某泥水平衡顶管工程施工工法

资料等级:某泥水平衡顶管工程施工工法
发布时间:2018-2-24
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    泥水平衡顶管施工工法是机械化顶管施工的主要方法之一,属于机械化、长距离顶进施工技术,该工法在我国沿海富水地区近年来逐步得到推广应用,而在贫水的西北地区,此项技术应用尚属空白,本工法对施工技术管理有较高的要求,主要体现在对顶管设备操作的严谨性、对施工工艺参数计算和选择的准确性和合理性等。为了规范施工管理,提高施工技术水平,促进本地区非开挖管道机械化施工技术的应用和发展,在分析西北地区土质、总结成功施工经验的基础上,将泥水平衡顶管施工工法予以推广应用。
一、工法特点
泥水平衡顶管施工工法采用机械掘进技术,其特征为:刀盘将切削的土壤送入泥水仓,然后由送水泵将具有一定浓度的泥水送至挖掘面,通过刀盘充分搅拌后由排泥泵经排泥管道将泥水送至地面泥浆池,经沉淀或分离后泥水可重复利用,残渣外运;掘进过程通过刀盘以及顶速平衡正面土压力,调节循环水压力用以平衡地下水压力;采用流体输送切削入泥仓的土体,顶进过程中不间断,施工速度快;无需土质改良或降水处理,施工后地表沉降小。通常泥水平衡顶管的主要设备有:掘进机、主顶设备、测量设备、井内旁通、控制系统等;辅助设备包括:泥水处理设备、注浆设备、中继间等。
二、适用范围
泥水平衡顶管施工工法适用于各种粘土、粉土、砂土和渗透系数较大的砂卵石,也适应强风化岩等恶劣地质条件下的室外给水、排水、电力及其它适用于顶管施工的管道工程。
泥水平衡顶管一般适用于管径D400~2400mm的管道施工,由于泥水平衡顶管顶距长、不需降水、能很好控制地面隆沉、施工安全等特点,并可适用于各类复杂地质条件,因此像穿越重要公路、铁路、建筑物等特殊工程地段、穿越砂层、淤泥质土等特殊地质构造地段应用泥水平衡顶管施工工法,可达到良好的效果。
三、工艺原理
泥水平衡顶管施工技术是利用泥水压力来平衡土压力和地下水压力的一种顶管施工方法。其基本原理是由送水泵将具有一定浓度的泥水送至挖掘面,再经井内旁通压力调整阀及调整排泥泵转速来调整进水压力大小,使其平衡地下水压及挖掘面土压力,尽量使掘进机刀盘在平衡压力下工作,从而可防止由于挖掘面的失稳,造成地面沉降和隆起。
四、工艺流程及操作要点
一)、基本工艺流程
二)、操作要点
1.施工准备
泥水平衡顶管施工前应编制详细的施工组织设计,其中施工方案应包括以下内容:
(1)施工依据、内容、范围
施工方案应依据经过批准的工程文件,按照经过批准的地堪资料进行工艺设计;施工方案应明确施工内容和范围并绘制施工现场平面布置图。
(2)顶管设备选择
泥水平衡顶管机有多种类型,应根据不同的地质条件选择适用的机型,以达到良好的顶进效果。我公司与扬州广鑫机械设备有限公司合作开发的NPD-B多边形偏心破碎泥水平衡顶管机可适用于西北地区复杂地质条件,是一种全土质顶管机。
NPD-B型泥水平衡顶管机可用于用通常意义上的泥水平衡,也可用于全岩石顶管机。NPD-B泥水平衡顶管机的关键是如何保住泥水仓内的泥水不让其流失。为此该设备采取三个保水措施:第一、在刀盘上加两块面板,减小刀盘的开口率,隔断大部份泥水流失的通道以保水;第二、在面板上设计注浆孔,向挖掘面上注入粘土泥浆,让泥土仓内的把透水性好的粗砂变成不透水性的泥沙以保水;第三、施工过程中把进水泥水的比重设定在1.15~1.20之间,漏斗粘度在45~55秒之间(到施工时视情况经试验确定一个最佳值),让它形成较结实的泥膜以保水。
改进设计的NPD-B型泥水平衡顶管机仍然可用于粘土等其他土质。采用泥水平衡顶管施工的进度快、顶进阻力也小。
这种顶管机的刀盘是由一组十字形刀排和安装在刀排后的多边形锥体组成。泥土仓则是由一个多边形喇叭状的壳体和刀排后的多边形锥体组成。两个多边形的边数是不等的,且多边形锥体与主轴之间有一固定的偏心量。
多边形锥体的后部安装有一块隔栅板和刮泥板,它们都在泥水仓中随刀盘一起转动。只有当破碎后的泥土、石块小于隔栅板栅孔的间隙时才能进入泥水仓,尔后通过排泥管被排出。如果泥水仓内粘聚或沉积有土砂时,就会被刮泥板刮起,通过排泥管排出。
每当刀盘作偏心转动时,它就对泥土、石块形成第一次压碎。由于多边形刀盘的每一个边与多边形泥土仓壳体的每一个边所构成的空间,在刀盘作偏心旋转的过程中,一会儿不断地增大,一会儿变小,这就对泥土、石块形成第二次更为功能更强大的破碎。
当多边形刀盘的每一个边与多边形泥土仓壳体的每一个边所构成的空间在由小变大的一瞬间,即使是粘土,也会拽成一定的缝隙,泥水可通过这些缝隙送达到挖掘面上。加之我们在多边形泥土仓壳体上设有数个高压水喷嘴,一旦送入高压水就会对粘土进行切割、粉碎。因此,多边形偏心破碎泥水平衡顶管机能适用一般泥水平衡顶管机不能适用的内聚力很大的固结性粘土。

 

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