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泥水平衡頂管

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一、頂管施工

頂管施工是繼頂管施工之后而發(fā)展起來(lái)的一種地下管道施工方法,它不需要開(kāi)挖面層,并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構筑物以及各種地下管線(xiàn)等。頂管施工借助于主頂油缸及管道間中繼間等的推力,把工具管或掘進(jìn)機從工作井內穿過(guò)土層一直推到接收井內吊起。與此同時(shí),也就把緊隨工具管或掘進(jìn)機后的管道埋設在兩井之間,以期實(shí)現非開(kāi)挖敷設地下管道的施工方法。

頂管技術(shù)常用于市政施工的非開(kāi)挖掘進(jìn)式管道鋪設,隨著(zhù)國內基建的發(fā)展,尤其是地下空間工程、隧道下穿等工程需求,越來(lái)越多的頂管技術(shù)應用于高速、地鐵、鐵路、引水等領(lǐng)域。優(yōu)點(diǎn)在于不影響周?chē)h(huán)境或者影響較小,施工場(chǎng)地小,噪音小。而且能夠深入地下作業(yè),這是開(kāi)挖埋管無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。但是頂管技術(shù)也有缺點(diǎn),施工時(shí)間較長(cháng),工程造價(jià)高等。

二、頂管分類(lèi)

1、按施工工藝劃分

   按施工工藝頂管主要可分為土壓平衡頂管、泥水平衡頂管;

2、按工具管形狀劃分

   按工具管形狀可分為圓形頂管、矩形頂管和異形頂管等。其中異形頂管尺寸較大,常用于箱涵頂進(jìn)。

(1) 矩形頂管

圖片1


(2) 圓形頂管

圖片2


圖片3

3、按工具管材料劃分


  按工具管材料間頂管分為水泥管和鋼管兩類(lèi),其中水泥管常用于污水排放,或者形成較大直徑通道,通道內安裝給水、通信、電纜等;鋼管常用于壓力介質(zhì)的輸送管道、隧道工程下穿的需要較強承載能力的管幕超前支護等領(lǐng)域。

三、土壓平衡頂管

1、土壓平衡原理

土壓平衡則是指在頂管施工中,頂管前方施加等同于土壤壓力的工作面壓力來(lái)平衡土壤的作用力,通過(guò)推進(jìn)機械的反作用力和土體自身的穩定性,從而使頂管安全、順利地完成穿越地下的施工工作。

土壓平衡常用的切削方式由人工挖掘、小型機械挖掘、刀盤(pán)切削絞龍排渣和螺旋出土等。

圖片4


2、主要施工管徑

(1) 水泥管(mm)

序號

砼管型號

頂管機外徑

1

DN800

Φ980

2

DN1000

φ1280

3

DN1200

φ1460

4

DN1350

φ1640

5

DN1400

φ1700

6

DN1500

Φ1820

7

DN1600

Φ1940

8

DN1800

Φ2180

9

DN2000

Φ2420

10

DN2200

Φ2670

11

DN2400

Φ2910

12

DN2600

Φ3150

13

DN2800

Φ3390

14

DN3000

Φ3630

15

DN3200

Φ3860

16

DN3500

Φ4130

17

DN4000

Φ4830

備注:頂管機根據水泥管參數確定,本數據參考徐工集團頂管機型號。


(2) 鋼管(mm)

序號

鋼管型號

頂管機外徑(回收/接收)

1

φ245

Φ215

2

φ299

Φ270

3

φ325

Φ300

4

φ402

Φ370

5

φ426

Φ390

6

φ508

Φ480

7

φ600

Φ560/610

8

φ630

Φ600/650

9

φ720

Φ680/735

10

φ800

Φ770/820

11

φ900

Φ870/925

12

φ970

Φ945/1000

13

φ1000

Φ970/1020

14

φ1200

Φ1170/1220

15

φ1300

Φ1270/Φ1330

16

φ1400

Φ1370/Φ1430

17

φ1500

Φ1470/Φ1540

18

φ1600

Φ1570/Φ1650

19

φ1800

Φ1760/Φ1850

20

φ2000

Φ1950/Φ2050

備注:頂管機根據鋼管外徑確定,本數據適用于可回收和可接受兩種狀態(tài)。


3、主要施工工序

(1) 施工準備:測量放線(xiàn),施工方案,技術(shù)參數,設備選型,基坑開(kāi)挖等

(2) 安裝調試:頂管設備安裝及參數調試,設備試運行,各項配套連接;

