面信標(biāo)系統(tǒng) n有線控向系統(tǒng)的精確度依靠當(dāng)?shù)氐卮艌龅淖兓?。n有較大的鋼構(gòu)件（橋梁、鋼板樁、其他管線等）、電力線路等時，就會影響當(dāng)?shù)氐牡卮艌觯斐捎嬎銠C反映的磁偏角與實際不符，左右出現(xiàn)偏差。n地面信標(biāo)系統(tǒng)(Tru-

7、Trucker system)就是在管道穿越的中心線上加一個人工、可計量的磁場來消除不穩(wěn)定因素造成的磁場變化對控向儀器的影響。因為該磁場是穩(wěn)定可控的，所以能最大限度地提高導(dǎo)向精度。 造斜與糾偏 n造斜短接（造斜彎節(jié)）和造斜偏塊 n造斜短接是兩端有斜口和螺紋的短管節(jié)，裝在鉆頭后面。n鉆進(jìn)時，若只給進(jìn)而不旋轉(zhuǎn)鉆桿，作用于造斜短接上的反力使鉆頭改變方向，實現(xiàn)造斜鉆進(jìn)；若同時給進(jìn)和旋轉(zhuǎn)鉆桿，造斜短接失去方向性，可實現(xiàn)保直鉆進(jìn)。 n造斜偏塊是加在鉆頭后面鉆桿上的半圓形金屬塊，它的工作原理是改變鉆桿受到的側(cè)向力而造斜 。n當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件是巖石時，在造斜短接與鉆頭之間，需安裝泥漿馬達(dá)驅(qū)動鉆頭旋轉(zhuǎn)，切削巖石。 （

8、3）鉆具 n常用的鉆具有：鉆頭、泥漿馬達(dá)和鉆桿。 n常用的定向鉆鉆頭有：銑齒鉆頭、牙輪鉆頭和金剛石鉆頭，它的外徑比鉆桿的外徑要大； n泥漿馬達(dá)可以有效地減小鉆頭前進(jìn)所需的推力；n定向鉆所使用的鉆桿與普通鉆井用鉆桿相同。 鉆具的合理組合n1）鉆桿直徑愈大，其受壓時穩(wěn)定性越好 n2）在鉆桿中間加上扶正器，并在扶正器上開幾個小水眼。 n3）長距離導(dǎo)向孔的鉆進(jìn)過程中，鉆導(dǎo)向孔最好使用泥漿馬達(dá)和大鉆頭 （4）泥漿系統(tǒng) n作用：護(hù)壁、攜砂、潤滑 n用于：水力噴射切割、給泥漿馬達(dá)提供能量、潤滑鉆頭、攜帶鉆屑到地面、固孔防塌。 n泥漿系統(tǒng)：泥漿配制容器、泥漿泵、泥漿管線、泥漿回收池和泥漿回收系統(tǒng)組成。n泥漿回

9、收系統(tǒng)由振動篩、除砂器和除泥器組成，用于分離出鉆屑等固體雜物，便于泥漿的回收利用。 經(jīng)驗n在導(dǎo)向孔通過粘土層時，采用4%土加0.1%的水平定向鉆攜砂劑和0.1%的水平定向鉆增粘降失水劑，使定向鉆孔在這種地層基本上能有規(guī)律地完成。n在粉土和淤泥地層，在預(yù)擴孔和回拖以及洗孔階段，采用5%土加0.1%的水平定向鉆攜砂劑和0.1%的水平定向鉆增粘降失水劑，保證這些工序順利完成。n在粘土層的預(yù)擴孔階段，采用5%土加0.3%的水平定向鉆增粘降失水劑。n在淤泥地層的預(yù)擴孔階段，采用5%土加0.05%的水平定向鉆攜砂劑和0.2%的水平定向鉆增粘降失水劑。n在全部為礫石層的情況下，采用6%土加0.03%的水平定

10、向鉆攜砂劑和0.15%的水平定向鉆增粘降失水劑。 （5）擴孔與回拖系統(tǒng) n回拖要充分考慮泥漿、擴孔直徑、擴孔井壁條件，科學(xué)設(shè)定回拖力。n常用的擴孔器：桶式擴孔器、帶導(dǎo)流槽的桶式擴孔器、板式擴孔器和飛旋式擴孔器 。桶式擴孔器桶式擴孔器n對地層的擠壓作用使其十分適用于易塌方和可塑地層，同時它具有良好的清孔能力，因而應(yīng)用十分廣泛。 飛旋式擴孔器 n角度十分陡直，切割刀口的長度非常短，因此其阻力和旋轉(zhuǎn)所需的能量小，切削能力較強。n由于這種形式的擴孔器不擠壓土層，所以在車道、人行道以及擔(dān)心會破裂的街道底下進(jìn)行鉆進(jìn)工程時，是理想的選擇。n它比較適用于不塌方且不易鼓泥包的地層擴孔。 飛旋式擴孔器 板式擴孔器

11、 n具有較好的切削能力，能極好的混合鉆屑和泥漿，并且能讓泥漿自由流過。n對于大直徑擴孔，由于自身重量過重而導(dǎo)致擴孔器有逐漸下沉的趨勢，從而惡化了孔道成形質(zhì)量。n大尺寸擴孔時，應(yīng)與桶式擴孔器同時配套使用，此時桶式擴孔器起到扶正器的作用。 板式擴孔器 巖石擴孔器 n用于巖石地帶的擴孔作業(yè)，其上有多個破巖牙輪和水射流孔。巖石擴孔器 回拖n在擴孔完成后馬上進(jìn)行，回拖系統(tǒng)的連接方式為管線+卸扣+活接+鉆桿。n回拖時在鉆機的拉力和泥漿的潤滑作用下，主管道從一岸沿導(dǎo)向孔回拖至另一岸。 回拖系統(tǒng)連接方式 （6）動力與輔助系統(tǒng) n柴油機、液壓泵和發(fā)電機n主要作用是為鉆機、泥漿泵提供高壓油，以驅(qū)動各部分的液壓馬達(dá)

12、，同時為計算機、照明和空調(diào)設(shè)備提供電源。n主要輔助設(shè)備有：起重機、單斗挖掘機、推土機和管道施工設(shè)備等。 3定向鉆管道穿越施工程序 施工準(zhǔn)備測量放線安裝鉆機鉆導(dǎo)向孔預(yù)擴孔管道發(fā)送回 拖泥漿處理管線組裝恢復(fù)（1）施工占地與施工準(zhǔn)備 n1）施工占地n 定向鉆施工占地包括鉆機場地、管線場地、蓄水池及泥漿池占地、管線焊接占地。n 鉆機安裝場地的大小根據(jù)鉆機型號而定。泥漿池和蓄水池占地根據(jù)管徑的大小、場地及地質(zhì)情況而定，盡量節(jié)約用地。n 在出土點一端，應(yīng)根據(jù)管道中心軸線、占地寬度和長度（為穿越設(shè)計曲線管道長度加50m），本著節(jié)約用地的原則，放出管道場地、泥漿池占地及管道焊接占地邊界線，并標(biāo)出拖管車出入場地

13、路線和地點。n 管道預(yù)制應(yīng)在穿越中心線上，如地形不允許，從出土點起200m后方可彎曲，彎曲半徑應(yīng)不小于1500D（D為管子結(jié)構(gòu)外徑尺寸）。 定向鉆機場地示意圖 出土作業(yè)場地示意圖 2）施工準(zhǔn)備 n修筑施工便道n平整場地n儀器設(shè)備的檢查維護(hù)n施工輔助用料的準(zhǔn)備n鉆機錨固系統(tǒng) 修筑施工便道n根據(jù)穿越地點的地理環(huán)境，在施工場地（入土點與出土點）與公路主干線之間修筑施工便道，施工便道的承載能力應(yīng)不低于最重車輛或設(shè)備的重量，并在適當(dāng)位置找一開闊地平整壓實，以方便車輛調(diào)頭進(jìn)入鉆機場地。 平整場地n在入土點，以穿越中心線為中線，平整場地，安放鉆機、泥漿系統(tǒng)、鉆桿和泥漿池等；n在出土點平整作業(yè)場地，安放鉆桿、

