小管徑泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)施工技術(shù)_第1頁(yè)
小管徑泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)施工技術(shù)_第2頁(yè)
小管徑泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)施工技術(shù)_第3頁(yè)
小管徑泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)施工技術(shù)_第4頁(yè)
小管徑泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)施工技術(shù)_第5頁(yè)
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小管徑泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)施工技術(shù)中鐵隧道集團(tuán)第五建筑有限公司2017.11.18目錄一、前言二、技術(shù)特點(diǎn)三、適用范圍四、工藝原理五、施工工藝流程及操作要點(diǎn)六、材料與設(shè)備七、質(zhì)量控制八、安全措施九、環(huán)保措施十、效益分析十一、應(yīng)用實(shí)例

隨著我國(guó)非開(kāi)挖技術(shù)的廣泛應(yīng)用,機(jī)械頂管施工技術(shù)日趨成熟,特別是泥水平衡機(jī)械頂管工藝已成為較為常用的頂管施工方法。然而,頂管施工本身就是一項(xiàng)受地下不確定因素和外界困擾較多的高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè),成功率并非十分圓滿。從以往的頂管施工情況來(lái)看,小管徑、長(zhǎng)距離、復(fù)雜地質(zhì)情況下泥水平衡機(jī)械頂管經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的技術(shù)、質(zhì)量、安全問(wèn)題。泥水平衡機(jī)械頂管在復(fù)雜地質(zhì)情況下進(jìn)行小管徑、長(zhǎng)距離施工在國(guó)內(nèi)屬于比較成熟的施工工藝;但在中隧所建項(xiàng)目應(yīng)用較少,我們有責(zé)任,有義務(wù)進(jìn)行研發(fā),填補(bǔ)企業(yè)專業(yè)領(lǐng)域空白。一、前言1、

高安全:采用泥水管道輸送棄土,不存在吊土、運(yùn)土方等容易發(fā)生危險(xiǎn)的作業(yè);泥水機(jī)械頂管采用全封閉式頂進(jìn),可有效的保持挖掘面的穩(wěn)定,對(duì)管道周圍的土體擾動(dòng)小,能很好的控制地面沉降,相對(duì)于其他頂管更好的保證周邊建筑物、管線的安全。2、低污染:采用泥水管道輸送泥漿,并經(jīng)泥水處理系統(tǒng)處理后再進(jìn)行棄土,環(huán)境污染小。3、

高工效:施工工效高,泥水加壓平衡工具管與其他工具管相比,具有平衡效果好,結(jié)構(gòu)緊湊,由于出土方式是用水力機(jī)械化連續(xù)出土,頂進(jìn)速度快,對(duì)土質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)。無(wú)論是粘性土還是砂性土,均能收到良好的效果。4、長(zhǎng)頂進(jìn):與其它類型頂管相比,單項(xiàng)頂進(jìn)距離最大,在不加中繼間的情況下,泥水平衡頂管施工的總推力較小,單段頂進(jìn)長(zhǎng)度可達(dá)250m。5、有不足:遇到地層有巖石或地下構(gòu)筑物等硬性物質(zhì)時(shí),不宜使用。二、技術(shù)特點(diǎn)適用于地下水壓力高、非堅(jiān)硬的的地層條件,如砂質(zhì)土、粘土等。三、適用范圍