(3) 頂進(jìn)施工:破洞門(mén),頂進(jìn)入土,掘進(jìn)挖土、測量復核,糾偏調整以及循環(huán)安裝工具管;

(4) 頂進(jìn)完成:機頭出洞門(mén),管外補注漿、參數檢查驗收,必要時(shí)管內填充封閉。

4、頂管設備

圖片5

螺旋出土頂管

圖片6

                                        土壓平衡頂管

圖片7

                                                                                 土壓平衡頂管機頭


四、泥水平衡頂管

1、泥水平衡原理

泥水平衡頂管通過(guò)改變泥水倉的送、排泥水量和頂進(jìn)速度來(lái)控制排土量,使泥水倉內的泥水壓力值穩定并控制在所設定的范圍之內,從而達到開(kāi)挖面的穩定。

泥水平衡頂管壓力平衡原理的核心是控制泥漿的壓力。在頂管機施工過(guò)程中,泥漿被注入到頂管機前后腔之間,形成一個(gè)封閉的環(huán)境。通過(guò)控制泥漿的注入速度和排出速度,可以控制泥漿的壓力,從而實(shí)現前后腔的壓力平衡。當頂管機前后腔的壓力差較大時(shí),可以增加泥漿的注入速度,提高泥漿的壓力,使前后腔的壓力趨于平衡;當頂管機前后腔的壓力差較小時(shí),可以減小泥漿的注入速度,降低泥漿的壓力,保持前后腔的壓力平衡。

泥水平衡頂管壓力平衡原理在地鐵、隧道等地下工程以及河道、湖泊等水域工程的施工中有著(zhù)廣泛的應用。通過(guò)采用泥水平衡頂管壓力平衡原理,可以有效地控制頂管機前后腔的壓力差,減小地層的沉降和地表的變形,保證工程的安全和順利進(jìn)行。

圖片8

2、主要施工鋼管管徑

序號

鋼管型號

頂管機外徑(回收/接收)

1

φ426

Φ450

2

φ500

Φ520

3

φ600

Φ620

4

φ720

Φ750

5

φ800

Φ750/820

6

φ900

Φ870/930

7

φ970

Φ940/1000

8

φ1000

Φ960/ 1030

9

φ1100

Φ1070/1130

10

φ1200

Φ1160/1230

11

φ1300

Φ1260/1330

12

φ1400

Φ1360/1450

13

φ1500

Φ1460/1550

14

φ1600

Φ1560/1650

15

φ1800

Φ1750/Φ1850

16

φ2000

Φ1950/Φ2050

17

φ2200

Φ2150/Φ2260

18

φ2500

Φ2450/Φ2560

備注:頂管機根據鋼管外徑確定,本數據適用于可回收和可接受兩種狀態(tài)。


3、其他主要輔助

(1) 觸變泥漿減阻:通過(guò)在管壁外壓注觸變泥漿,形成一定厚度的泥漿套,使頂管在泥漿套中頂進(jìn),以減少阻力。

(2) 中繼間接力頂進(jìn):中繼間接力頂進(jìn),也就是在管道中間設置中繼環(huán),分段克服摩擦阻力,從而解決頂力不足的問(wèn)題。  中繼間的千斤頂組在高壓油路的作用下,以其后管道為后座支承點(diǎn),將其前段管道向前推進(jìn),采用這種方法,將管道分段逐次推進(jìn),從而實(shí)現長(cháng)距離頂管。。

(3)長(cháng)距離制導:通過(guò)激光導向,計算機指導糾偏,確保頂進(jìn)線(xiàn)路與高程準確。

4、施工工藝流程

圖片9



5、主要施工工序

(1) 施工準備:施工方案,頂進(jìn)基坑,反力墻、泥漿池、觸變泥漿、中繼間、設備選型及配套、進(jìn)出洞門(mén)注漿加固等;

(2) 安裝調試:設備安裝,軸線(xiàn)位置、套拱、洞門(mén)止水,平臺及管道連接調試等;

(3) 施工頂進(jìn):破除洞門(mén),防護措施、頂進(jìn)旋轉入土,觸變泥漿、測量復核,糾偏調整以及循環(huán)安裝工具管;

(4) 頂進(jìn)完成:接收端防護、機頭出洞門(mén),管外補注漿、參數檢查驗收,必要時(shí)管內填充封閉。

6、施工設備

圖片10



φ2.5m泥水平衡

圖片11



                                                                      φ1.0m可回收泥水平衡

圖片12


                                                                                    泥漿分離器