14、鉆具、挖掘機和泥漿池，設(shè)置合適大小的管線預(yù)制作業(yè)帶。在合適位置開挖泥漿池、廢漿池等收集廢棄泥漿。n根據(jù)穿越地段的地質(zhì)情況及管徑長度，配備一定數(shù)量的泥漿罐，準(zhǔn)備好泥漿用料，并妥善保管好各類泥漿用料和油品，防止污染施工工地及水源。 儀器設(shè)備的檢查維護(hù)n主要針對鉆機系統(tǒng)、鉆具、泥漿系統(tǒng)、控向系統(tǒng)進(jìn)行，檢查各儀器設(shè)備是否運轉(zhuǎn)良好。 鉆機的錨固 n如果鉆機在推拉過程中發(fā)生了移動，其推拉力不但會降低，而且可能會出現(xiàn)孔內(nèi)功率損失，這時會出現(xiàn)鉆機的全部功率作用在鉆機機身上，容易發(fā)生設(shè)備破壞和人員傷害。如果鉆機本身的固定能力差，一方面，鉆機的控制能力降低，從而導(dǎo)致無法很好地按預(yù)定的計劃完成鉆進(jìn)工作；另一方面，鉆

15、機在運轉(zhuǎn)過程中振動較大，會引起鉆桿發(fā)生彎曲或損壞，使鉆孔無法按預(yù)先設(shè)計的軌跡完成。 鉆機下所墊鋼板地錨墻和混凝土12米長1.8米深，0.5米厚鋼箱擋板管樁連接槽鋼（2）測量放線 n按照設(shè)計確定出的管道穿越中心線、入土點、出土點，在入土點側(cè)測出鉆機安放位置、地錨箱、泥漿池、占地邊界等；n在出土點側(cè)測出焊接管道中心線及泥漿池位置、占地邊界等；n現(xiàn)場測量完成后，技術(shù)人員要及時編寫施工計劃、方案及措施，并向施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。 （3）安裝鉆機 n1）鉆機一般應(yīng)安裝在入土點和出土點的連線上。鉆機導(dǎo)軌與水平面的夾角與設(shè)計的入土角相等。n2）鉆機應(yīng)安裝牢固、平穩(wěn)，經(jīng)檢驗合格后進(jìn)行試運轉(zhuǎn)。n3）應(yīng)對控向系統(tǒng)

16、進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)校，調(diào)校的基準(zhǔn)參數(shù)應(yīng)存入計算機內(nèi)。 （4）鉆導(dǎo)向孔 n泥漿通過鉆桿推動裝在鉆桿前的鉆頭破土鉆進(jìn)，泥漿從鉆桿和鉆孔的間隙返回泥漿罐 操作要點 1）液壓起重機將鉆桿吊上鉆臺，固定在能在鉆臺上移動的活動卡盤上，鉆桿的前端連接鉆頭，后端與泥漿管路連通。開動泥漿泵后，泥漿推動鉆頭向前鉆進(jìn)，活動卡盤和鉆頭同步向前移動。2）當(dāng)活動卡盤移動到鉆臺前部的固定卡具時，卸開鉆桿接頭向后移動活動卡盤，能放上一根鉆桿（9.5m）時，吊上另一根鉆桿，進(jìn)行接加鉆桿，接頭安裝卸開均靠前端卡具固定鉆桿，活動卡盤的正反轉(zhuǎn)動來完成，然后繼續(xù)鉆進(jìn)。 操作要點n3）鉆頭的入土角為713，出土角為49。特殊情況下，沿管線出、入

17、土點的地面管道中心線，增設(shè)支撐管線曲率變化的滾動發(fā)送架，管線的最大入土角可以達(dá)到25；管線穿越的水平長度不變，增大鉆頭的出、入土角和減小管線穿越的曲率半徑（國外的管線穿越曲率半徑最小達(dá)到80DN管徑），可以有效地增加管線的穿越深度；增加管線的穿越深度，有利于防止跑漿造成地面塌陷，并增加了管線穿越優(yōu)良地層的機會。入土角和出土角確定后，在曲線上確定若干點X、Y、Z三維坐標(biāo)，此坐標(biāo)返回控制盤上，控制各點坐標(biāo)沿設(shè)計曲線向前推進(jìn)。 操作要點n4）導(dǎo)向孔實際穿越曲線與設(shè)計穿越曲線的偏移量不應(yīng)大于2m。出土點沿設(shè)計軸線的縱向偏差應(yīng)不大于穿越長度的1%，且不大于12m；橫向偏差應(yīng)不大于穿越長度的0.5%，且不

18、大于6m；n5）鉆桿和鉆頭在施工前應(yīng)進(jìn)行清掃，嚴(yán)禁有雜物，防止鉆桿內(nèi)有雜物堵住鉆頭水嘴造成事故。 （5）擴孔 n擴孔是利用與鉆桿相連的擴孔器來完成的，擴孔時鉆桿帶動擴孔器轉(zhuǎn)動，泥漿從擴孔器噴出（泥漿壓力0.81.6MPa），同時活動卡盤向后移動，拉動擴孔器前進(jìn)，并牽引穿越管前進(jìn)，直至敷設(shè)完畢。 操作方法 n 當(dāng)鉆桿在對岸出土后，將擴孔器前端絲扣和鉆桿相連，后端軸承和穿越管相連（擴孔器尺寸比穿越管道尺寸大0.3米）。n 注入泥漿推動擴孔器（此泥漿不回收），移動鉆臺上活動卡盤，拉動擴孔器和穿越管段前進(jìn)。 預(yù)擴孔的尺寸和次數(shù)n應(yīng)根據(jù)穿越地質(zhì)情況和管徑大小確定。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件為中砂、粗砂、礫砂或管徑等于或

19、大于273mm時，應(yīng)進(jìn)行預(yù)擴孔。管徑每增加150mm時，應(yīng)增加一次預(yù)擴孔。 出土側(cè)布置n擴孔前，在出土側(cè)（鉆機的對面）提前固定一液壓緊扣裝置，安裝完預(yù)擴孔器，在其后安裝鉆桿，每行進(jìn)一根鉆桿，由液壓卸扣裝置安裝一根鉆桿，預(yù)擴200米后，開始倒運鉆桿，使鉆桿循環(huán)使用。 擴孔工藝 n1）擴孔器及擴孔次數(shù)的選擇n合理組合擴孔器系列，采用板式擴孔器和桶式擴孔器搭配使用，可確?？椎莱尚钨|(zhì)量。n預(yù)擴孔時，如發(fā)現(xiàn)某次擴孔的扭矩過大或擺動幅度過大，可適當(dāng)增加擴孔次數(shù)，用相同尺寸的擴孔器重新擴孔12次。 不塌方的地層 n穩(wěn)定均勻的粘土層、板結(jié)連續(xù)的砂層等，孔道主要依靠擴孔器的回擴切削成形。切削下來的鉆屑由泥漿攜帶

