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1、 TP3600G 土压平衡顶管机土压平衡顶管机 施施 工工 及及 操操 作作 手手 册册 扬州广鑫机械有限公司扬州广鑫机械有限公司 余彬泉编写余彬泉编写 1 一、钢管土压平衡顶管的施工程序一、钢管土压平衡顶管的施工程序 图 1 钢管土压平衡顶管的施工程序图请参见图 1，下面，对其中各个施工工序中要注意的问题作些简要说明。 2 “顶管施工开始”“顶管施工开始”这里指的是工作井的施工已完成，供电、供水已到位，道路已铺通，即现场已完全具备了可以开始顶管施工作业的各种条件。 “测量、放样”“测量、放样”这里的测量和放样主要指的是须根据设计图纸来确定顶管施工轴线和管道标高的实际走向，并做好标记。它不仅是
2、施工，而且也是验收的唯一标准。 “监理复测”“监理复测”因为测量和放样的重要性，所以必须强调要经过监理复测，并取得监理工程师的书面合格认可以后，方可转入到下一步工作。没有监理复测不得进行下一步工作。 “地面设备安装：供电及电箱、起吊及其他设备、安全护栏、警示牌”“地面设备安装：供电及电箱、起吊及其他设备、安全护栏、警示牌” 地面设备安装中的供电及电箱的安装过程必须强调用电安全和安装规范。由于管径大、管节长、重量重，主要的起吊设备必须用行车。行车安装好以后必须经安全生产部门验收合格后才能投入使用。其他设备中包括有注浆、拌浆设备，通风设备等的安装也包括地面控制房的布置。在布置地面控制房时要选尽量离
3、噪音大、粉尘多的设备远些，但又要便于观察基坑内动静的地方。在安装安全护栏之前，须在工作井周围砌一圈约 300500mm 高的矮墙，其作用有两个：一是防止地面上的东西掉入井下伤人，二是防止地面有水时灌入井中。在矮墙的外围再安装一圈坚固的安全护栏。最后，在需要引起注意的地方挂上警示牌。 “工作坑布置”“工作坑布置”工作坑布置时应尊循由低到高、由固定到活动的布置原则：即先布置升降机、扶梯、排水坑、基坑导轨、测量仪架等。3 在基坑导轨安装和临时水准点布置完成后，须经工地、公司和监理三级复测。然后兵分两路：一路安装洞口止水圈等，另一路安装主顶油缸架、 主顶油缸和后靠板。 之后最好在主顶油缸上方搭建一个高
4、 4 米，宽度和主顶油缸缩回时的滑靴相齐的平台。平台可放置主顶油泵站、操纵台等，上方要搭雨棚。如果是扶梯下井则用平台把扶梯分开。 其中，基坑导轨除按标高要求安放好外，应让其前端尽量靠近洞口。导轨须用预埋构件把它固定好，或用斜撑在其左右两侧把导轨撑牢靠。 如果土体比较软， 还必须在沉井的洞口里安装上一副延长导轨，其导轨面与基坑导轨相一致。 延伸导轨的主要功能是防止机头出洞以后而产生偏低的情况发生。延伸导轨也可用砖块和水泥浆砌成。机头进入延伸导轨时外壳要垫高些，防止刀盘啃轨。 基坑导轨安装好以后就可以安装后靠板。 后靠板安装要注意使其表面与基坑导轨轴线保持垂直， 并且一定要把后靠板固定牢靠。 另外
5、，后靠背如果有空隙最好用素砼填实。然后再把主顶油缸架放下。主顶油缸架的前端必须搁在基坑导轨上，以保证其有基准。最后，再把主顶油缸一一安装在主顶油缸架上。 “顶进用钢管准备”“顶进用钢管准备” 顶进用钢管在吊下到工作坑之前要做一些准备工作：如检查外防腐涂层有无损伤、有无漏涂，检查两端无防腐涂层的焊接带是否有锈蚀等等，若有则必须补涂、除锈。还要检查两端焊接坡口是否符合要求，检查钢管在起吊、运输过程中是否有变形，检查钢管的几何尺寸和焊接是否符合要求等等。 “顶管机坑内调试”“顶管机坑内调试” 顶管机放置在导轨上要正，偏转仪显示的4 偏转角度不应大于 0.5 度。另外，因为运输过程中倾斜仪可能松动，所
