【文章內容簡介】 地下管道。 掘進機在掘進過程中，采用了激光導向控制系統(tǒng)。位于工作后方的激光經緯儀發(fā)出激光束，調整好所需的標高及方向位置后，對準掘進機內的定位光靶上，激光靶的影像被捕捉到機內攝像機的影像內，并輸送到挖掘系統(tǒng)的電腦顯示屏內。操作者可以根據需要開啟位于掘進機內置式油缸進行伸縮，為達到糾偏的目的，調整切削部分頭部上下左右高度。 在整個掘進過程中，甚至可以獲得控制整個管道水平、垂直向 3cm內的偏離精度。 當工作井完成以后，經調試完畢的液壓系統(tǒng)，頂管掘進機便通過運輸至工地，并安裝就位至導軌上，掘進設備還包括，操縱室和遙控臺、液壓動力站、后方主頂、激光定位裝置、減摩劑攪拌注入裝置、其他輔助裝置包括起重機，發(fā)電機、 13 卡車、電焊機等。 主要設備參數： 1 設備尺寸 外徑： 3780mm 全長 :5500mm 重量： 45t 2 切削刀盤 電機功率： 100KW 轉矩： 轉速： 3 糾偏油缸 數量： 8 個 每個推力： 1072KN 糾偏角度：上下 176。 , 左右 176。 4 液壓站： 37KW 頂力： 300T 4 個 行程： 3000mm 測量系統(tǒng)：用 NTS512 全站儀導向 頂力計算、最大頂距確定和準備工作 本工程頂管單元長度根據設計圖紙的井室位置、地面運輸和開挖工作坑的條件、頂管需要的頂力、后背與管口可能承受的頂力等因素確定單元長度。本工程14 3 4 6 7 8 9 頂管系統(tǒng)總體布置圖 1— 頂鐵 2—油缸架 3—油缸 4測量系統(tǒng) 5—后靠背 6—導軌 7—止水膠板 8—管道 9—掘進機 10油泵 11—出土車 12— 吊車 13管材 10 12 11 2 5 1 14 土質參數基本相同，頂力計算時分不同管徑取最大管 徑和最大單元長度進行計算。 頂力的計算 最大推力計算，采用經驗公式，按最大頂距 100 米計算： F=F1+F2 上式中： F— 總推力； F1— 端阻力； F2— 側壁摩阻力； F1=п /4D2P=1/4 = 式中 D— 管外徑； P— 控制土壓力； P=Koγ Ho= 8= t/m2 式中： Ko— 靜止土壓力系數，一般取 Ho— 地面至掘進機中心的高度，取值 8m γ — 土的重量，取 F2=π D f L= 100= 式中： f— 管外表面綜合磨擦阻力，根據地質勘察報告，取值 D— 管外徑 L— 頂距 F=F1+F2 =+= 〉（ 1200 70%=840t） 計算結果表明，當管道一次頂進 100m 時，總頂力 大于主搞頂力1200t 的 70%，并且大于工作井后靠最大承載力（一般為 5000KN，既 500T），故應采取增加中繼間辦法減小頂力。 中繼間 中繼間原理 :解決長距離頂管的頂力問題主要是考慮如何克服管壁外周的摩阻力。當頂進阻力即頂管掘進迎面阻力和管壁周圍摩擦阻力之和超過主千斤頂的容許總頂力或管節(jié)容許的極限壓力或工作井后靠土極限反推力，無法一次達到頂進距離要求時，應采用中繼接力頂進技術，實行分段使實施每段管道的頂力降低到允許頂力范圍內。 采用中繼接力技術時，將管道分為數段，在短與段之間設置中繼間。中繼間將管道分割成前后兩個部分，中繼油缸工作時，后面的管段為后座，前面的管段被推向前方。中繼間按先后逐個啟動，管道分段頂進由此達到見效頂力的目的。采用中繼接 力技術后，管的頂進長度不在受后座頂力的限制，只要增加中繼間的數量，就可延長頂進的長度。中繼接力技術是長距離頂管不可 15 缺少的技術措施。 中繼間由前殼體、千斤頂及后殼體組成。