20、排出孔外。 易塌方的地層 n流沙、淤泥以及疏松的粘質(zhì)粉土和粉質(zhì)粘土等地層，“孔道”與周圍地層沒有嚴(yán)格的界限，由“孔道”的中心線向四周分布為泥漿與鉆屑混合的流塑狀態(tài)物，在垂直于軸線方向上分布范圍的大小取決于泥漿壓力與地層壓力差以及地層的含水情況等，泥漿的懸浮能力保證了“孔道”的穩(wěn)定n這種情形下，并不排除在采用桶式擴孔器時，局部地段會出現(xiàn)由于泥漿濾餅而形成孔道，但這時的濾餅環(huán)空盡管充滿泥漿，卻依然很脆弱，容易垮塌，最終還是以邊界模糊的“孔道”占主導(dǎo)地位。 n這種“穩(wěn)定”的受泥漿保護(hù)的“孔道”也是定向鉆孔道的一種；在這樣的地層中，要想滿足管道順利回拖的條件，十分關(guān)鍵的一點就是在擴孔時要提高泥漿排量、

21、增加擴孔次數(shù)、加大擴孔直徑從而在盡量大的范圍內(nèi)構(gòu)建“孔道”。 介于上述二者之間的地層 n除上述切削和泥漿護(hù)壁成孔外，擠擴成孔也是十分有效的成孔手段。n在這樣的地層中，有時出現(xiàn)局部的塌方，鉆屑不能有效地外排，但經(jīng)過桶式擴孔器的擠擴孔壁以及對孔壁的旋轉(zhuǎn)“抹光”作用，可以有效清除井孔內(nèi)鉆屑而形成光滑的孔道。 2）擴孔速度n成功擴孔需要適當(dāng)種類和足量的鉆井泥漿在孔內(nèi)流動。n確定合理的擴孔速度，使泥漿和鉆屑比例達(dá)到不小于1：1，從而降低回拖力和扭矩，擴孔的速度須按這個原則確定。n對于易塌方的地層，盡管不會返漿，但是擴孔的速度也依然要按上述原則進(jìn)行確定，其道理就是要保證鉆屑與泥漿充分混合。 （6）管道回拖

22、 n管道回拖前，應(yīng)將管道放在發(fā)送架上或放入發(fā)送溝內(nèi)。n采用發(fā)送溝方法回拖管道時，發(fā)送溝內(nèi)不得有石塊、樹根和硬物等，溝內(nèi)宜注水，確保將管線浮起，以避免管線底部與地層磨擦，劃傷防腐層，并降低鉆機拖拉力。 管段與鉆具連接 n1）檢查切割刀和擴孔器內(nèi)各通道及各泥漿噴嘴是否暢通，確認(rèn)合格后方可連接；n2）連接順序宜為鉆桿、麻花鉆桿、切割刀、擴孔器、旋轉(zhuǎn)接頭、“U”型環(huán)、管道；n3）切割刀直徑宜比擴孔器直徑大150mm，擴孔器直徑宜比穿越管道直徑大150mm，目的是減小拖拉力，保護(hù)防腐層；全部連接完后應(yīng)泵送泥漿沖洗，檢查各泥漿噴嘴是否正常，合格后方可進(jìn)行回拖施工。n管道回拖施工應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，除發(fā)生不可抗拒的

23、原因外，嚴(yán)禁在施工中無故停拖。 （7）穿越管道施工 n1）定向鉆穿越施工的管道，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計要求施工，并經(jīng)檢查驗收合格后方可進(jìn)行回拖施工。n2）嚴(yán)禁在穿越管道上開孔，焊接其它附件，試壓時只允許在管道兩端加長段上開孔焊接閥門和安裝壓力表，回拖后與線路連接時，開孔的加長管道應(yīng)割除。n3）按規(guī)定的要求進(jìn)行試壓和吹掃。 （8）泥漿配制 n泥漿的基本組分是現(xiàn)場的淡水，大多數(shù)情況下，須在水中添加膨潤土來增加泥漿的粘度，泥漿主要用于穩(wěn)定孔壁、降低回轉(zhuǎn)扭矩和拉管阻力、冷卻鉆頭和控向探頭、清除鉆進(jìn)產(chǎn)生的土屑等。 1）泥漿非正常返回 n定向鉆進(jìn)經(jīng)常產(chǎn)生無法控制的泥漿地下流失。理想條件下泥漿在鉆桿端部鉆頭處流出，再

24、沿鉆桿外壁與孔壁間隙返回地表，這樣可以重復(fù)利用泥漿，降低生產(chǎn)費用。n實際施工時泥漿將沿阻力最小的通道流動，泥漿往往會擴散到鉆孔周圍的地層中去，有時也會滲到地表上。當(dāng)泥漿沒有沿鉆孔返回而是隨便流到地表時，稱為泥漿的非正常返回。 影響與措施n一般在鋪管施工時，泥漿非正常返回不是一個嚴(yán)重的問題。n如果泥漿向河底流出時，則對環(huán)境的影響較小。n如果在市區(qū)或是在風(fēng)景優(yōu)美的游覽勝地施工，泥漿非正常返回就會給公眾帶來不便，有時泥漿的流動還能沖壞街道、沖垮堤壩和公路鐵路。n在施工中，應(yīng)不斷地調(diào)整施工方法，盡量減少泥漿非正常返回的發(fā)生。所以施工前，應(yīng)制定應(yīng)急計劃并準(zhǔn)備好可能的補救措施，同時還應(yīng)通知有關(guān)施工管理部門

25、。 2）泥漿的重復(fù)利用 n把返回的泥漿收集起來泵送到泥漿凈化設(shè)備中，再把凈化后的泥漿送回到泥漿儲存或混合箱中反復(fù)使用。 第二節(jié) 頂管施工法一、頂管施工概論 1頂管施工技術(shù)的發(fā)展概況 n按工作面的開挖方式分：普通頂管、機械頂管、水射頂管、擠壓頂管等。 n工作面平衡方式 ：氣壓平衡、泥水平衡和土壓平衡 。氣壓平衡 n全氣壓平衡n在所頂進(jìn)的管道中及挖掘面上都充滿一定壓力的空氣，以空氣的壓力來平衡地下水的壓力。 n局部氣壓平衡 n只在掘進(jìn)機的土倉內(nèi)充以一定壓力的空氣，達(dá)到平衡地下水壓力和疏干挖掘面土體中地下水的作用。 泥水平衡方式 n以含有一定量粘土的且具有一定相對密度的泥漿充滿掘進(jìn)機的泥水艙，并對它

26、施加一定的壓力，以平衡地下水壓力和土壓力。n泥漿在挖掘面上形成泥膜，防止地下水的滲透，再加上一定的壓力可平衡地下水壓力和土壓力。 土壓平衡方式 n以掘進(jìn)機土艙內(nèi)泥土的壓力來平衡掘進(jìn)機所處土層的土壓力和地下水壓力 頂管施工法的適用條件 管徑一般在2003500mm；管材一般為混凝士管、鋼管、陶土管、玻璃鋼管；管線長度一般為50300m，最長可達(dá)1500m；各種地層，包括含水層。 2頂管施工的分類 n以頂進(jìn)管前的工具管或頂管掘進(jìn)機的作業(yè)形式來分 ：n手掘式頂管 n擠壓式頂管 n半機械式或機械式頂管。n泥水式、泥漿式、土壓式和巖石式按所頂進(jìn)管子的口徑大小來分 n大口徑：口徑在2000mm以上的頂管

27、n中口徑：指人彎著腰可以在其內(nèi)行走的管子，口徑在9002000mm之間 ；n小口徑：指人只能在管內(nèi)爬行，有時甚至于爬行也比較困難的管子，口徑在900mm以下 。以頂進(jìn)管的管材來分 n鋼筋混凝土管頂管n鋼管頂管n其他管材的頂管。 按頂進(jìn)軌跡的曲直來分 n直線頂管n曲線頂管 按工作坑和接收坑之間距離的長短來分 n普通頂管n長距離頂管 3頂管施工的基本原理 n頂管施工就是借助于主頂油缸以及中繼間的頂進(jìn)力，把工具管或頂管掘進(jìn)機從工作坑內(nèi)穿過土層一直頂進(jìn)到接收坑內(nèi)吊起。與此同時，把緊隨在工具管或掘進(jìn)機后的管道埋設(shè)在兩個工作坑之間。 圖4-2-1頂管施工l混凝土管；2運輸車；3扶梯；4主頂油泵；5行車；6

