泥水平衡顶管施工工法

《泥水平衡顶管施工工法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《泥水平衡顶管施工工法（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、泥水平衡顶管施工工法工艺原理1. 泥水平衡顶管机工作原理泥水平衡顶管机施工以泥水平衡原理为基本，通过改变泥水仓的送、排泥水量和顶 进速度来控制排土量，使泥水仓内的泥水压力值稳定并控制在所设定的范围之内，从而 达到开挖面的稳定。2. 泥水平衡功能泥水平衡输送系统有两项主要功能，一是通过泥水来平衡顶管机施工时土体和地下 水对其产生的压力，稳定开挖面，其二是将刀盘切削下来的土体在泥水仓内进行混合后， 将其由经过泥水管路输送到地面。图1中右侧为泥水平衡顶管机。正常顶进过程，MV1阀、MV2阀打开，MV3阀关闭。泥水由泵经送泥管送入，与进入泥水仓的切削土混合后，通过排泥泵经排泥管送至地面。 同时送入的泥

2、水需在泥水仓内建立一定的泥水压力，此压力需比顶管机处的土层的地下 水压力高Ap,通常为0.0150.02MP&顶管机上部的泥水平衡压力是 P3,底部的泥水 平衡压力是P5。如果设YW为清水比重，丫为泥水比重，则有如下关系式：Pi= Y wXh 2P2= 丫 wX (h 2+ A h)P3= y vXh iP4= 丫 wX (h 计 A h)P5=R+ yX h= y wX (h 1+A h)+ y Xh 3图1泥水平衡原理Pl-顶管机顶部的地下水压力，P2-顶管机顶部的泥水压力，P3-基准面上的地下水压力,P4-基准面上地下水压力Pa+Ap的水压力，F5-顶管机内泥水压力与地下水压力相加的压

3、力。泥水平衡顶管机通常在 DEBC梯形压力区域内工作。在设定泥水控制压力时，取泥水仓顶部和底部压力和平均值，即：3. 泥水控制原理泥水平衡控制运用调节器和执行机构（调节水泵转速和控制阀开度）与被控制对象构 成闭环负反馈。根据被控参数的测量值与给定值之间的偏差，FID调节规律，对执行机构 进行控制，以达到泥水平衡控制目的。在停上掘进状态，用切口泥水压调节器控制 CV阀开度或Ph泵转速，使切口水压达到 设定值。在“旁路”状态，切口水压调节器根据控制 Pi泵的转速，使送泥水压达到设定值。 在掘进状态，切口水压调节器根据测得的切口水压与设定值进行比较，如果泥水仓压力大于设定值，则切口水压调节器输出值降

4、低，Pi泵转速下降，进入泥水仓的送泥水量减少，使泥水仓压力降低，反之亦然。同时切口水压调节器与送泥水压调节器的输出 值互为跟踪，是解决过渡状态转换的扰动，一旦转换完成，切口水压调节器屏蔽跟踪信 号，送泥水压调节器仅起信号传送作用。在掘进状态，排泥水密度的变化将导致排泥水流量的变化，这种变化会增加切口水压调节器的泥水平衡控制负担。因此，由排泥水流量调节器稳定排泥水流量，起到间接 控制泥水平衡的作用。排泥水流量调节器控制 R泵的转速，使排泥水流量达到设定值。四、工艺流程及操作要点尸炖工程开始操作要点：测量放样1. 测量放线顶管工作坑使用的中心和水准点 ,要引入坑下的牢固地点 . 为确保工程质量 ,

5、必须 对中心及高程严格控制 .测量的方法（1）通视条件下的测量使用交汇法引工作坑及接收坑预留洞口中心至各自的坑壁。 置经纬仪至 A 点，后视 B 点，八、5作BA直线的延长线，并在工作坑后部定出一点 C。保证C、A、B在一条轴线上，置经纬仪在C点上，后视A点，在工作坑井壁上定出一点 A，置激光经纬仪基座于井下 D 点，并抄平固定激光经纬仪架，置经纬仪于 A点，后视B点，在激光经纬仪器架上定出D 点，D点同A、A、B点在竖直方向上成一直线，安装激光经纬仪于仪器架上，对中 D点， 后视A点，依设计轴线打好角度，既可定出轴线。（2）不通视条件下的测量引出A B两点后可根据导线法以及平移法定出 C、D