6、以，还要用水平尺测量一下顶管机的水平状态，同时调整一下倾斜仪的读数，使之与实际状态保持一致。把顶管机推到刀盘距洞口约600mm 左右停下，以利于破洞。 顶管机安装好以后可通电进行联机调试， 因为刀盘的切削外径比顶管机壳体大，所以要在顶管机的壳体前端与导轨之间临时垫上20mm 钢板，防止刀盘在转动时啃轨。试运转正常后可准备破洞口。 在破洞之前，洞口必须要有防止土体塌方的措施：可以对洞口一定范围内的土体进行加固， 也可在洞口外壁设置钢封门。 所谓钢封门，即在出洞口沉井外壁用一排钢板桩把整个洞口封住。出洞前，先把井内洞口的砖墙等拆除，再把顶管机徐徐推进洞内，等洞口止水圈起到作用时，再把钢封门的钢板桩
7、一根根拨去。 如果洞口足够范围内的土体都已得到加固，也可不用钢封门，而在破墙后让顶管机直接出洞。但须等加固土体达到应有的强度，且最高强度应小于 5MPa。 “顶管机出洞”“顶管机出洞”在破洞之前，必须要对洞口前方土体加固是否安全的检查措施。这个措施就是在洞口位置上下、左右各开一个直径约100mm 的观察孔。只有在观察孔内土体的加固效果得到安全部门、监理工程师的确认后，才可进一步把井内洞口范围内的钢筋、墙体等去除，再把顶管机徐徐推进洞内。 当洞口破除以后，可开启顶管机刀盘，用主顶油缸徐徐把顶管机推入洞中。 5 在这一过程中应该注意：是要慢慢地顶，需防止刀盘嵌入加固土中不转而顶管机壳体旋转。我们的
8、 TP3600G 顶管机下有一个防偏转装置， 如图 2 所示， 它用一根丝杆调节。 如当顶管机按顺时针偏转时，把左边一根丝杆向顺时针旋转，如图左边所示的那样，防偏转圆杆就处于伸出状态而卡在导轨上，不让顶管机偏转。 图 2 当两边的圆杆都伸出时， 就可防止顶管机朝两个方向的任意一边偏转。当防偏转装置即将接近洞口时，把丝杆向逆时针旋转，使圆杆缩回，如图 2 中右边所示的那样。 顶管机出洞时是容易出安全事故的， 对此必须要有足够的认识和防备： 第一，推进速度一定要慢，可推推停停； 第二， 操作人员一定要集中注意力， 一旦发现有异常应迅速关机； 6 第三，各个操作岗位之间联络要畅通，周围不应有太大的噪
9、声； 第四， 除机内操作必要的人员以外， 不允许其他无关人员在井下； 第五，除了注意防止顶管机旋转外，还要防止主顶油缸架变形、防止主顶油缸掉落伤人。 “注浆材料调制”“注浆材料调制” 用注入润滑浆来减少顶进管周边的摩擦阻力，是顶管施工中一种可增加一次顶进距离、减小顶力、少用中继间的最为经济的手段。 目前，常用的润滑浆材料有三类。第一类是完全用人工合成的高分子材料。 第二类是以天然膨润土为主，适当地添加一些辅助材料，这一过程完全在工厂进行，使用时只需兑水即可。这种润滑浆材料的性能比较稳定，但每一种产品之间的差距很大，需仔细甄别。 第三类是用膨润土加上增粘剂、 分散剂等在施工现场进行调配而成的。这
10、种润滑浆的性能最不稳定，各项指标也不容易控制，在此我们建议不要采用。 第一类完全是人工合成的高分子注浆材料的特点是调制比较简单，调成以后的颗粒比较大，很适合于在砂砾中的顶管。但是，它的价格偏高，而且，到目前为止国内还没有成品出售。 膨润土的矿物学名称叫蒙脱石，是由纳米级的颗粒(10-1110-9m)组成，故又称其为天然纳米材料。 我们重点推荐第二类润滑浆材料。 天然的膨润土按化学成分可分为钠基膨润土和钙基膨润土两大类。 钠基膨润土无论是理化性能还是7 工艺性能都比钙基膨润土优越许多： 1、吸水以后的膨胀倍数大：钠基膨润土可吸收 5 倍于自身重的水，膨胀可达自身体积的 15 倍。而钙基膨润土膨胀
11、仅为自身体积的3 倍左右。即使经过人工钠化后的钙基膨润土的造浆率也只能达到18.0m3/t 左右。 2、阳离子交换量高。 3、在水介质中分散性好。 4、胶质价高。 5、加热稳定性好等。 判别顶管润滑浆注浆用膨润土材料优劣的最简单办法是拿同样重量的材料，兑入 10 倍的水，经过充分搅拌、膨胀以后，测它们的漏斗粘度，以大的为好。漏斗粘度一般应不小与 38 秒。 浆液的调制也是一个极须引起重视的问题。调制浆液时，必须经过充分搅拌。搅拌的方式可以用机械式的，也可以用水力式的。但任一种必须注意搅拌均匀。调制好的浆液放置一段时间以后，检验其可用与否的最简单的办法是：用一枝木质铅笔或树枝插入，它能自立于粘稠