前殼體與前接管連接，后殼體與后接管連接，前后殼體間為承插式連接，兩者間依靠橡膠止水帶密封，防止管道外水土和漿液倒流入管道內，鋼殼體結構進行精加工，保證其在使用過程中不發(fā)生變形。中繼間殼體外徑與管節(jié)外徑相同，可減少土體擾動、地面沉降和頂進阻力。 中繼間置數量及安裝位置中繼間安裝的數量及位置應通過頂力計算，中繼間的數量及其在頂進管段軸線上的位置應 根據管道與土層的摩擦力計算來決定，設備的頂力使用應按設備頂力設計的 70%80%考慮儲備力，頂進時，當頂力達到中繼間設計推力的 30%時（ *=），即需設置中繼間，當頂力達到中繼間設計推力的 70%時，即需啟動中繼間，中繼間設計總推力 F’ =500T。（由 10 只 50T 小千斤頂組成）。 中繼間的構造、組成、拆裝 （ 1）、中繼間的構造 ,中繼間主要有殼體（鋼板制）與千頂組成，千斤頂分布固定在殼體上，安裝獨立的電、油路系統(tǒng)，殼體（機身）結構強度應符合實際頂力的要求。周邊千斤頂分布應該下 半部間距小，上半部間距大，中繼間與前后管的連接縫不得大于 。中繼間設備拆裝要方便。 （ 2）、中繼間的組成 ,中繼間必須具備足夠的強度和剛度，良好的水密性，并且要加工精確，安裝方便。其主體結構由以下幾個部分組成： 短沖程千斤頂組（沖程為 1530cm）規(guī)格，性能要求一致； 液壓、電器與操作系統(tǒng)； （ 3）、 殼體和千斤頂固件，止水密封圈； （ 4）、 承壓法蘭片； 液壓操作系統(tǒng)可按現場環(huán)境條件布置在管內分別控制或管外集中控制。中繼環(huán)上殼體應和管道外徑相同，并使殼體在管節(jié)上的移動有較好 的水密性和潤滑性，滑動的一端應與管道特殊管節(jié)相接。 中繼間的拆除 ,頂管到達終點后，應立即開始中繼間的拆除工作。拆除的空間由后面頂進設備向前頂進至管口連接。 中繼間的拆除工作事先制定拆除方法，安全措施用交底單形式對實施人員進行指導和教育，保證施工安全，設備完好。 B、拆除中繼間應事先將頂鎬、油路、油泵、電器設備等拆除。拆下的油路與輔助連接嘴用棉絲搽凈封堵，拆除零件要保存好。 C、拆除順序：先頂側、再兩側、后底側。 D、拆除后機器，附件立即返回庫房，清潔整理，保持完好。 16 工作坑 及 坑 內布置 1）工作坑設 置形式 工作坑設置在公路一側，開挖成直槽式，采用鋼筋砼護壁方法施工。工作坑底槽平面尺寸應滿足機頭尺寸和兩節(jié)套管的長度，同時在工作坑四周挖 排水溝，后背做 的碎石盲溝，并在工作坑內設集水井用于排出雨季的降水。 2）工作坑的測量放線 首先在工作坑兩側釘基樁，距槽邊大于 ，以防塌土埋樁并保護好，然后測設工作坑中心線，以確保以后頂進時其與管線中心線保持一致。此外在工作坑附道設臨時水準點?？觾仍O備安裝完畢后，在坑內需設 24 個臨時水準點，以確?；屙斆鏄烁吲c套管底面就位標高一致。 3）工作坑尺寸 根據套管管徑大小、管節(jié)長度、埋置深度，工作坑尺寸做如下設計： 寬度（ W） W=D1+2B+2ｂ 長度（ L） L=L1+L2+L3+L4+L5 深度（ H0） H=ｈ 1+ｈ 2+ｈ 3 D1管道外徑（ｍ） 2B+2ｂ 管兩側操作空間及支撐厚度，取 L1工具管長度 L2管節(jié)長度 L3出土工作間長度 L4千斤頂長度 L5頂管后背的總長度 ｈ 1地面至管道底部外緣 的深度 ｈ 2管道外緣底部至導軌底面的高度 ｈ 3基礎及其墊層的厚度 工作井為鋼筋砼結構方形井，長 9 米，寬 7m，高度以實際計，壁厚 30cm。 