泥水平衡頂管施工是一種以全斷面切削土體,以泥水壓力來平衡土壓力和地下水壓力,利用泥水作為輸送棄土介質(zhì)的機械式頂管作業(yè)。
泥水平衡施工中若干技術問題的探討:近幾年來我們在頂管施工中使用日本伊勢機(TCC)和國產(chǎn)泥水平衡頂管設備(NPD),在不同地層中進行了D600~D0管徑的頂管施工,積累了較為豐富的經(jīng)驗。下面就施工中常見的各種技術和機械故障如刀盤卡死、糾偏失控、泥水循環(huán)系統(tǒng)堵塞、地面沉降等技術問題的處置作以探討。
1、糾偏技術問題:頂管機在推進過程中持續(xù)朝某個方向偏斜,即使使用糾偏激光束也不能使之回歸到預定標位置的現(xiàn)象稱為糾偏失控。如不及時處理會造成擬鋪設管道無法滿足設計軌跡要求。
2、原因分析:
(1)、地質(zhì)條件影響:由于機身自重較大,且機器轉(zhuǎn)動引起的震動,在軟土層及回填土中從而降低了地層的承載力,使頂管機產(chǎn)生下沉趨勢。或者是頂管段土層類型變化引起土層承載力變化,當遇到上下兩層不同性質(zhì)的土時,這種趨勢就越明顯。頂管施工過程中遇著大石塊、樁基礎或其他障礙物,造成偏差過大。
(2)、機械原因:頂管推進速度過快或過慢的影響;主油缸油封漏油,頂進力不均衡;后背墻變形嚴重;頂鐵或頂環(huán)發(fā)生扭曲變形現(xiàn)象;工作坑內(nèi)導軌偏差。
(3)、人為操作不當造成的糾偏失控現(xiàn)象。此外,管道頂進越長,產(chǎn)生偏差的可能性越大,如果糾偏不及時,也會造成失控。
3、防范措施及解決方法:
(1)、要充分熟悉提供的地勘資料,并進行現(xiàn)場踏勘;必要時在較復雜的地段要進行補勘。事實上在頂管施工中,因為土質(zhì)變化、設備能力和操作失誤等原因出現(xiàn)偏差是難免的,所以及時糾偏工作非常重要,這關系到管道鋪設質(zhì)量,甚至整個頂進過程的成敗。糾偏的一般原則:勤糾微糾,標不離,禁止盲頂。其控制細節(jié)應注意以下幾點:當頂管機頭尚未全部進洞前,在機頭中心、高程偏差不大于20時,不考慮糾偏,因此時軌道在控制方向,若糾偏不但沒效果反而會使節(jié)管道偏離軌道。
(2)、在管道頂進過程中,如果在粉細砂土層中頂進偏低,可調(diào)低進泥的泥漿濃度,減小頂進速度。當遇到軟硬程度不同的土層時,地質(zhì)條件會發(fā)生很大變化,突然間變硬或變軟,這可以通過刀盤的轉(zhuǎn)矩來判斷。若突然變硬,則應向土倉內(nèi)加入水或泥漿。在一般情況下,如果對地質(zhì)勘察資料掌握比較準確時,且當穿越的軟弱地層長度15m時,入洞前可以采取機頭與管道、管道與管道間加接連接桿的方式進行固定,以增加其剛性,并輔以適當糾式,是可以防止機頭和管道叩頭現(xiàn)象發(fā)生的。

泥水平衡頂管施工工法特點:通常情況下,泥水平衡頂管施工工法主要采用機械掘進技術,其特征主要表現(xiàn)為:
1、被切削的土壤被刀盤送入到泥水倉,具有一定濃度的泥水,在送水泵的作用下,被輸送到挖掘面,經(jīng)過刀盤的充分攪拌后,泥水通過排泥管道被排泥泵送到地面的泥漿池,泥水經(jīng)過一系列的沉淀或分離,進而在一定程度上可以重復使用,剩余的渣被運走:在掘進過程中,通過刀盤以及頂速平衡正面土壓力,進而對循環(huán)水的壓力進行調(diào)節(jié),在一定程度上對地下水壓力進行平衡;
2、切削入泥倉的土體通過采用流體進行輸送,不能中斷頂進過程,施工速度一定要快;
3、不需要對土質(zhì)進行改良或者是進行降水處理,施工后地表出現(xiàn)較小的沉降。通常泥水平衡頂管的主要設備有:挖掘機、主頂設備、測量設備、井內(nèi)旁通、控制系統(tǒng)等;設備包括:泥水處理設備、注漿設備、中繼間等。

泥水平衡頂管施工注意事項:
1、當吸泥蓮蓬頭堵塞、水力機械失效等原因,需要打開胸板上的清石孔進行處理時,必須采取防止冒頂塌方的安全措施
2、管道內(nèi)的照明電信系統(tǒng)一般應采用低壓電,每班頂管前電工要仔細地檢查多種線路是否正常,確保安全施工;
3、頂進中應有防毒、防燃、、防水淹的措施,頂進長度50m時,應有預防缺氧、窒息的措施。

泥水平衡式頂管施工法:
1、概述:泥水平衡頂管系統(tǒng)主要由頂管機頭、地面操作臺及其他設備組成,機頭內(nèi)部有PLC控制箱,地面操作臺隊機頭給出動作控制機頭的動作。排泥系統(tǒng)將棄土排除,吊車下管,由千斤頂將管道分段頂進。隨著工具管的推進,刀盤在不斷轉(zhuǎn)動,進泥管不斷供泥水,排泥管不斷將混有棄土的泥水排出泥水艙。泥水艙要保持一定的壓力。使刀盤在有泥水壓力的情況下向前鉆進。
2、泥水平衡工具管的基本原理:是泥水護壁,在泥水式頂管施工中,要使挖掘面保持穩(wěn)定,必須向泥水艙注入一定壓力的泥水。泥水在壓力作用下向土體內(nèi)部滲透,在開挖面形成一層泥皮。泥皮的作用,一方面阻止泥水繼續(xù)向土體內(nèi)部滲漏,另一方面泥水的壓力通過泥皮作用在開挖面防止坍塌。要求泥水密度必須大于1.03。
3、施工過程須注意的問題:
(1)、當掘進機停止工作時,一定要防止泥水從土層中或及其他地方流失。不然。挖掘面就會失穩(wěn),尤其是在出洞這一段時間內(nèi)應防止止水圈漏水。
(2)、在掘進工程中,應注意觀察地下水壓力的變化,并及時采取相應的措施和對策,只有這樣,才能保持挖掘面的穩(wěn)定。
(3)、在頂進過程中,隨時要注意挖掘面是否穩(wěn)定,要不是檢查泥水的濃度和相對密度是否正常,還要注意進排泥泵的流量及壓力是否正常。應防止排泥泵的排量過小而造成排泥管的淤積和堵塞現(xiàn)象。
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