矩形顶管施工

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机械矩形顶管技术在施工过程中的应用

2023-02-16 15:37:36 1770 责任编辑:中工科建

  顶管施工是一种不开挖或少开挖的管道埋设施工技术,是借助顶进设备产生的顶力,将管道按设计的坡度顶入土中,并将土方运走,一节管子完成顶入土层之后,再下第二节管子继续顶进。把工具管从工作井内穿过土层一直推到接收井内,是一门涉及知识面广、施工管理要求高的综合性施工技术,采用哪种施工方法是根据工程特点、环境、地质、施工条件等因素决定,施工前必须要充分了解地质情况,选用与之适应的顶管施工方法。


矩形顶管


  一、机械顶管施工的分类


  (1) 按所顶进的管子口径大小分:大口径、中口径、小口径和微型顶管四种。大口径多指Ф2000mm以上的顶管,人可以在其中直立行走(近几年西安地区Ф3500mm和4000mm大口径电力、雨水顶管工程呈上升趋势) 。中口径顶管管径多为1200~1800mm,人在其中需弯腰行走。小口径顶管直径为800~1000mm,人只能在其中爬行,有时甚至爬行都比较困难。微型顶管的直径通常在800mm以下,最小的只有400mm。


  (2) 按一次顶进的长度分:普通距离顶管和长距离顶管。顶进距离长短的划分目前尚无明确规定,过去多指100m左右的顶管。目前,千米以上的顶管已屡见不鲜,可把500m以上的顶管称为长距离顶管。


  (3) 按顶管机的类型分:目前,顶管施工常采用的施工方法分为敞开人工手掘式和密封机械式顶管施工方法,其中机械式顶管施工常用的施工方法又有泥水平衡式和土压平衡式两种。


  (4) 按管材分:钢筋混凝土顶管、钢管顶管、玻璃夹砂管顶管、球墨铸铁管顶管等。


  (5) 按照机头外形分:圆形、矩形


  (6) 按顶进管子轨迹的曲直分:直线顶管和曲线顶管。


  二、机械顶管施工过程中设备的应用


  1、土压平衡顶管掘进机工艺原理:


  刀盘切削开挖面的泥土,破碎的泥土通过刀盘开口进入土仓,泥土落到土仓底部后通过螺旋输送机运到皮带输送机上,然后输送到停在轨道上的渣车上。顶管机在推进油缸的作用下向前推进。


  2、泥水平衡顶管机


  泥水平衡顶管机可在地下水压力较高及土质变化较大的条件下使用,一般管径在Φ800~Φ4000mm之间,(目前北京地区最小管径为Φ400mm)泥水平衡机械顶管施工对所施工顶管周围土体扰动小,易控制地面沉降,可实现连续出土作业,顶进速度较快;操作方便,主轴密封可靠,使用寿命长,适合长距离顶管施工。


  3、岩石顶管机


  适用于巨卵石、岩盘的顶管机特点:


  (1)适用于各种土质条件,通过更换单盘能够适用于各种土层。


  (2)功率大,具有二次破碎能力。


  (3)利用电机变频技术,刀盘转速可调节。


  三、顶管施工设备及其配件在施工中的作用


  1、刀盘作用:


  ①开挖功能(刀盘旋转时,刀具切削开挖面的土体,对开挖面进行开挖,开挖后的渣土通过刀盘的开口进入土仓。


  ②稳定功能:支撑开挖面,具有稳定开挖面的功能;


  ③搅拌功能:刀盘对渣土进行搅拌,渣土就具有塑性和流动性,刀盘的刀的选用由地层决定,不同的坚硬程度决定了采用的材质及形式。


  2、穿墙止水环


  穿墙止水环安装在工作井预留洞口,具有防止地下水,泥砂和触变泥浆从管节与止水环之间的间隙流到工作井。地下水丰富、压力大、或管道埋深较深时,压板可加工成铰接,防止止水橡胶因地下水压力过大往外翻出。


  3、泥浆系统


  主要设备:进、排泥浆泵,泥浆管、泥浆处理装置等。


  排泥系统的两个作用是:排泥、平衡地下水压力。


  4、触变泥浆系统


  主要设备:由拌浆、注浆和管道三部分组成。


  作用:减少顶进过程中的管节与土体的摩擦力,提高排泥携带能力。


  5、测量系统


  主要设备:激光经纬仪、测量靶和监视器组成。


  作用:监视顶管施工过程中顶管机推进轴线偏差。


  6、纠偏系统


  主要设备:纠偏千斤顶、油泵站、位移传感器和倾斜仪组成。


  作用:控制顶管施工中的顶进方向。


  7、中继间


  主要设备:小千斤顶、外壳体、液压泵站。


  作用:将整段管道分段推进减少主推顶力。

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