28、安全扶欄；7潤滑注漿系統(tǒng)；8操縱房；9配電系統(tǒng)；10操縱系統(tǒng)；11后座；12測量系統(tǒng)；13主頂油缸；14導(dǎo)軌；15弧形頂鐵；16環(huán)形頂鐵；17混凝土管；18運土車；19機頭（1）工作坑和接收坑 n工作坑是安放所有頂進(jìn)設(shè)備的場所，也是頂管掘進(jìn)機的始發(fā)場所。工作坑還是承受主頂油缸頂進(jìn)力的反作用力的構(gòu)筑物。n接收坑是接收掘進(jìn)機的場所 （2）頂管掘進(jìn)機 n安放在所頂管道最前端的設(shè)備n手掘式頂管只用一只工具管 n頂管掘進(jìn)機的功能是取土和確保管道頂進(jìn)方向的正確性。 （3）主頂裝置和中繼間 n主頂裝置：主頂油缸、主頂油泵和操縱臺及油管等四部分構(gòu)成 n主頂油缸個數(shù)成雙數(shù)，且左右對稱 n中繼間內(nèi)均勻地安裝有多個

29、油缸，這些油缸把它們前面的一段管子頂進(jìn)一定長度以后，把該中繼間油缸縮回。這樣一只連一只，一次連一次就可以把很長的一段管子分幾段頂進(jìn)。n最終依次把由前到后的中繼間油缸拆除，多個中繼間合攏即可。 （4）頂鐵 n環(huán)形、弧形或馬蹄形三種 n環(huán)形頂鐵的主要作用是把主頂油缸的頂進(jìn)力較均勻地分布在所頂管子的端面上。 n弧形或馬蹄形頂鐵是為了彌補主頂油缸行程與管節(jié)長度之間的不足而設(shè)立的。（5）基坑導(dǎo)軌 n由兩根平行的箱形鋼結(jié)構(gòu)焊接在軌枕上制成 。n作用：一是使推進(jìn)管在工作坑中有一個穩(wěn)定的導(dǎo)向，并使推進(jìn)管沿該導(dǎo)向進(jìn)入土中；二是讓環(huán)形、弧形頂鐵工作時能有一個可靠的托架。 （6）后座墻 n后座墻是把主頂油缸推力的反

30、作用力傳遞到工作坑后部土體中去的墻體。 （7）頂進(jìn)用管 n分多管節(jié)和單管節(jié)兩大類： n多管節(jié)頂進(jìn)管大多為鋼筋混凝土管，管節(jié)長度在23m之間 ；n單管節(jié)的頂進(jìn)管是鋼管。（8）輸土裝置 n手掘式頂管中，大多采用手推車出土；n土壓平衡式頂管中，有蓄電池拖車、砂泵等方式出土；n泥水平衡式頂管中，采用泥漿泵和管道輸送泥水。 （9）地面起吊設(shè)備 n門式行車 n汽車式起重機n履帶式起重機 （10）測量和校正系統(tǒng) n經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀。經(jīng)緯儀用來測量管子的左右偏差，水準(zhǔn)儀用來測量管子的高低偏差。 n1）挖土校正法：當(dāng)首節(jié)管發(fā)生偏差，而其余的管節(jié)尚符合要求時，通過增減不同部位的挖土方量進(jìn)行校正。n2）強制校正法：是

31、強迫管節(jié)向正確方向偏移的方法 。 強制校正法n襯墊法：在首節(jié)管的外側(cè)局部管口位置墊上鋼板或木板，迫使管子轉(zhuǎn)向。n支頂法：應(yīng)用支柱或千斤頂在管前設(shè)支撐，斜支于管口內(nèi)的一側(cè)，以強頂校正。n主壓千斤頂校正法：當(dāng)頂進(jìn)長度較短(15 m以內(nèi))時，如發(fā)現(xiàn)管中心有偏差，可利用主壓千斤頂進(jìn)行校正。如管中心向左偏時，可將管外左側(cè)的頂鐵比右側(cè)的頂鐵加長1015 mm。這樣，當(dāng)千斤頂頂進(jìn)時，左側(cè)的頂進(jìn)力大于右側(cè)的頂進(jìn)力，可校正左偏的誤差。n校正千斤頂校正法：在首節(jié)工具管之后安裝校正環(huán)，在校正環(huán)內(nèi)的上下左右安裝四個校正千斤頂。當(dāng)發(fā)現(xiàn)首節(jié)工具管的位置偏斜時，開動相應(yīng)的千斤頂即可實現(xiàn)校正。 （11）注漿系統(tǒng) n由拌漿、注

32、漿和管道三部分組成。 （12）供電及照明系統(tǒng) （13）通風(fēng)與換氣系統(tǒng) （14）輔助施工 n井點降水、高壓旋噴、注劑、攪拌樁、凍結(jié)法等 二、頂管施工中的有關(guān)計算二、頂管施工中的有關(guān)計算 n工作坑的尺寸及受力分析 n頂進(jìn)力的計算 三、土壓平衡頂管施工方法三、土壓平衡頂管施工方法 n分為工作井（坑）制作、頂進(jìn)、出土、吊裝、注漿、測量糾偏等工序 全線復(fù)測進(jìn)接收坑聯(lián)機調(diào)試出洞準(zhǔn)備初始頂進(jìn)下套管頂進(jìn)、排土中繼間安裝、使用測量糾偏基準(zhǔn)測量工作坑基礎(chǔ)洞口止水圈工作坑布置起重運輸、頂進(jìn)設(shè)備供配電系統(tǒng)頂管機安裝注漿設(shè)備注漿材料1. 工作井制作 n豎井施工可采用人工開挖，土釘支護(hù)等技術(shù)形式； n河道等特殊地質(zhì)條件下

33、豎井的制作可采用后面介紹的制作方法 ；n掘進(jìn)面注漿和出發(fā)井設(shè)置洞口止水圈 豎井與止水圈 2. 頂管掘進(jìn)施工 n（1）軌道鋪設(shè) 導(dǎo)軌鋪設(shè) 頂進(jìn)與頂管設(shè)備布置 （2）頂管機安裝和初始頂進(jìn) n頂管機在導(dǎo)軌上要放置正，偏轉(zhuǎn)儀顯示的偏轉(zhuǎn)角度不應(yīng)大于0.5度。刀盤距洞口約600mm左右，以利于破洞。 n從頂管機推進(jìn)洞內(nèi)開始，一直到第一節(jié)套管全部推進(jìn)土中的全過程稱之為初始頂進(jìn)。 n當(dāng)頂管機推進(jìn)到可以下第二節(jié)套管的最小距離時，把第二節(jié)套管下到基坑中，使它與第一節(jié)套管聯(lián)成一體，此時，初始頂進(jìn)就完成，以后的各節(jié)套管的頂進(jìn)與此相同 。（3）出土處理 n土壓平衡式頂管機采用螺旋出土器進(jìn)行出土，采用皮帶傳送機傳送到適當(dāng)

