TPN2000泥水平衡机械顶管施工方案

TPN2000泥水平衡机械顶管施工方案一．泥水平衡机械顶管施工工艺流程二．机头选型本工程由于本工程工期紧，为确保工程质量万无一失，确保绝对工程安全，我公司根据以住施工经验，决定采用TPN2000型泥水平衡顶管掘进机。机头壳体内的泥土仓是一个前面大、后面小的喇叭口，安装在壳体泥土仓内的刀座是一个前面小、后面大的旋转锥体，切削刀排成辐条状焊接在该锥体上。本机刀盘由二台22kw电机驱动。动力通过减速器带动小齿轮、再驱动大齿轮旋转，大齿轮通过主轴带动刀盘旋转，刀排的正面焊有坚固耐磨的切削刀头，从而构成一个刀盘整体。前后壳体之间由四组纠偏油缸连接为了防止纠偏过程中前后壳体间的相对偏转较大，后壳体前端设有两个防转舌。顶管机工作时，刀盘在一边旋转切削泥土的同时,一边作偏心旋转运动把石块轧碎。被轧碎的石块只有比泥土仓与刀盘锥体之间的间隙小时才能进入泥水仓，从排泥管中排出。进排浆系统是由球阀和并排的两根浆管组成,两根浆管一路进水,另一路排浆,通过球阀可交替进排浆,防止一路管道由于长时间出浆造成堵塞。顶管过程中如果顶管机偏离了预定的位置，可利用纠偏系统进行纠偏。纠偏系统由液压动力源、控制阀和四组油缸组成，工作压力为30.5Mpa纠偏时相邻的两组油缸同时动作，使机头回到正确的轨道。此机型在现今使用较广，我们有着成功施工经验、技术成熟、可靠，对土层扰动少的特点。因此特别适应本工地基顶管的施工。三．施工方案1.平面布置、井内布置及管内布置1）在工作井范围内实行全封闭隔离施工并布置以下必要的设施，地面指挥监测中心、办公室、仓库、配电间、冷作间等。布局要合理，环境整洁、卫生，并有专职人员进行管理。2）现场布置采用25t汽吊，设备进场时，采用25t汽车吊车。3）管道顶进时，起吊设备采用25t汽车吊。4）井内布置工作井井内布置主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯等。2.出土方案泥水平衡式顶管的出土采用全自动的泥水输送方式，被挖掘的土通过在机舱内的搅拌和泥水形成泥浆，然后由泥浆泵抽出，高速排土。在沉井上部砌2只沉淀池。沉淀的余土外运需按文明施工要求和渣土处理办法，运到永久堆土点，不得污染沿途道路环境。3.顶力计算顶管的顶力可按下式计算，亦可采用当地的经验公式确定：P=fγD1[2h+(2h+D1)tg2(45°-ф/2)+ω/γD1]L+PF(表1)式中P——计算的总顶力(kN)；γ——管道所处土层的重力密度(kN/m3)；D1——管道的外径(mm)；H——管道顶部以上覆盖土层的厚度(m)；ф——管道所处土层的内摩擦角(o)；ω——管道单位长度的自重(kH/m)；L——管道的计算顶进长度(m)；f——顶进时，管道表面与其周围土层之间的摩擦系数，其取值可按表6.4.8-1所列数据选用；PF——顶进时，工具管的迎面阻力(kN)，其取值，宜按不同顶进方法由表6.4.8-2所列公式计算。顶进管道与其周围土层的摩擦系数表1土类湿干粘土、亚粘土0.2～0.30.4～0.5砂土、亚砂土0.3～0.40.5～0.64.出洞方案为防止出洞口及顶进过程中泥水压力过大涌入工作井内，在洞口内预先安装一个单法兰穿墙钢套管，用于安装橡胶止水圈及止水封板。由于顶进距离长，造成管材表面及F型钢套环、砂等对橡胶止水圈不可避免的磨损，需经常更换橡胶止水圈。因此，我们在洞口里侧增加一道橡胶止水圈，当需更换外部橡胶止水法兰时，洞口内部的橡胶止水圈可防止地下水进入井内。5.测量以及设备安装l、测量的方法(1)、通视条件下的测量1.1.1使用交汇法引工作井及接收井预留洞口中心至各自的井壁。置经纬仪至A点，后视B点，作BA直线的延长线，并在工作井后部定出一点C。保证C、A、B在一条轴线上，置经纬仪在C点上，后视A点，在工作井井壁上定出一点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、A，，其余步骤同通视条件下测量定位。