頂管施工前,先建造一個(gè)工作井和一個(gè)接收井。在工作井內(nèi)的頂進(jìn)軸線后方,按需要對(duì)稱布置2-6只主千斤頂,將需敷設(shè)的管節(jié),放在千斤頂前面的導(dǎo)軌上,主千斤頂推進(jìn)時(shí),以機(jī)頭開(kāi)路將管節(jié)壓入土中,與頂進(jìn)相配合,刀盤將切入泥倉(cāng)的土體攪拌成泥漿后,通過(guò)管道送出井外。一根管節(jié)被壓入土中后,吊入下一管節(jié)連接,繼續(xù)頂進(jìn),反復(fù)循環(huán)頂進(jìn)至預(yù)定長(zhǎng)度,管道敷設(shè)完成。在泥水式頂管施工中,為使挖掘面上保持穩(wěn)定,必須在泥水倉(cāng)中充滿一定壓力的泥水,泥水在挖掘面上可以形成一層不透水的泥膜,它可以阻止泥水向挖掘面里面滲透。同時(shí)該泥水本身又有一定的壓力,可以用來(lái)平衡地下水壓力和土壓力,從而保證周圍地層和建筑物的穩(wěn)定與安全。四、工藝原理五、施工工藝流程及操作要點(diǎn)施工工藝流程步驟一:工作井及接收井施作施工工藝流程步驟二:泥泥水平衡頂頂管機(jī)操作作臺(tái)施工工藝流流程步驟二:頂頂管進(jìn)洞準(zhǔn)準(zhǔn)備泥漿池砌筑筑泥漿攪拌施工工藝流流程步驟三:頂頂管機(jī)設(shè)備備安裝與調(diào)調(diào)試導(dǎo)軌及靠背背安裝頂管機(jī)安裝裝及調(diào)試施工工藝流流程步驟四:管管節(jié)用吊車車下吊施工工藝流流程步驟五:頂頂管機(jī)頂進(jìn)進(jìn)施工工藝流流程步驟五:接接頭安裝管材之間襯襯墊板安裝裝管材之間橡橡膠圈安裝裝施工工藝流流程步驟六:水水平推進(jìn)環(huán)形頂鐵安安裝馬蹄形中間間頂鐵安裝裝施工工藝流流程步驟七:頂頂管機(jī)順利利出洞施工工藝流流程步驟八:頂頂管成型后后效果圖施工工藝流流程步驟九:檢檢查井施工工施工工藝流流程(一)NPD泥水平衡頂頂管掘進(jìn)機(jī)機(jī)NPD泥水平衡頂頂管機(jī)由切削攪拌系系統(tǒng)、殼體、糾偏系統(tǒng)、進(jìn)排漿系統(tǒng)統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)組成。操作要點(diǎn)(一)NPD泥水平衡頂頂管掘進(jìn)機(jī)機(jī)操作要點(diǎn)(一)NPD泥水平衡頂頂管掘進(jìn)機(jī)機(jī)泥水平衡頂頂管機(jī)機(jī)頭頭泥水平衡頂頂管機(jī)內(nèi)部部構(gòu)造操作要點(diǎn)(一)NPD泥水平衡頂頂管掘進(jìn)機(jī)機(jī)糾偏油壓千千斤頂光靶及液壓壓油表操作要點(diǎn)(一)NPD泥水平衡頂頂管掘進(jìn)機(jī)機(jī)(Φ1800)技術(shù)參數(shù)::外型尺寸Φ2180×4200(外徑×長(zhǎng))mm,重21t。頂進(jìn)速度度10-150mm/min,進(jìn)排漿管管道直徑150mm。切割刀盤::轉(zhuǎn)速2.2rpm,扭矩260kNm,對(duì)抗土壓壓≤50T/㎡㎡,電機(jī)功率率30×2kw。糾偏系統(tǒng)::糾偏油缸推推力(單只只)80kNm,糾偏油缸缸拉力60kNm,糾偏油缸缸數(shù)量8個(gè),糾偏油油缸行程60mm,糾偏角度度(上下、、左右)2.5°,油壓31.5Mpa,排量5L/min,電機(jī)功率率3kw。操作要點(diǎn)(一)NPD泥水平衡頂頂管掘進(jìn)機(jī)機(jī)機(jī)頭殼體內(nèi)內(nèi)的泥土倉(cāng)倉(cāng)是Φ2140×550筒體,安裝在殼殼體泥土倉(cāng)內(nèi)的的是平板切削刀刀盤,切削刀排排成輻條狀焊接接在該刀盤上。。本機(jī)刀盤由兩臺(tái)30KW電機(jī)驅(qū)動(dòng)。動(dòng)力通過(guò)減速器器帶動(dòng)小齒輪、、再驅(qū)動(dòng)大齒輪輪旋轉(zhuǎn),大齒輪輪通過(guò)主軸帶動(dòng)動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn),刀刀排的正面焊有有堅(jiān)固耐磨的切切削刀頭,從而而構(gòu)成一個(gè)刀盤盤整體。前后殼體之間由由四組糾偏油缸缸連接,為了防防止糾偏過(guò)程中中前后殼體間的的相對(duì)偏轉(zhuǎn)較大大,后殼前體端端設(shè)有一個(gè)防轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)舌。