12、的浆液中而不倒下，则表示该浆液可以用了。 “初始顶进”“初始顶进”初始顶进包括：从顶管机推出洞口开始、到铰节管推进、直到第一节钢管管节全部推进到位的这一全过程。 当钢封门或出洞口的挡土墙拆除以后，就可把顶管机刀盘开启，再用主顶油缸徐徐把顶管机推入洞外的土中。 这一过程中应注意两个问题： 8 第一个问题是要防止刀盘嵌入土中不转而顶管机壳体旋转，这时，操作人员应集中注意力，一旦发现有异常应迅速关机。 第二个问题是要防止主顶油缸一松，顶管机会后退。这种情况大多出现在覆土比较深、管径又比较大、土质又比较软的条件下。这是由于当松开主顶油缸时， 作用在顶管机上的主动土压力大大超过了顶管机与基坑导轨间的摩擦
13、阻力所至。我们必须充分地认识到：这种后退所产生的后果是灾难性的，它不仅仅会产生洞口上方大面积的塌陷，而且会使顶管机爬高到无法控制的程度。这是因为塌陷上方松散土体的土压力低，加之塌陷土体在顶管机前方形成一个坡度，所以，顶管机会延此坡度爬升。 我们生产的顶管机已考虑设有应对上述现象的措施， 即在顶管及后壳体中部靠后的左右两侧均设有安装孔，如图 3 所示。只要在每个安装孔内各插入一个如图 4 所示的止退翼（我们会随机提供的）。 图 3 9 图 4 图 5 当要下管节时，须按基坑俯视图 5 所示的那样，用两根头部为155155mm 长 70mm，杆身 250250mm 的止退杆（用户自备）把顶管机撑住
14、，不让它有丝豪的后腿即可。 在一般情况下，当顶管机的土仓部分全部入土以后应停下来，做其他准备工作。 隔四小时以后再观察土压力表的数值与计算的主动土压力值之间有无误差， 若无误差则说明计算数据可靠， 如果误差较大，则应对数据作必要的修正，使之符合实际情况。 在顶管施工中，初始顶进是一个至关重要的阶段，它的成败将取决于整个顶管过程的成败，务必要引起重视。尤其是方向一定要控制好， 最好一直是水平顶进， 不能让顶管机爬高， 也不能让顶管机太低。初始顶进中一般不允许用纠偏油缸进行纠偏，因为此时，顶管机的前10壳体已完全在土中，而后壳体或后续管节尚未完全在土中，如果这时纠偏，就会产生顶管机前壳体不动，而后
15、壳体或后续管节在基坑导轨上做相反运动，根本达不到纠偏所要达到的预期效果。 如果初始顶进时一定非要纠偏不可， 就只能用主顶油缸来进行纠偏。 初始顶进是顶管的协调初始阶段， 不仅要让每一个作业人员熟悉自已的作业过程，而且要让每一个作业人员学会与他人的配合过程。因此， 在此阶段的作业指导思想不是求进度， 而是求协调好、 控制好。可以这样说：初始顶进成功了，这段顶管的一半就成功了。 初始顶进也是顶管机及其附属设备调试、走合的过程，也是设备带负载调试的过程。 初始顶进还是核对本段顶管一些数据的计算与实际有无误差的阶段。 当顶管机推进到可以下第一节铰节管时， 就要按以上所说的那样撑好再下管。如果松开第一节
16、铰节管时还后退，则仍然需采取相应的止只退措施。 顶管机在顶入土中的过程里，当土压力超过控制土压力的上限时，就应该开启螺旋输送机，让其排土。若当土压力小于控制土压力的下限时，就应该关闭螺旋输送机，让其停止排土。 在一般情况下，当掘进机的土仓部分全部入土以后应停下来，做其他准备工作。 隔四小时以后再观察土压力表的数值与计算的主动土压力值之间有无误差， 若无误差则说明计算数据可靠， 如果误差较大，11则应对数据作必要的修正，使之符合实际情况。 在顶管施工中，初始顶进是一个至关重要的阶段，它的成败将取决于整个顶管过程的成败，务必要引起重视。尤其是一定要控制好方向，防止出现高程和左右偏差的大起大落。最理想的是一直让管道水平顶进，但至少不能让顶管机爬高。 如果到第一节钢管全部顶进时，顶管机方向一直处在爬高状态，那么， 后续焊接上的第二节钢管与第一节钢管之间就会形成有一个折角。这样，以后顶管机会一直爬高，方向就失去控制，严重的会使顶管失败、管道报废。 初始顶进也是顶管作业的协调阶段， 它不仅要让每一个作业人员熟悉自已的作业过程，而且也要让每一个作业人员学会、熟悉与他人配合的过程。