34、高度，經(jīng)出土小車運出管外，小車牽引采用卷揚機完成，由吊車吊出豎井。 （4）水泥管處理及頂進(jìn)過程中管線的續(xù)接 n兩節(jié)混凝土管之間采用密封條進(jìn)行密封。同時在兩個混凝土管對接面處放置一層纖維板，在頂進(jìn)過程中起到緩沖作用，防止混凝土管被壓碎。 （5）土壓力控制 n土壓力根據(jù)Rankine土壓力理論進(jìn)行計算，施工時要將土壓力控制在設(shè)計范圍內(nèi)。n如果土壓力過高，則適當(dāng)降低頂進(jìn)速度和增加出土量；反之，要增加頂進(jìn)速度和減少出土量。n液壓千斤頂?shù)捻斄σ罁?jù)頂進(jìn)長度、地層與套管的摩擦力、頂進(jìn)速度等的不同而不同。n在頂進(jìn)過程中，要實測土壓力和主動土壓力，對理論值進(jìn)行修正，使之符合實際情況。 （6）中繼間的使用 n中繼

35、間是為了克服頂進(jìn)系統(tǒng)頂力的不足，而設(shè)置的中間推力裝置，要根據(jù)施工經(jīng)驗和計算，確定中繼間的個數(shù)和位置。 （7）測量、糾偏 n頂管測量儀器主要使用激光經(jīng)緯儀。在工作井中安裝激光經(jīng)緯儀，在機頭安裝激光靶，激光靶用于激光經(jīng)緯儀進(jìn)行軸線的跟蹤測量。n先糾高低偏差，后糾左右偏差。 激 光 經(jīng) 緯 儀固 定 經(jīng) 緯 儀 的 鋼 管激 光 靶預(yù) 埋 鋼 板機 頭水 泥 管激 光 經(jīng) 緯 儀固 定 經(jīng) 緯 儀 的 鋼 管激 光 靶水 泥 管水 泥 管導(dǎo) 軌后 座 墻主 頂 油 缸頂 鐵機 頭后 座 墻主 頂 油 缸頂 鐵（8）注漿系統(tǒng) n頂管過程中通過壓漿系統(tǒng)從機頭、套管中的注漿孔壓入觸變泥漿，形成一定厚度的泥

36、漿套，使頂管在泥漿套中滑行，減少摩阻力。 球閥注漿泵注漿孔注漿軟管三通(接注漿孔)攪拌機泥漿池1泥漿池2壓力表攪拌機球閥壓力表（9）頂進(jìn)過程中容易出現(xiàn)的問題以及應(yīng)急預(yù)案 n液壓站與機頭協(xié)調(diào)不一致，會造成地表土隆起或塌陷。解決方法為：增加地面檢測系統(tǒng)，隨時對地表進(jìn)行測量檢測，一旦發(fā)現(xiàn)問題立即處理 n注漿過程中壓力控制不準(zhǔn)，造成地面冒漿。解決方法：在施工過程中，時刻注意機頭土壓力及液壓站主頂推進(jìn)力。 n遇到砂層等滲透系數(shù)比較大的地層，應(yīng)增加注漿稠度，減小泥漿的流動性，易于形成泥漿套，把砂層阻擋在泥漿套之外，防止砂土抱住套管增加摩擦力和造成地面沉降。 3. 管道的安裝 n在套管內(nèi)每隔一定距離鋪設(shè)一個

37、鋼筋混凝土支墩，混凝土支墩與管線之間加絕緣橡膠墊板。為了防止將來套管內(nèi)進(jìn)水漂管，在鋼筋混凝土支墩上預(yù)埋螺栓，連接U形鋼帶固定油氣管道。 絕緣橡膠板混凝土支墩排水孔四、主管道穿越套管的方法四、主管道穿越套管的方法 n滾輪托架法、全位置管道托架發(fā)送法、固定滾輪牽引發(fā)送法、軌道小車牽引發(fā)送法和水浮管道頂推牽引發(fā)送法。 滾輪托架法滾輪托架法 n沿輸氣管道每隔一定距離設(shè)置兩排鋼質(zhì)管箍，固定于穿越管道上，每個管箍上半部為聚乙烯支撐板，下半部設(shè)若干個滾輪，滾輪通過輪架焊接在管箍上。發(fā)送時，滾輪在套管內(nèi)運動，實現(xiàn)主管道在套管內(nèi)穿越。該方法對于大管徑、長距離管道穿越容易在頂進(jìn)時壓壞小滾輪，致使穿越失敗。 全位置

38、管道托架發(fā)送法全位置管道托架發(fā)送法 n與滾輪托架法基本相似，不同之處為：在管道托架上均勻放置68個滾輪，以保證在托架旋轉(zhuǎn)時管道仍在托架上運送。對托架進(jìn)行加固，防止托架的破壞。此方案不能克服滾輪托架法存在的問題，一旦一組滾輪發(fā)生破壞，就會造成工程的失敗。 固定滾輪牽引發(fā)送法固定滾輪牽引發(fā)送法 n滾輪架是由一個水平主承重輪和兩側(cè)各一個輔助的定位輪組成，安裝在套管的下半部能防止主管道對套管的碰撞，前端用穿心千斤頂作為牽引的動力，可保證鋼管以較均勻的速度發(fā)送。n在套管中以適當(dāng)?shù)拈g隔（510m）放置一組滾輪架，預(yù)發(fā)送的管道前端焊接一個形似子彈頭的變徑端頭（如圖4-2-11所示），以保證可以以“穿針引線”

39、的形式穿入滾輪架。 軌道小車牽引發(fā)送法軌道小車牽引發(fā)送法 n在套管內(nèi)鋪設(shè)鋼軌，鋼軌上安裝四輪小車，穿越管線安放在小車上，進(jìn)行發(fā)送。要求鋼軌鋪設(shè)在同一水平直線上，不能有彎曲。 厚橡膠板壓重塊水浮管道頂推牽引發(fā)送法水浮管道頂推牽引發(fā)送法 n封閉主管道懸浮在套管內(nèi)的水中，通過牽引實現(xiàn)管道的發(fā)送。 第三節(jié)第三節(jié) 盾構(gòu)施工盾構(gòu)施工 n基本原理：一個盾構(gòu)體的鋼組件沿隧洞軸線，邊向前推進(jìn)邊對土壤進(jìn)行挖掘。n該盾構(gòu)體組件的殼體即護(hù)盾，它對挖掘出的還未襯砌的隧洞段起著臨時支撐的作用，承受周圍土層的壓力，有時還承受地下水壓以及將地下水擋在外面。挖掘、排土、襯砌等作業(yè)在護(hù)盾的掩護(hù)下進(jìn)行。 一、盾構(gòu)施工概論一、盾構(gòu)施

40、工概論 n1盾構(gòu)的種類盾構(gòu)的種類 敞開式 閉胸式 泥土壓式 土壓式 泥水加壓式 土壓平衡式 局部敞開式 機械式 半機械式 手掘式 擠壓式 全部敞開式 盾構(gòu) 2. 襯砌與特殊盾構(gòu)施工方法襯砌與特殊盾構(gòu)施工方法 n（1）壓注混凝土襯砌 n70年代中后期由德國開發(fā)了擠壓素混凝土整體襯砌。日本、法國在此基礎(chǔ)上發(fā)展了澆筑鋼筋混凝土襯砌法， n隨著盾構(gòu)的推進(jìn)，移動盾尾空隙的時候，通過混凝土加壓千斤頂?shù)募訅簤毫坝没炷翝仓玫膲核土Γ浜隙軜?gòu)推進(jìn)量擠壓新澆混凝土，修筑與圍巖貼緊的牢固襯砌。 （2）環(huán)片襯砌 n隨著盾構(gòu)的推進(jìn)，機體尾部通過拼裝機構(gòu)拼裝已在地面預(yù)制好的混凝土環(huán)片。盾構(gòu)每推進(jìn)一環(huán)距離，就在盾尾的

