泥水平衡顶管施工工法—(国家优秀奖)

2026/4/28 3:35:43

(2)顶管机刀盘转速和扭矩控制和调整

①在顶进过程中,根据土质情况和顶进效果进行刀盘转速和扭矩的控制和调整。

②正常顶进情况下刀盘应调至高转速、中低扭矩的状态工作,以获得较好的泥水分离效果。在施工中需停止刀盘回转时,应先停止顶进,让刀盘回转一段时间,观察到刀盘工作电流(或工作油压)开始回落后方可停止刀盘回转。在顶进过程中发现刀盘工作电流(或油压)异常上升时,应降低顶进速度或停止顶进,待刀盘电流(或油压)平稳后再按正常速度顶进。

③当顶管机头发生自转时,应将刀盘回转方向调至与顶管机头自转相同方向进行顶管机头的旋转偏移纠正。

④刀盘的重新起动应采取一切可能的措施降低起动阻力,在确认不会对设备造成破坏或进一步加大顶进困难后,方可加大扭矩起动刀盘。

(3)顶进设备操作

①顶进设备的操作应按前方顶进反馈的控制信息要求实施。 ②初始顶进或中途停机重新顶进时,都应遵循从低速到高速的控制原则。

③顶进速度应尽量控制平稳,尤其要避免顶速突然加大的现象。 ④对顶进过程中出现的任何工作油压波动都应及时分析原因并采取相应措施。

⑤遇到下列情况时应立即停止顶进,及时分析原因并采取相应措

施,处理完善后再继续顶进:

A 顶进顶力骤升或顶力达最大值时;

B 后背发生位移或后背开裂时; C 千斤顶油管不通或油泵工作不正常时; D 进水排泥管路不畅时; E 监视器工作不正常时; F 激光经纬仪工作不正常时; G 砼管出现裂缝或破损时; H 洞口止水圈漏水时; I 电路发生故障时。 (4)泥水控制

在泥水平衡顶管中,泥水管理尤其重要,在正式开始顶进前需做必要的计算,来确定泥水的主要技术参数。泥水管理问题包括流量、流速、压力、相对密度等管理。

①流速和流量:

流速太小泥砂就会在管内沉淀,引起管道的堵塞,排水泥砂中含有较大的颗粒,当粒径大于排泥管内径1/3时,排出有困难。为了不引起管道堵塞,流速必须大于一定值,该定值为临界流速,当排泥管公称直径为100MM时,其临界流速为2.2-2.4M/S ,而流量Q为:

Q=V*S

=(105.3/2*10-3)2*π*(2.2~2.4) ≈0.019~0.021M3/s

=1.15~1.25m3/min

(105.3为公称直径100MM管的实际内径) 为了保险,而实际流速大于临界流速,取Q≥1.4M3/min ②泥水压力:

由排泥管总长度和挖掘面地下水压力决定。

L=L1+L2+△L+H1+H2 L:排泥管最大长度 L1:推进最大距离 L2:基坑到沉淀池距离

△L:由阀,弯头引起损失折算成的长度,一般取10~20M。 H1:基坑深度

H2:沉淀池排泥口到地面高度 扬程损失:HF2=L*△HF2

△ HF2:每米扬程损失,取0.075~0.106。

损失压力:△P=ρgHF2 其中ρ:泥水密度 g:重力

加速度

泥水压力:P=PW+△P+(0.1~0.2) PW:地下水压力

覆土浅取0.1,覆土深,地下水位高取0.2

③ 泥水浓度:

根据地质情况,在渗透系数较小的土层中,泥水比重可控制在1.05以下;在渗透系数适中的土层中,必须保持泥水稳定,即泥水中

除必须含有一定比例的粘土外,还须加一定比例的膨润土,保持泥水稳定,泥水比重控制在1.05~1.10之间;在渗透系数大的土层,浓度太小泥水会渗入土层,致使泥水压力无法建立,无法排泥,为了保证压力水不易渗透到土层中,泥水的浓度应适当增加,泥水比重控制在1.10~1.20之间,在挖掘面上使泥膜快速形成,从而使泥水压力有效控制挖掘面保持正常稳定状态,而泥水循环利用会损失一些粘土,这时要不断地向循环水中加粘土或膨润土来补充。

(5)纠偏操作

顶进过程中的纠偏是顶管作业质量好坏的关键,若操作不当,可能造成顶力骤升、管接口破损,严重时可能造成管道无法顶进,引发严重的安全、质量事故和重大经济损失,尤其是在砂层中顶进,管道极易因为泥水过度冲刷造成顶管机机头下沉,因此,对于顶进过程的纠偏显得尤为重要。

在机头和机头连接工具管出洞前,即使发生中线和高程偏差,也尽可能不要纠偏,因为此时纠偏,机头连接管尚位于导轨上,起不到纠偏效果;机头连接管出洞后,若高程中线在±2㎝以内时,可不纠偏,当高程或中线超出标准值2㎝以上时,根据监视器内的光点位置变化趋势进行纠偏,必须有一个提前量,纠偏遵循“先纠高程,后纠中线,小角度连续纠偏”的原则,纠偏油缸的伸出量一次不得太大(以不超过2㎝为宜);当光点位置有反向移动趋势或移动速度放缓时,可将纠偏油缸缩回,停止纠偏,纠偏时还应观察监视器内仰俯角和旋转角变化,作为参考数值,仰俯角和旋转角最大偏差不得超过原始值


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