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  • 大口径钢顶管穿越磁悬浮施工机械的选型_顶管施工

    分类:周工作总结 时间:2019-05-02 本文已影响

      摘要:本文依托青草沙严桥支线工程QYZ-C10标段,对DN3600钢顶管穿越磁悬浮线路的实际情况,最终确定采用大刀盘土压平衡顶管掘进机用于穿越磁悬浮段顶管顶进工作。   关键词 钢顶管 磁悬浮保护 大刀盘土压平衡掘进机
      Abstract: This paper relies on the grass in the sand for Yanqiao branch section QYZ-C10, according to the actual situation of the DN3600 steel pipe jacking through magnetic line, and finally determines to use the ultimate cutter earth pressure balanced pipe jacking machine, which works by crossing section jacking maglev.
      Key words: steel pipe; jacking magnetic protection; cutter earth pressure balance; TBM cutter
      
      中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)
      1. 工程概况
       青草沙严桥支线C10标设计为DN3600钢管双排顶管,其中J41~J40-1段833m、J41~J40-2段830m顶管受磁悬浮轨道墩台支撑跨距的影响,双管平行在一跨内无法穿越,因此,两条管道分别从磁悬浮的两跨内穿越。穿越处管道中心标高为-13.50,路面标高4.5m。管道离桩承台最近为4.5m;离桩最小净距为3.00m。顶管施工主要涉及③1层灰色淤泥质粉质粘土、④层灰色淤泥质粘土、⑤1-1层灰色粘土。
      2. 顶管法介绍
       2.1顶管法的基本原理
       顶管法施工是借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力,将掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时,也就把紧随掘进机后的管道埋设在两井之间。
       2.2常见顶管工法的适用范围
       顶管的分类方法很多,目前对于顶管分类都是根据其某一方面的特性进行划分。以推进管前掘进机的作业形式来分,主要有土压平衡式顶管、泥水平衡式顶管、手掘式顶管及气压平衡式顶管等。在上海地区一般采取前两种顶管机械。下面主要针对前两种介绍其特点及适用范围。
       2.2.1 泥水平衡掘进机机型的种类及性能
       在顶管施工的分类中,把用水力切削泥土以及虽然采用机械切削泥土而采用水力输送弃土,同时有的利用泥水压力来平衡地下水压力和土压力的这一类顶管形式都称为泥水式顶管施工。
       在泥水式顶管施工中,要使挖掘面上保持稳定,就必须在泥水仓中充满一定压力的泥水,泥水在挖掘面上可以形成一层不透水的泥膜,它可以阻止泥水向挖掘面里面渗透。同时,该泥水本身又有一定的压力,因此,它就可以用来平衡地下水压力和土压力。这就是泥水平衡式顶管最基本的原理。
       泥水平衡式顶管掘进机有两种形式:一种是单一的泥水平衡式,即以泥水压力来平衡地下水压力,同时它也平衡掘进机所处土层的土压力;另一种是泥水仅起到平衡地下水的作用,而土压力则用机械方式来平衡。
      
       掘进机的工作原理图
       TM或MEP型掘进机的工作原理如下:刀盘前土压力过小时,它就往前伸;刀盘前土压力过大时,它就往后退。刀盘前伸时,应加快推进速度;刀盘后退时,应减慢推进速度。
       整个刀盘是由和刀盘主轴为一体的一台油缸支承着,调定油缸的压力就可以设定上压力。当刀盘受到大于设定的土压力时就后退,反之则前伸。只要推进速度得当,刀盘就可以保持浮动状态。
       由于有以上刀盘可伸缩的浮动特性以及刀架可开闭的进泥口调节特性,这种掘进机就可以实现用机械来平衡土压力的功能。另外,TM或MEP的泥水压力也是可调节的,刀架的开闭状态使其具有用泥水压力来平衡地下水压力的功能
       泥水式顶管施工有以下优点:
       ①适用的土质范围比较广,如在地下水压力很高以及变化范围较大的条件下,它也能适用。
       ②可有效地保持挖掘面的稳定、对所顶管子周围的土体扰动比较小。因此,采用泥水式顶管,特别是采用泥水平衡式项管施工引起的地面沉降也比较小。
       ③与其他类型顶管比较,泥水顶管施工时的总推力比较小,尤其是在粘土层就表现得更为突出。所以,它适宜于长距离顶管。
       ④工作井内的作业环境比较好,作业也比较安全。由于它采用泥水管道输送弃土,不存在吊土、搬运土方等容易发生危险的作业。它可以在大气常压下作业,也不存在采用气压顶管带来的各种问题及危及作业人员健康等问题。
       ⑤由于泥水输送弃土的作业是连续不断地进行的,所以它作业时的进度比较快。
       在粘土层中,由于其渗透系数极小,无论采用的是泥水还是清水,在较短的时间内,都不会产生不良状况,这时在顶进中应考虑以土压力作为基础。在较硬的粘土层中,土层相当稳定,这时,即使采用清水而不用泥水,也不会造成挖掘而失稳现象。
       在渗透系数较小,如k≤1×10-3cm/S的砂土中,泥浆相对密度应适当增加。这样,在挖掘面上使泥膜在较短的时间内就能形成,从而泥水压力就能有效地控制住挖掘面的失稳状态。
       在渗透系数适中,如1×10-3cm/s≤1×10-2cm/s的砂性土中,挖掘面容易失稳。这就需要我们注意,必须保持泥水的稳定。
       在砂砾层中施工,泥水管理尤为重要,稍有不慎,就可能使挖掘面失稳。由上这种土层中一般自身的粘土成分含量极少,所以在泥水的反复循环利用中就会不断地损失一些粘土。
       在泥水顶管的施工过程中,应注意以下几个问题:
       ①当掘进机停止工作时,一定要防止泥水从土层中或洞口及其他地方流失不然,挖掘而就会失稳。尤其是在出洞这一段时间内更应防止洞口止水圈漏水。
       ②在掘进过程中,应注意观察地下水压力的变化,并及时采取相应的措施和对策,只有这样,才能保持挖掘面的稳定。
       ③在顶进过程中,随时要注意挖掘面是否稳定,要不时检查泥水的浓度和相对密度是否正常,还要注意进排泥泵的流量及压力是否正常。应防止排泥泵的排量过小而造成排泥管的淤积和堵塞现象。
       2.2.2 土压平衡掘进机机型的种类及性能比较
       土压式顶管施工是机械式顶管施工中的一种。它的主要特征是在顶进过程中,利用土仓内的压力和螺旋输送机排土来平衡地下水压力和土压力。它排出的土可以是含水量很少的干土或含水量较多的泥浆。它与泥水式顶管施工相比,最大的特点是排出的土或泥浆一般都不需要再进行泥水分离等二次处理。它与手掘式及其他形式的顶管相比较,又具有适应土质范围广和不需要任何其他辅助施正手段的优点。所以,土压式顶管越来越受欢迎。
       土压平衡式掘进机有多刀盘土压平衡掘进机、DK式土压平衡掘进机、切削密封土压式掘进机等,不同的掘进机平衡土压力的方式也略有不同。
       土压式掘进机关键问题是土仓内土压力的控制,与以下几个运转条件有关:
       ①与顶进速度有关。如果螺旋输送机输土量不变,顶进的速度与土压力成正比。因此,要保持机内控制下压力不变就必须将顶进速度调节在一个合适的范围内。
       ②与螺旋输送机的排土量有关。如果推进速度恒定,那么控制土压力与螺旋输送机的排土量成反比。

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