操作要點(diǎn)頂管機(jī)工作時(shí),,刀盤旋轉(zhuǎn)切削削泥土。由刀盤盤面上的孔洞進(jìn)進(jìn)入泥水倉(cāng),從從排泥管中排出出。進(jìn)排漿系統(tǒng)統(tǒng)是由球閥和并并排的兩根漿管組成,,兩根漿管一路路進(jìn)水,另一路路排漿,通過(guò)球閥可交替替進(jìn)排漿,防止止一路管道由于于長(zhǎng)時(shí)間出漿造造成堵塞。操作要點(diǎn)頂進(jìn)過(guò)程中如果果頂管機(jī)偏離了了預(yù)定的位置,,可利用糾偏系系統(tǒng)進(jìn)行糾偏。。糾偏系統(tǒng)由液壓壓動(dòng)力源、控制制閥和四組油缸缸組成,工作壓力為21Mpa,糾偏時(shí)相鄰的的兩組油缸同時(shí)時(shí)動(dòng)作,使機(jī)頭頭回到正確的軌軌道。(二)頂管工作作井及接收井機(jī)械頂管頂進(jìn)距距離較長(zhǎng),后座座力大,靠背要要求高,為確保保安全,頂管工工作井及接受井井一般為圓形鋼鋼筋砼結(jié)構(gòu);井采用沉井法施工。沉井大小根據(jù)據(jù)頂管機(jī)工作空空間確定,對(duì)于于Φ1800頂管機(jī)工作井直直徑為6.5m,接收井直徑為為5m。操作要點(diǎn)(二)頂管工作作井及接收井施工工藝流程沉井施工操作要點(diǎn)(三)頂管掘進(jìn)進(jìn)機(jī)的出洞頂管過(guò)程中,無(wú)無(wú)論管節(jié)從工作作井出洞或是接接收井進(jìn)洞,管管道外壁與洞口口之間都必須預(yù)預(yù)留一定的間隙隙。如果該間隙隙不能夠采取有有效的密封措施施,地下水和粉粉土夾粉質(zhì)黏土土、流塑狀的淤淤泥就會(huì)從該間間隙中流到工作作井或接收井中中。1)洞口止水圈的的設(shè)計(jì)在洞口密封設(shè)計(jì)計(jì)中,一般采用用主橡膠圈密封封的密封結(jié)構(gòu),,該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單,經(jīng)濟(jì)可靠。。操作要點(diǎn)(三)頂管掘進(jìn)進(jìn)機(jī)的出洞2)洞口土體加固固措施由于掘進(jìn)機(jī)需要要切削洞口處的的土體頂進(jìn),若若將該處土體加加固的太硬,勢(shì)勢(shì)必增加掘進(jìn)機(jī)機(jī)的切削負(fù)荷。。因此一般采用用不注漿加固土土體而在洞口外外側(cè),按洞口直直徑打入相應(yīng)寬寬度的鋼板樁,,待掘進(jìn)機(jī)安裝裝完畢,將封閉閉洞口的磚封門門全部鑿除且掘掘進(jìn)機(jī)推入井壁壁內(nèi),井內(nèi)的密密封裝置發(fā)揮作作用后,再將洞洞門外側(cè)的鋼板板樁拔出的施工工方法。操作要點(diǎn)(三)頂管掘進(jìn)進(jìn)機(jī)的出洞3)掘進(jìn)機(jī)出洞時(shí)時(shí)防止回退的措措施出洞初期掘進(jìn)機(jī)機(jī)及前幾節(jié)管節(jié)節(jié)往后退的情況況是全封閉式掘掘進(jìn)機(jī)的全斷面面上承受的主動(dòng)動(dòng)土壓力造成的的,它使掘進(jìn)機(jī)機(jī)后退的力大于于掘進(jìn)機(jī)周邊的的摩阻力,當(dāng)主主千斤頂?shù)耐屏αΤ废缶蜻M(jìn)機(jī)機(jī)后退。上述情情況發(fā)生后,掘掘進(jìn)機(jī)前方的土土體就會(huì)發(fā)生不不規(guī)則的坍塌。。在難以成拱的土土層中,土體會(huì)會(huì)延滑裂面坍塌塌,上部土體擾擾動(dòng)后土壓力變變小,掘進(jìn)機(jī)再再次頂進(jìn)時(shí)將向向偏向壓力較小小的一側(cè),極易易向上爬高。因因此出洞的臨時(shí)時(shí)防退措施必須須周密考慮。一一般采用兩只10kN的手拉葫蘆止退退,頂進(jìn)12m后方可將措施解解除。操作要點(diǎn)(四)管節(jié)的正正常頂進(jìn)技術(shù)1、管道在正常頂頂進(jìn)時(shí),關(guān)鍵在在于保證挖掘并并排出土體的體體積為頂管掘進(jìn)進(jìn)機(jī)體積的95%—103%。