41、支護(hù)下拼裝一環(huán)襯砌，并向襯砌外圍的空隙壓注水泥砂漿，以防止隧道及地面的沉降。盾構(gòu)推進(jìn)的反力由襯砌環(huán)片承擔(dān)。隨著環(huán)片逐環(huán)拼裝，隧道逐漸建成。（3）擴徑盾構(gòu)施工法 n擴徑盾構(gòu)施工法是對原有盾構(gòu)隧道上的部分區(qū)間進(jìn)行直徑擴展。n先依次撤除原有部分襯砌和挖去部分圍巖，修建能夠設(shè)置擴徑盾構(gòu)機的空間作為其出發(fā)基地。隨著襯砌的撤除，原有隧道的結(jié)構(gòu)，作用荷載和應(yīng)力將發(fā)生變化，所以必須在原有隧道開孔部及附近采取加固措施 （4）球體盾構(gòu)施工法 n又稱直角方向連續(xù)掘進(jìn)施工法，根據(jù)變換方法可分為縱、橫連續(xù)掘進(jìn)和橫、橫連續(xù)掘進(jìn)施工，均只使用一臺盾構(gòu)機。 （5）特殊斷面盾構(gòu)施工法 n分為復(fù)圓形盾構(gòu)和非圓形盾構(gòu)兩大類 二、泥

42、水加壓平衡盾構(gòu)機工作二、泥水加壓平衡盾構(gòu)機工作原理及其構(gòu)造原理及其構(gòu)造 切削刀盤切削刀盤刀盤驅(qū)動馬達(dá)刀盤驅(qū)動馬達(dá)排漿泵排漿泵操作控制臺操作控制臺推進(jìn)油缸推進(jìn)油缸環(huán)片拼裝機環(huán)片拼裝機n1泥水加壓平衡盾構(gòu)機的工作原理泥水加壓平衡盾構(gòu)機的工作原理地地 層層切削刀盤切削刀盤供漿管供漿管排漿管排漿管壓縮空氣壓縮空氣連通管連通管氣鎖室氣鎖室工作原理工作原理n在刀盤后側(cè)設(shè)置隔板，它與刀盤之間形成泥水壓力室（土倉），將已調(diào)整適合土質(zhì)狀態(tài)的泥水從送泥泵經(jīng)送泥管壓送至泥水壓力室形成泥水壓力，通過此壓力將泥水與土層間形成泥膜來保持開挖面的穩(wěn)定；n盾構(gòu)機掘進(jìn)時由旋轉(zhuǎn)刀盤切削下來的土砂經(jīng)土倉內(nèi)攪拌裝置攪拌后形成高濃度的

43、泥漿，再由排泥泵經(jīng)排泥管輸送至地面的泥水分離設(shè)備進(jìn)行土砂與泥水分離處理，分離后土砂運至棄渣場存放，泥水則送入調(diào)整槽進(jìn)行比重與粘度調(diào)整，使其達(dá)到要求后再循環(huán)至開挖面使用，此一連貫動作稱之為泥水環(huán)流。n在維持開挖面穩(wěn)定狀態(tài)下，配合泥水環(huán)流進(jìn)行盾構(gòu)開挖、推進(jìn)和環(huán)片支撐等循環(huán)作業(yè)，依次進(jìn)行至完成隧道施工。2泥水加壓平衡盾構(gòu)的特點泥水加壓平衡盾構(gòu)的特點 （1）在不穩(wěn)定的地段中，當(dāng)盾構(gòu)開挖受阻時，采用泥水加壓盾構(gòu)能使開挖面保持穩(wěn)定。（2）挖土及出土全部機械化，并可在地面上控制，從而改善了隧道內(nèi)作業(yè)條件，提高了工作效率。（3）因采用管路排泥，能使隧道內(nèi)保持清潔。（4）對于大直徑礫石層只需增加破碎裝置和取礫石

44、的分離裝置便能施工。（5）泥水加壓平衡盾構(gòu)能適應(yīng)較廣的土層條件，可在不同覆土深度及惡劣的地質(zhì)條件下進(jìn)行施工，特別適用于地下水位高的不穩(wěn)定軟弱地層及江海底下的隧道施工。（6）需要泥水環(huán)流及分離設(shè)備，施工費用昂貴，排放水要符合嚴(yán)格環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)（7）設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)要求高，占地面積較大，專業(yè)維修人員多。 3泥水加壓平衡盾構(gòu)機組成單元 n（1）盾構(gòu)機主要構(gòu)件n1）盾構(gòu)機主體 n盾構(gòu)機主體是圓形斷面，由切口環(huán)、支承環(huán)、盾尾環(huán)三部份組成， 切口環(huán)、支承環(huán) 盾尾環(huán) 切口環(huán)2）盾構(gòu)推進(jìn)千斤頂 n盾構(gòu)推進(jìn)千斤頂安裝在盾構(gòu)機主體的環(huán)梁部、外板的內(nèi)側(cè)，沿圓周均勻排列 盾構(gòu)推進(jìn)千斤頂 3）盾尾刷 n盾尾刷密封件安裝于盾構(gòu)機

45、主體的最后端，其作用是防止地下水、砂土、壁后注漿等從環(huán)片與主體外板的縫隙間進(jìn)入。 盾尾刷 4）刀盤裝置 n由掘進(jìn)裝置（切削刀頭）、超挖裝置（外刀盤）、驅(qū)動盤裝置（帶減速機的驅(qū)動馬達(dá)、軸承、密封件類）組成。超挖裝置安裝在刀頭內(nèi)。 掘進(jìn)裝置na 圓盤切刀：用于破碎礫石的切削園盤，還對以下所述的刀頭起到保護(hù)作用。nb 刀盤切削刀：切削刀用銷子安裝在刀盤面切口的前面，從而使挖掘下來的土流動十分順暢。nc 先行刀：設(shè)置在切削刀的背部從而改善切削性能和切削持久性。nd 輔助切削刀、堆焊：輔助切削刀通過焊接安裝在刀盤的外圍前方，為了提高刀盤面的切屑性能，在刀盤面的外圍前方、側(cè)面和切口實施堆焊。 驅(qū)動裝置 n

46、刀盤裝置是通過帶減速機的驅(qū)動馬達(dá)、小齒輪、帶齒輪的軸承、切刀圓筒、切削刀頭的順序來傳送旋轉(zhuǎn)力 超挖裝置（超挖刀） n在切削頭第一根（No1）輻條向右33.75度的位置處，裝有油壓式超挖刀，操作時先用油壓千斤頂伸出至設(shè)定位置，然后將超挖刀伸出至盾構(gòu)機外徑以外，旋轉(zhuǎn)切削刀盤進(jìn)行挖掘，左右雙向旋轉(zhuǎn)都可以進(jìn)行挖掘。 5）攪拌裝置 n在切削頭背面最外圍附近裝有T字型斷面的攪拌棒，在稍微內(nèi)側(cè)一點的位置裝有圓形斷面的攪拌棒，這些攪拌棒利用切削刀頭的旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行攪拌。 6）環(huán)片拼裝機 n環(huán)片拼裝機安裝在盾尾部，為環(huán)形齒輪門形式，由滾柱支承，透過油壓馬達(dá)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，環(huán)片拼裝機升降千斤頂進(jìn)行環(huán)片吊入及貼壓，環(huán)片拼裝機