6、 A，其余步骤同通视条件下测 量定位。2. 工作坑作法（1）主工作坑外侧做双排水泥搅拌桩止水帷幕，防止因排除地下水而形成的沉降。水泥搅拌桩桩长12m桩径70cm咬合20cm咬合形成止水帷幕。后背采用密排 36#工 字钢桩，桩长12m其它三侧采用36#工字钢打间隔桩，桩与桩间隔0.8m。工作坑采用人 机配合开挖，工作坑内用 36#工字钢横向焊二道支撑框架，每道支撑由两根工字钢组成， 四角用36#工字钢与框架焊牢，以确保工作坑支撑牢固。挖至1m做第一道支撑框架，挖至管顶上40cm做第二道支撑框架（2）主工作坑基础做法：底板浇筑C10混凝土，厚100伽，基础内预埋铁板，规格:20cmX 30cm,共

7、16块，其上焊接滑道。（3） 副坑外侧打双排水泥搅拌桩止水帷幕，内侧采用36#工字钢打间隔桩，桩与桩间隔0.8m。工作坑加固做法同主坑。工作坑采用人机配合开挖，工作坑内用36#工字钢焊二道支撑框架， 四角用 36#工字钢与框架焊牢， 以确保工作坑支撑牢固 （见示意图一）。 挖至1m做第一道支撑框架，挖至管顶上 40cm做第二道支撑框架，决不允许超挖后作框 架。示意图一（4）主、副工作坑排水措施工作坑内对角设直径0.5m深1m集水井两座，井内设水泵抽水，坑内四周设30cmx30cm 排水沟， 1%坡度流向集水井。（5）工作坑尺寸计算工作坑宽： W=D（2.43.2 ） mD:被顶进管子外径（m工

8、作坑长： L=L1+L2+L3+L4+L5L仁管子顶进后，尾端压在导轨上的最小长度，混凝土管一般取0.3mL2：每节管子的长度（mL3：出土工作间隙，根据出土工具确定，一般为 1.01.5mL4：千斤顶长度L5：后背所占工作坑厚度3. 洞口密封止水顶管过程中，无论是管子从工作坑中出洞还是在接收坑中进洞，管子与洞口之间都 必须留有一定的间隙。此间隙如果不把它封住，地下水和泥砂就会从该间隙中流到工作 坑内，会造成洞口上部地表的塌陷，甚至会造成事故，殃及周围的建筑物和地下管线的 安全。因此，顶管过程中洞口止水是一个不容忽视的环节，必须认真、仔细地做好此项 工作。工作坑中，首先在管子顶进前方的坑内，浇

9、注一道前止水墙，墙体可由级配较高的 素混凝土构成，其宽度为2.05.0m，厚度约为0.30.5m，高度约为1.54.5m。然后 再在前止水墙的预留孔内安装橡胶止水圈。洞口止水圈的构造是由混凝土前止水墙、预 埋螺栓、钢压环及橡胶圈组成。4. 后靠墙在工作坑内，后坐墙是承受和传递全部顶力的基础，必须具有足够的强度和刚度， 并有足够的安全度。后靠墙内配1412（双向钢筋,砼标号为C25,待砼强度达到设计强度 的75%T可顶进。后背墙的受力分析f潮湿程度0 v Sr 0.50.5 v Sr 0.80.8 v Sr 1类别（稍湿）（很湿）（饱和）种植土400300 350250淤泥350200150业砂

10、土、亚粘土、粘40 453O0 3502O0 250土反力R应为总推力F的1.21.6倍，以确保安全R=aB（甘Kp/2+2cH K+ YHK）式中：R-总推力之反力（kn）a- 系数(取 1.5 )B- 后座墙的宽度( m)Y 土的容重(KN/m)19KN/mH- 后座墙的高度( m)K P-被动土压系数为 tg2 (45+02 ) (B=40)c- 土的内聚力(取 200kPa)h- 地面到后座墙顶部土体的高度( m)5、导轨安放基坑导轨时，其前端靠近洞口，左右两边用槽钢支撑，在底板上预埋好钢板的 情况下，导轨和预埋钢板焊接在一起，导轨的水平状态与所设计的管子坡度相一致。基坑导轨铺设应注意