2、管道頂進(jìn)過(guò)程程中要通過(guò)全站站儀勤量測(cè),發(fā)發(fā)現(xiàn)偏差通過(guò)8個(gè)油壓千斤頂進(jìn)進(jìn)行“勤糾、緩緩糾”。操作要點(diǎn)3、施工過(guò)程中采采用觸變泥漿進(jìn)進(jìn)行潤(rùn)滑,對(duì)于于200多米的頂管,頂頂進(jìn)施工中如潤(rùn)潤(rùn)滑得當(dāng)可不加加中繼間(有備備用),這樣可可以大大提高頂頂進(jìn)效率及降低低頂進(jìn)成本,因因此應(yīng)格外重視視頂進(jìn)中的潤(rùn)滑滑注漿工序。注注漿要使注入的的漿液隨著管道道頂進(jìn)形成完整整的初始漿套,,并且每頂進(jìn)一一定的距離應(yīng)能能夠得到補(bǔ)充。。(五)出洞方法法及掘進(jìn)機(jī)的吊吊出本部分工作包括括:在接收井搭搭建托架導(dǎo)軌、、洞口止水圈安安裝、機(jī)頭偏差差復(fù)測(cè)、拆除洞洞口封門、掘進(jìn)進(jìn)機(jī)進(jìn)洞并吊運(yùn)運(yùn)等。洞口止水圈安裝裝:對(duì)于土體情情況差、地下水水的壓力大,可可將洞口外側(cè)的的土體已加固至至1.0—1.5Mpa,但掘進(jìn)機(jī)在推推進(jìn)洞口的過(guò)程程中,會(huì)不可避避免地?cái)_動(dòng)土體體,掘進(jìn)機(jī)出洞洞過(guò)程中,地下下水在壓力的作作用下,延著縫縫隙鉆入接收井井,因此該洞口口止水圈與出洞洞口形式一樣。。頂管機(jī)機(jī)頭采用用100t吊車整體式吊離離。操作要點(diǎn)(六)泥漿運(yùn)輸輸泥漿采用泥漿罐罐車進(jìn)行運(yùn)輸或或?qū)⒛酀{曬干后后采用渣土車運(yùn)運(yùn)輸。操作要點(diǎn)單工作面人員配配置工種吊車司機(jī)機(jī)頭司機(jī)洞上雜工洞下雜工合計(jì)人數(shù)11136勞動(dòng)力組織六、材料與設(shè)備備(一)單工作面面機(jī)械配置序號(hào)機(jī)械名稱型號(hào)、規(guī)格數(shù)量1NPD泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)DN180012注漿泵耐莫泵13注漿管及配件DN32500m4主頂千斤頂300t/1000mm45主千斤頂100t/1000mm46主千斤頂液壓臺(tái)32MPa、5—49L/min可調(diào)47導(dǎo)軌DN180068鋼靠背DN1800019環(huán)形頂鐵D1800110馬蹄形中間頂鐵DN18001m11電力開(kāi)關(guān)柜100A、6路112電話交換分機(jī)20路113汽車起重機(jī)QY251144汽車起重機(jī)QY1001(二)材料要求求管材應(yīng)符合《頂頂進(jìn)施技術(shù)用鋼筋混凝土排排水管(JC/T640-2010)》中的技術(shù)要求求,其配筋應(yīng)符符合《給水排水水工程埋地預(yù)制制混凝土圓形管管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)程(CECS143:2002)中的技術(shù)要求,III級(jí)管。七、質(zhì)量控制泥水平衡頂管施施工質(zhì)量應(yīng)滿足足《給排水管道施工工及驗(yàn)收規(guī)范》要求1、高空作業(yè)應(yīng)當(dāng)當(dāng)滿足《建筑施施工高處作業(yè)安安全技術(shù)規(guī)程》》(JGJ80)。2、特種作業(yè)人員員應(yīng)當(dāng)持證上崗崗。3、現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電,,應(yīng)符合《施工工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電電安全技術(shù)規(guī)范范》(JGJ46-2005)。頂管機(jī)及管道道內(nèi)照明用電應(yīng)應(yīng)使用安全電壓壓。4、混凝土管吊運(yùn)運(yùn)時(shí),管下嚴(yán)禁禁站人。