47、滑動千斤頂用來進(jìn)行軸向（盾構(gòu)機的推進(jìn)方向）移動，支護(hù)千斤頂有兩組，一組用來防止環(huán)片的偏移并進(jìn)行壓平修正，另一組用在拼裝K片時對已拼裝的B片的傾斜加以修正，以使K片能夠順利拼裝。 7）送泥、排泥管n送泥、排泥管配置如下：送泥管、排泥管、排泥備用管、旁通管、排氣管、注水管（外圈下部）、注水管（排泥管內(nèi)）、注水管（內(nèi)圈）、開挖面水壓計。 8）后方伸出臺 n后方伸出臺作為拼裝上部環(huán)片人員的站立臺，是從盾構(gòu)機主體的豎梁向后方伸出的臺架，考慮拼裝上部環(huán)片的方便性，在主臺架的左右裝備有移動式平臺，移動式平臺需通過手動進(jìn)行移動，移動到所設(shè)定位置后，旋轉(zhuǎn)把手可以使平臺固定。 9）藥液注入管 n面向盾構(gòu)機主體前方

48、的外圍處及主體支撐環(huán)后方的外圍處沿圓周方向各配置有藥液注入管。 10）后續(xù)臺車 n后續(xù)臺車是專為盾構(gòu)機運載動力、環(huán)流和相關(guān)閥組等配套的設(shè)備，并隨盾構(gòu)機的推進(jìn)同步向前移動。 三、泥水加壓平衡盾構(gòu)施工三、泥水加壓平衡盾構(gòu)施工 n1施工流程 2入坑準(zhǔn)備作業(yè) n（1）發(fā)進(jìn)臺安裝n利用發(fā)進(jìn)臺組裝盾構(gòu)機及試車校正盾構(gòu)機的方向及高程。n發(fā)進(jìn)臺安裝時要精確控制其高程及方向，各構(gòu)件之間的螺栓或焊接連接必須牢固可靠。 （2）反力座安裝 n反力座是盾構(gòu)機初期推進(jìn)時反力傳遞的支墩。反力座的拆除須待盾構(gòu)機全部推進(jìn)土中，并且環(huán)片摩擦力足以承受盾構(gòu)機最大推力時才可拆除。n反力座在安裝時垂直方向必須與發(fā)進(jìn)臺的水平方向成直角

49、。（3）假隧道及發(fā)進(jìn)止水封圈 n在盾構(gòu)機發(fā)進(jìn)前端,首先安裝鏡面框圈（按設(shè)計的中心及高程），其次用鋼筋混凝土澆置一假隧道，第三安裝橡膠止水圈防止水砂外涌。 （4）盾構(gòu)機吊裝 n1） 起重機械作業(yè)半徑內(nèi)嚴(yán)禁人員進(jìn)入；n2） 吊掛作業(yè)前認(rèn)真計算荷載和選用鋼絲索吊扣，以免發(fā)生危險。n3） 盾構(gòu)機吊入時需加強吊車操作與吊掛人員的聯(lián)系，設(shè)專人指揮。 （5）環(huán)片假組立 n假組立是指反力座至鏡面的距離，目的在于將盾構(gòu)機反作用力傳遞于反力座上。一般采用鋼筋混凝土環(huán)片進(jìn)行假組立，因此環(huán)片組立后必須保持其真圓度，同時要用三角楔木打入環(huán)片與發(fā)進(jìn)臺間的間隙墊高環(huán)片，以保持環(huán)片的高程。 （6）鏡面破除 n檢查鏡面底盤改良

50、段止封水效果和斷面大小，清除鏡面前的所有雜物，備齊足夠的補強、堵漏材料及抽水機等后，即可由下往上鑿除鏡面。 3初期掘進(jìn) n盾構(gòu)機進(jìn)洞后，為了放置后續(xù)臺車等附屬設(shè)備，需先進(jìn)行一段距離的掘進(jìn)，然后再進(jìn)行設(shè)備轉(zhuǎn)換，這段距離的掘進(jìn)稱為初期掘進(jìn)。 n初期掘進(jìn)距離的最終確定取決于以下距離較長的一段：n（1）盾構(gòu)機進(jìn)洞后，環(huán)片摩擦力足以承受盾構(gòu)機最大推力的距離；n（2）能放置后續(xù)臺車等附屬設(shè)備的距離。 4設(shè)備轉(zhuǎn)換 n為方便隧道材料（環(huán)片、軌道、送排泥管等）吊運，提高施工效率，將坑口假組立環(huán)片、反力座等予以拆除，把后續(xù)臺車轉(zhuǎn)入坑內(nèi)，此階段工作稱為設(shè)備轉(zhuǎn)換。 5盾構(gòu)開挖作業(yè) n開啟刀盤驅(qū)動液壓馬達(dá)，帶動切削刀盤

51、轉(zhuǎn)動。開啟送、排泥漿泵、空壓機，建立起泥漿循環(huán)與泥水平衡系統(tǒng)。將一定濃度的泥漿泵送入泥水室中。此時，開啟盾構(gòu)頂進(jìn)油缸組，使盾構(gòu)向前推進(jìn)。盾構(gòu)切削刀盤的刀具切入巖土中，切下的巖塊和土碴與泥漿經(jīng)過錐形粉碎腔進(jìn)入泥水泵送管道。在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，必須隨時檢查泥水平衡系統(tǒng)各項參數(shù)，并根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整。 n當(dāng)盾構(gòu)向前推進(jìn)到比環(huán)片稍寬的寬度，進(jìn)行環(huán)片拼裝。整個襯砌環(huán)形成后，通過千斤頂提供動力，進(jìn)行下一次掘進(jìn)。掘進(jìn)同時，對已安裝的環(huán)片進(jìn)行背填注漿，以填補其后的空隙。 6出洞準(zhǔn)備作業(yè) n盾構(gòu)機在出洞前的準(zhǔn)備，原則上與進(jìn)洞相類似，唯鏡面框及止水膠圈安裝須待盾構(gòu)機進(jìn)入井壁的一半后才能安裝，以確保出洞的安全 盾構(gòu)

52、機空推 n當(dāng)安裝完隧道內(nèi)最后一環(huán)環(huán)片時，以空推方式將盾構(gòu)機與環(huán)片脫離 五、環(huán)流系統(tǒng)操作五、環(huán)流系統(tǒng)操作 n1概述概述n泥水加壓式盾構(gòu)的特征是將調(diào)整好的具有一定粘度和密度的泥水由調(diào)整槽通過送泥泵送往土倉，在盾構(gòu)機頭之前的開挖面形成泥膜，支撐正面土體，通過泥水加壓作用使盾構(gòu)機與開挖面之間的土層保持穩(wěn)定。掘進(jìn)時切削下來的土砂和泥水一起用流體方式由排泥泵輸送到地面，經(jīng)過離心震動分離裝置將土砂和泥水分離，泥水經(jīng)過處理后返回調(diào)整槽循環(huán)使用。 2切口水壓 n在盾構(gòu)機推進(jìn)過程中，環(huán)流系統(tǒng)最重要的參數(shù)之一是切口水壓，即土倉和切削面之間開挖面的壓力。在推進(jìn)過程和推進(jìn)結(jié)束時的停機過程中，都要保持切口水壓，一般應(yīng)該保

53、證切口水壓比外部的土壓大0.020.03MPa。 3泥漿性能 n使泥漿的粘度和密度保持在一定范圍內(nèi)，才能保證切削面的穩(wěn)定和排泥的均勻順暢。具體參數(shù)要根據(jù)不同的地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)整。 4排泥管路及設(shè)備 n在地層改良區(qū)和卵礫石層經(jīng)常發(fā)生堵管狀況，此時除密切注意切口水壓外，還要注意觀察排泥泵進(jìn)、出口處的壓力值，根據(jù)壓力值的變化來判斷堵管的大概位置，采取相應(yīng)的措施。 5掘削量 n泥水加壓式盾構(gòu)在掘進(jìn)過程中，泥水不斷循環(huán)，開挖面的泥膜因受刀盤的切削而處在形成-破壞-形成的過程中。保持開挖面的穩(wěn)定直接影響到隧道施工質(zhì)量，所以合理進(jìn)行泥水管理和切口水壓管理，控制每環(huán)掘削量，保證開挖面穩(wěn)定是必要的。根據(jù)盾構(gòu)機的直