11、管线轴线、导轨标高和导轨支撑稳定性几个方面的问题。( 1 )管线轴线：根据管线轴线测量结果， 铺设轨道时， 将轨道中线与管线轴线重合(2) 管线标高：由于采用的是复合型轨道，因此铺设轨道时必须了解轨道的基本结 构。复合型轨道详见下图：导轨倾斜面是与管子接触的。设计时，导轨上水平面与钢筋混凝土管内底标高在一 个水平面，因此在铺设导轨时，根据设计测得的管内底标高以调整导轨标高即可。导轨 与井底的间隙应用钢板垫牢或用混凝土浇注，不宜用木板找平。(3) 当导轨标高和轴线确定好后，即可进行导轨的支撑。由于导轨在顶管顶进时， 不允许位移，因此支撑必须稳固，一般在导轨与工作井井壁间用多根型钢支撑，同时把 型

12、钢与导轨焊牢。6. 穿墙从打开封门，将掘进机顶出工作井外，这一过程称为穿墙。穿墙是顶管施工中的一 道重要工序，因为穿墙后掘进机方向的准确与否将会给以后管道的方向控制和井内管节 的拼装工作带来影响。穿墙时，首先要防止井外的泥水大量涌入井内，严防塌方和流沙。 其次要使管道不偏离轴线，顶进方向要准确。（1）防止泥水涌入坑内的措施：为防止坑外泥水涌入坑内，用钢板桩加双排水泥搅 拌桩止水帷幕进行维护围护。（2）当掘进机准备出洞时，应先破除砖封门并将杂物清理干净，将掘进机刃进工作 井井壁中，当止水橡胶法兰与掘进机充分结合后，拨除钢板桩。钢板桩拨除数量一定要 与实际数量相符，否则导致顶管掘进机的损坏。（3）

13、顶管出洞时，掘进机要调零。（4）要防止掘进机穿墙时下跌。下跌的原因一是穿墙初期，因入土较少，掘进机的 自重仅由两点支承，其中一点是导轨，另一点是入土较浅的土体。这时作用于支撑面上 的应力很可超过允许承载力，使掘进机下跌；二是工作井下沉时扰动洞口土体且掘进机 较重。为防止掘进机下跌，可采取土体加固、加延伸导轨、保留洞口下部预留缝隙的砖墙、顶力合力中心低于管中心（约 R/5-R/4 ）或将前部管子（一般3节左右）同掘进机 用连接件连接成整体，同时掘进机头亦可抬高一些。（5）防止掘进机和前几节管子后退。产生这种现象主要是因为掘进机的主顶面上主 动土压力大于掘进机和管子的周边摩阻力和它们与导轨间摩阻力

14、的总和。一般采取在主 顶油缸回缩前，用螺旋出土机部分土适当卸压，或在洞口两侧安装手拉葫芦拉住，或用 木（钢）柱将管子顶住，使其不向后退。7. 泥水系统的安装泥浆池应尽量靠近工作坑边，可采用并联法，见图:泥浆池尽量靠近工作坑边，可以减少排泥管路过长而且产生的管路摩阻力，沉石箱 的配置可沉淀块状物，防止块状物直接进入排泥泵引起排泥泵堵塞和损坏。注浆系统应尽量使用螺杆泵以减少脉动现象，浆液应保证搅拌均匀，系统应配置减 压系统，在泵出品处1米外以及机头注浆处各安装一只隔膜式压力表。8. 注浆减摩长距离顶管施工中，顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力 最有效的方法是进行注浆。注浆使管周

15、外壁形成泥浆润滑套，从而降低了顶进时的摩阻 力。注浆程序：必须遵守“先压后顶，随顶随压”的原则。管道在顶进过程中不允许停 止注浆，若因故停止注浆时，必须先停止顶管，再停止注浆。我们在注浆时做到以下几 占八、(1) 选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。主要指标为造浆率、失水量和 动塑比。(2) 在管子上预埋压浆孔，压浆孔的设置要有利于浆套的形成。(3) 膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，听取供应商的建议但都必须按照 规范进行，使用前必须先进行试验。一般性能见下表：膨润土纯碱掺加药剂漏斗粘度视粘度CP失水量ml终应力比重稳定性8%4%oCmc PHFl 19 ” 22112.6801.0480 0.001(4)压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅。在顶进过程中，要经常检查各推进段的桨液形成情况(5)注浆设备和管路要可靠，具有足够的耐压和良好的密封性能。在注浆孔中设置一个单向阀，使浆液管外的土不能倒灌而堵塞注浆孔，从而影响注浆效果(6) 注浆工艺由专人负责