八、安全措施1、為防止泥漿流流失污染環(huán)境,,泥漿經(jīng)泥水處處理系統(tǒng)后及時(shí)時(shí)外運(yùn)。2、泥水處理的方方法可采用沉淀淀法。在場(chǎng)地允允許的情況下可可設(shè)置沉淀池處處理。3、對(duì)場(chǎng)地受限的的區(qū)域,可由振振動(dòng)篩配合旋流流器進(jìn)行泥水處處理。由振動(dòng)篩篩把較粗的顆粒粒(1mm以上)的的顆粒分分離出來(lái)來(lái),然后后由旋流流器把較較細(xì)的顆顆粒再分分離出來(lái)來(lái)。還可可以將旋旋流器串串聯(lián)起來(lái)來(lái)使用,,串聯(lián)個(gè)個(gè)數(shù)視分分離效果果而定。。4、泥水平平衡式頂頂管機(jī)施施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)需建立立泥漿池池,需占占用較大大的空間間;泥漿漿池需采采用塑料料薄膜與與原狀土土隔離,,防止污污染或浸浸泡原狀狀土。5、及時(shí)監(jiān)監(jiān)測(cè)地面面,調(diào)整整工藝參參數(shù),防防止地面面隆起或或沉陷。。九、環(huán)保保措施十、效益益分析1、該技術(shù)術(shù)通過(guò)實(shí)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距距離頂管管的目標(biāo)標(biāo),在不不加中繼繼間的情情況下頂頂進(jìn)最長(zhǎng)長(zhǎng)距離為為243米,同工工作井和和接受井井。2、將頂管管的工作作井、接接收井、、頂管管管材、減減阻措施施、降水水措施、、土體加加固措施施等所有有頂管的的施工成成本進(jìn)行行核算。。長(zhǎng)距離離頂管的的成本比比短距離離頂管的的平均成成本降低低了15%3、施工進(jìn)進(jìn)度快,,工期短短,與人人工頂管管相比,,可節(jié)省省工期25%。4、分段長(zhǎng)長(zhǎng)度長(zhǎng),,可節(jié)省省征地拆拆遷,減減少對(duì)居居民與周周邊道路路交通影影響。5、安全性性高,施施工過(guò)程程管內(nèi)只只需要1人操作設(shè)設(shè)備,且且對(duì)周邊邊土體擾擾動(dòng)較小小。十一、應(yīng)應(yīng)用實(shí)例例本技術(shù)在在合肥南南淝河路路(東二二環(huán)路-橫江路))工程得得到了應(yīng)應(yīng)用并取取得成功功。南淝河路路(東二二環(huán)路~~橫江路路)位于于合肥市市包河區(qū)區(qū)。北起起東二環(huán)環(huán),南至至橫江路路。長(zhǎng)約約3.7公里(樁樁號(hào)24+91.952~樁號(hào)62+00.000)。東二二環(huán)路至至郎溪路路段,寬寬45米,城市市主干道道;郎溪溪路至橫橫江路段段,寬52-78米,城市市快速路路,采用用高架、、地道及及地面主主輔三種種型式。。此高架架段接郎郎溪路立立交,上上跨祁門門路后落落地,下下穿龍川川路,利利用地面面主輔段段過(guò)渡至至終點(diǎn)((樁號(hào)62+00)。頂管施工工包括Φ800、Φ1000、Φ1800、Φ2000四種,長(zhǎng)長(zhǎng)度為2m/每節(jié)。(二)施施工情況況及施工工效率南南淝河路路(東二環(huán)環(huán)路-郎溪路段段)頂管管直徑Φ1800,于2016年8月8日開(kāi)始施施工,2016年10月7日施工完完成,共共采用4臺(tái)泥水平平衡頂管管機(jī)施工工,頂進(jìn)進(jìn)過(guò)程中中平均施施工效率率16m/d(8節(jié)),同一工工作井內(nèi)內(nèi)平均轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)間間3d,不同工工作井內(nèi)內(nèi)平均轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)間間4d,完成業(yè)業(yè)主規(guī)定定的時(shí)間間節(jié)點(diǎn)要要求,施施工質(zhì)量

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