54、徑可以計算出每掘進(jìn)一環(huán)時的理論掘削量，作為實際掘削量的大致目標(biāo)。 第四節(jié)第四節(jié) 大開挖施工大開挖施工 n利用挖掘機開挖公路或河流進(jìn)行管道敷設(shè)的方法。 n大開挖的缺點是妨礙交通（堵礙、中斷或改線）、破壞環(huán)境（綠化帶、公園等）、安全性差等。 n大開挖分為開挖道路和開挖河流，兩者各有不同的施工方法。 一、大開挖穿越公路一、大開挖穿越公路 n只允許在3級以下公路、鄉(xiāng)間碎石路以及其它不適宜鉆孔法和頂管法施工的公路穿越中采用，不得用于鐵路和3級以上公路穿越。 1施工準(zhǔn)備 （1）認(rèn)真熟悉圖紙，掌握穿越的結(jié)構(gòu)、深度等要求。（2）檢查施工用設(shè)備、手段用料是否齊全完好。（3）與公路主管部門聯(lián)系，按要求辦理好穿越施

55、工許可手續(xù)。（4）查明穿越段地下是否有管道、電纜、光纜等障礙物。（5）施工現(xiàn)場場地平整。 2測量放線 n根據(jù)圖紙放出穿越中心線，作業(yè)帶邊界線，穿越起止點位置。 3主管段預(yù)制及試壓 n（1）組對焊接n把穿越管擺在平整好的預(yù)制場進(jìn)行組對、焊接。施工方法與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與主體管道相同。n（2）試壓n焊口經(jīng)無損檢測合格后，按要求和主管線一起進(jìn)行氣壓試驗。n（3）防腐補口n無損檢測合格后進(jìn)行防腐補口、補傷，施工方法、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與主體管道相同。n（4）套管與穿越管道預(yù)制n套管與穿越管道預(yù)制應(yīng)符合下列要求：n1）套管與穿越管道的預(yù)制應(yīng)與管溝開挖同時進(jìn)行，管溝開挖合格之后立即下溝回填；n2） 可將穿越管道和套管穿在一

56、起，用卡具固定之后一起吊裝下溝，也可將套管先下溝回填，之后將主管穿入套管。 4大開挖方法 n（1）修筑繞行便道法 （2）鋼過橋法 5管溝開挖 （1）開挖之前，應(yīng)根據(jù)穿越點的實際情況選擇修筑繞行道路或鋪設(shè)鋼過橋，當(dāng)穿越點兩邊開闊能修繞行便道時，可采用修筑繞行道路來保證車輛通行。如穿越點狹窄無法修繞行便道可用鋼過橋保證車輛通行。（2）由于主管穿越是在溝內(nèi)從公路一邊向另一邊進(jìn)行，所以應(yīng)在主管預(yù)制邊沿穿越中心線挖一段主管穿越發(fā)送管溝，長度為主管段長度的2/33/4。（3）開挖公路前，應(yīng)向地方公路交通管理部門申請，經(jīng)同意后方可進(jìn)行開挖。在施工點兩側(cè)各200m范圍內(nèi)設(shè)置警示標(biāo)志，要求車輛、行人遵守交通秩序

57、，減速慢行。聘請專業(yè)交通指揮人員臨時指揮車輛放單行。管溝開挖時，要掌握所穿越公路的車流量情況，根據(jù)情況制定挖溝的方向，對于穿越點兩側(cè)管段較長的，要先將兩側(cè)的管溝挖出，最后再破公路，以減少對交通的阻塞時間。5管溝開挖（4）路面開挖要盡量將對路面的破壞降到最小限度。開挖時，不能采用向上鉤、向下壓的方法破路面，首先需要用單斗挖掘機齒沿表面劃痕，破除表面整體粘結(jié)力，然后再用單斗挖掘機慢慢拉起。對于瀝青和砼路面先用砼切割機進(jìn)行切割后再開挖。（5）管溝開挖時，地下有管道、電纜、光纜等障礙物時應(yīng)采用人工仔細(xì)開挖。當(dāng)無地下障礙物時，應(yīng)盡量用機械開挖。開挖深度應(yīng)符合線路縱斷面圖要求，邊坡不宜大于1:0.5，用機

58、械開挖時，溝底應(yīng)留出0.2m的深度，用人工修整。管溝長度應(yīng)為套管長加6m。對巖石地層應(yīng)采取分層松動爆破，每層厚度不宜超過0.5m。 6主管穿越 n按圖紙要求先預(yù)制好主管段，依據(jù)主管段的重量，選用適當(dāng)?shù)牡跹b機械（如單斗挖掘機、吊管機或輪式吊車），把主管段吊起、就位、穿越管溝。移動時吊裝機械要由一人統(tǒng)一指揮，吊裝機械的動做要協(xié)調(diào)一致，移動要緩慢，防止擦傷管子。 7公路恢復(fù) n穿越管段安裝后經(jīng)測量、檢查合格并經(jīng)監(jiān)理確認(rèn)后應(yīng)立即進(jìn)行公路回填恢復(fù)正常通車。回填應(yīng)分層夯實，防止沉陷，每層厚度不應(yīng)大于300mm?；靥詈蟀聪鄳?yīng)公路施工規(guī)范要求迅速進(jìn)行路面恢復(fù)，新修路面應(yīng)與原來路面搭接良好。管頂距公路路面的距離

59、不小于1500mm，距公路邊排水溝溝底面不小于1300mm。 8回填恢復(fù)地貌 n附件安裝完畢請監(jiān)理檢查確認(rèn)后，進(jìn)行剩余管溝的回填、地貌恢復(fù)。清理施工現(xiàn)場的剩余材料、廢料等雜物，設(shè)備撤離，作到工完、料盡、場地清。把施工時破壞的地貌恢復(fù)到原來的形狀。 二、大開挖穿越河流二、大開挖穿越河流 n導(dǎo)流截流開挖（如截流法、圍堰導(dǎo)流法等）和水下開挖法（如拉鏟法、挖泥船法、爆破成溝法、氣舉法等）。 1大開挖穿越河流的一般規(guī)定 n（1）標(biāo)志：有航運的河流或水域應(yīng)設(shè)標(biāo)志牌，標(biāo)明禁止拋錨；無航運的水域也應(yīng)設(shè)標(biāo)志牌，標(biāo)明禁止挖砂。n（2）施工期間應(yīng)保護(hù)施工現(xiàn)場周圍的生態(tài)環(huán)境，避免污染。工程完畢后，應(yīng)及時恢復(fù)地貌，設(shè)備

60、遷出施工現(xiàn)場。n（3）穿越工程完成后，按設(shè)計要求及時進(jìn)行護(hù)岸和護(hù)坡的砌筑。n（4）對于河流如采用開挖方式穿越，施工前要征得有關(guān)航運部門的同意。n（5）管道穿越河堤前應(yīng)征得有關(guān)部門同意，如需破堤施工，必須及時恢復(fù)。n（6）施工前施工單位應(yīng)取得相應(yīng)的地理、水文、地質(zhì)等資料。n（7）大型河流的施工方案應(yīng)由建設(shè)單位和有關(guān)部門審查批準(zhǔn)，施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計文件及批準(zhǔn)的施工方案施工。 2管溝開挖管溝開挖n（1）截流法管溝開挖 n截流法是在流量較小的河流上、下游攔截一道截水壩，在其中間開挖管溝，經(jīng)過計算，截流后不建導(dǎo)流渠，也可輔助安放導(dǎo)流管或采用水泵向下游倒水，進(jìn)行穿越施工的方法。 （2）無土圍堰截流管溝