2.后靠背导轨及后顶的安装轴线确定后先安放后靠背，后靠背后部距离井壁100~200mm，调整后靠背前后以及左右方向，应尽量保证后靠背的中心于轴线相重合，调整方法见图：在轴线定好后既可安装导轨以及后顶，先根据导轨本身的尺寸计算出导轨顶面至轴线的高差h，至水平仪于井下，在井四周作出4~6个临水点，保证轴线标高-临水点高程=h，安放导轨时可用线绳在相对的两个临水点拉出一条直线，使导轨顶轻触于线绳既可，然后根据轴线调整导轨轴线在竖直方向上于已知轴线的竖直投影线重合，导轨轴线方向调整好后再精调导轨的高程，最后支撑导轨至井壁上。引轴线至井底前后两侧A、B两点，分中后靠背，在后靠背上作一分中点C，开始放置后靠背时尽量使C点在AB的延长线上，此值可肉眼鉴定，误差不应大于10cm，在后靠背边缘定出任意等高两点D、D，，测量AD和AD，的距离，只需保证AD的距离约等于AD，的距离既可，误差不应大于3cm，导轨左右方向确定后既固定下面两侧各一点，后使用线坠调整前后方向既可，最后根据实际情况填塞C15-C30的混凝土至井壁到后靠背的间隙，后方顶的安装在后靠背的安装完毕后进行，抄平后顶后只要保证所以千斤顶后平面贴实后靠背既可固定。导轨安装完毕后需在预留洞口内安装副导轨，副导轨的轴线以及高程均要与主导轨保持一至，此副导轨用于防止机头进洞后低头，见下图：增高装置可根据机头重量以及增高量选择枕木，钢支架或砼垫层。洞口止水装置的安装，应保证除止水圈外最小直径大于进洞物最大直径的8cm，防止受到进洞物的剪切而失去止水效果，位置确定后可用水泥砂浆封堵与井壁形成的间隙，防止从间隙处漏水、漏浆。6．泥水系统的安装泥浆池应尽量靠近工作井边，可采用并联法，见图：泥浆池尽量靠近工作井边，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。电路系统及后方顶液压系统安装流程（略）7．顶进开始调试阶段以及土体取样：顶管下井前应作一次安装调试，油管安装先应清洗，防止灰尘等污物进入油管，电路系统应保持干燥，机头运转调试各部分动作正常，液压系统无泄漏。机头下井后刀盘应离开封门1米左右，放置平稳后重测导轨标高，高程误差不超过5mm，既可开始凿除砖封门，砖封门应尽量凿除干净，不要遗留块状物，同时可进行土体取样工作，使用Ф100，L=500mm的两根钢管在洞口上下部各取长400mm的土样，取样工作完成后随既顶机头，使机头刀盘贴住前方土体。机头属于刀盘不可伸缩型，土压力表所显示的土压力为泥仓土压，显示的土压力与实际顶进的土压力存在一个压力差ΔP，此值一般取15-30T，由于进泥口是衡定的，TCZ机头的土压控制主要通过顶速来调节，每次初顶时先调节好送水压力，然后打开机内止水阀，转动刀盘，关闭机内旁道，待流量达到额定值的80%时既可开始顶进，送水压力可通过机内压力调节既可完成。8.方向控制1.顶进过程中的方向控制由于机头本身所具有的方向诱导装置，纠偏操作就变的简单易行了，操作员只要通过纠偏动作，始终保证激光点在二号光耙的中心既可。2.测量与方向控制要点(1)有严格的放样复核制度，并做好原始记录。顶进前必须遵守严格的放样复测制度，坚持三级复测：施工组测量员→项目管理部→监理工程师，确保测量万无一失。(2)布设在工作井后方的仪座必须避免顶进时移位和变形，必须定时复测并及时调整。(3)顶进纠偏必须勤测量、多微调，纠偏角度应保持在10’～20’不得大于0.5°。并设置偏差警戒线。(4)初始推进阶段，方向主要是主顶油缸控制，因此，一方面要减慢主顶推进速度，另一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。(5)开始顶进前必须制定坡度计划，对每一米、每节管的位置、标高需事先计算，确保顶进时正确，以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。9.顶管动力、照明配套1、顶管动力配套序号设备名称数量总功率(kw／h)1刀盘电机2442输送泵电机1223纠偏油泵电机144液压系统电机2305注桨电机1116桨液搅拌机1117电焊机1308排水泵211910合计163(注：以上所列设备，并不都是同时启动。)动力电线设置：管内设置—二路电缆，按其配套动力负载功率，选择电缆规格，供电采用TN—S方式，三相五线制移动电线装接。10．管接口质量控制1.本工程所用管节为“F”管，“F”管受力性能好，接头稳定性高，接口处止水密封性能好。2.选用优良管材并处理好管子接口顶管施工是十分重要的。要按有关规范对管材作现场检查验收，如发现不合格品坚决予以退回。3.管材运送、起吊均应有专用夹具，搁置时应用方木垫高，防止“F”型管接口的套环受压变形。4.接管前再次检查管子接头的承插口尺寸，橡胶圈和衬垫板的外观和质地。确认合格后可在接口处均匀涂抹薄层硅油等对橡胶无侵蚀性的润滑材料以减少摩阻力。承插接管时要保证与上节管的钢套环同轴度，并且加力要均匀，应保证橡胶圈不移位，不反转，不露出管外。顶管结束后要按设计要求在管内间隙处填充弹性密封膏，并与管口抹成—个光滑的渐变面。密封圈的胶结应在使用前两天完成并检查其牢固性。5.管材供应在顶进过程中，管材的供应是非常重要的，如果供应不及时造成顶进停止，后果是非常严重的，由于机头重量一般较大，长时间的滞留会造成机头沉降，使轴线发生偏差；或已顶好的管子和周围土体固结，使得摩阻力增大。因此，在开始顶进前，需指定详细周全的供应计划，现场应备有足够余量。6.设备维修及保养在本工程项进过程中，特别需要对掘进机进行维修和保养，使掘进机始终处于优良的使用状态，从而顺利完成本工程实施。11.液压系统当液化油出现乳化时，说明液压油己严重氧化，应予以更换，更换液压油之前须把油箱内清洗干净。加油必须用精滤车过滤后方可加入。另外，一旦发现油管老化应予以更换。12.电气系统电气系统应保持干燥，保持指示灯及各仪表正常。13.纠偏系统纠偏系统要经常检查是否漏油、油液质量、油压情况，如发现不正常情况及时更换。14.注浆减磨顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力，包括工具管切土正压力、管壁摩擦阻及工具管气水压力。工具管切土正压力：与土层密实度、土层含水量、工具管格栅形态及管内挖土状况有关。根据有关工程统计资料，软土层一般为20-30t/m2，硬土层通常在20-60t/m2。大于40t/m2时表明土质较好。F1=S1×K1F1----顶管正阻力(t)S1----顶管正面积(m2)K1----顶管正阻力系数(t/m2)F1=S1×K1=πr2×k1(1)管磨擦阻力：管壁与土间磨擦系数及土压力大小有关。根据有关工程统计资料，管壁磨擦阻力一般在0.1-0.5t/m2之间。F2=S2×K2其中F2—顶管侧磨擦力(t)S2—顶管侧面积(m2)K2—顶管侧阻力系数(t/m2)F2=S2×K2=πDL×k2为了减小顶压进阻力，增大顶进力，并且为了防止出现塌方，顶管过程中，应采用在管壁与土壁的缝隙间注入触变泥浆，形成泥浆护套，减少管壁与土壁之间的摩擦力。泥浆在输送和灌注过程中具有流动性、可泵性。a、触变泥浆的材料触变泥浆的主要成份是膨润土、掺入碱和水配制而成。为了在顶进完毕后使触变泥浆固结增强，可掺入石灰膏。但为了施工使用时保持流动性，还必须掺入缓凝剂和塑化剂。b、触变泥浆的拌合程序将定量的水放入搅拌罐内，并取其中的一部分水来溶化碱；在搅拌过程中，将定量膨润土徐徐加入搅拌灌内，搅拌均匀；将溶化后的碱水倒入搅拌灌内，再搅拌均匀，放置12h后即可使用。c、触变泥浆应注意的事项注浆孔的布置宜按管道直径大小确定，一般每个断面可设置3～4个，并具备排气功能。搅拌均匀的泥浆应放置一定时间方可灌注。灌浆前，应通过注水检查灌浆设备，确认设备正常后方可灌注。灌浆压力可按不0.1Mpa开