工作井井內布置主要是后靠背、導軌、主頂油缸、油泵動力站、鋼制扶梯等。頂管基座為鋼結構預制構件，頂管基座位置按管道設計軸線準確進行放樣，安裝時按照測量放樣的基線，吊入井下就位安裝固定?；系膶к壈凑枕敼茉O計軸線并按實測洞門中心居中放置，并設置支撐加固，保證基座穩(wěn)定不變形。 17 后座墻 后座墻是頂進管道時為千斤頂提供反作用力的一種結構，有 時也稱為后座、后背或者后背墻等。在施工中，要求后座墻必須保持穩(wěn)定，一旦后座墻遭到破壞，頂進工程就要停頓。 核算后背受力寬度，應根據需要的總頂力，使土壁單位寬度上受力不大于土壤的總被動土壓力。后背每米寬度上土壤的總被動土壓力的計算公式為： P=(45176。 +φ /2+2chtan(45176。 +φ /2 ) γ－土壤的重度（ KN/m3） h－天然土壁后背的高度（ m φ －土壤的內摩擦角（ o） C－土壤的粘聚力（ KN/m2) 后座墻通過詳細驗算后：后背厚 1m，采用 B22鋼筋間距 20cm， C30 砼。 后座墻主要有功能是在頂進過程自始至終地承擔主頂工作站頂管前進時的后坐力。后座墻的最低強度應保證在設計頂進力的作用下不被破壞，要求其本身的壓縮回彈量為最小，以利于充分發(fā)揮主頂工作站的頂進效率。在設計后座墻時，應使其滿足如下要求。 （ 1）、要有充分的強度 在頂管施工中能承受主頂工作站千斤頂的最大反作用力而不至破壞。 （ 2）、要有足夠的剛度 當受到主頂工作站的反作用力時，后座墻材料受壓縮而產生變形，卸荷后要恢復原狀。如壓縮回彈量大，會導致大量行程消耗在后座墻壓縮變形土，從而大在降低千斤頂的有效沖程，使頂進效率降低。故后座墻必須具有足夠的剛度。 （ 3）、后座墻表面要平直 后座墻表面應平直，并垂直于頂進管道的軸線，以免產生偏心受壓，使頂力損失和發(fā)生質量、安全事故。 （ 4）、材質要均勻 后座墻材料的材質要均勻一致，以免承受較大的后座力時造成后座墻材料壓縮不勻，出現傾斜現象。 頂進施工 機頭入洞 先將洞口處的墻壁鑿除， 洞口 處，人工 向前挖 土 500～ 800 mm，再將機頭徐徐推進洞口里 ，待刀盤全部進洞，調整 止水圈 位置，使其完全封閉地下水。然后 18 開動頂管機刀盤， 待土倉壓力升到 MPa 時，這時螺旋輸送機的土壓也上升到 MPa 左右。掘進機開始入土時，機頭外露，只存在軌道對機頭的摩擦力，機頭易發(fā)生旋轉，故在入土前兩米頂進時，頂進速度控制在 5 毫米 /分鐘 以下，以防機頭整體旋轉，并觀測機頭傾角和旋轉變化，及時修正和調整。傾角的變化用糾偏千斤頂調正 ， 旋轉角大于 177。30 度 時 ， 可使用刀盤反轉調正，頂進 2 米 以后在機頭不旋轉的情況下可逐漸加大頂進速度。機頭 完全入土 后 ，土倉壓力控制在 50～ 80KPa，下第一節(jié)混凝土管做反封閉。 正常頂進 1） 土倉壓力的設定： 按計算表數值設定，施工時設備自控可保證 10%的土倉壓力：遇有砂層、砂礫石層、下穿道路、離構筑物較近時，土倉壓力設定適當加大 30%左右，以提高安全系數。 2）觸變泥漿減阻： 頂管過程中，須同步注入減阻泥漿，它是減少頂進阻力、提高頂進速度的重要一環(huán)，減阻泥漿采用膨潤土配制而成。膨潤土一般要求膠質價在 80 以上。膨潤土進場后，先測定其膠質價，根據膠質價確定配合比，見下表（重量比）： 膨潤土泥漿重量配合比 膨潤土泥漿的拌和時間一般為 20 至 30 分鐘。泥漿制備后，須靜置 24 小時方可使用，使其充分吸水，膨潤成膠體，使用比重計測其比重，掌握在 為宜。 在機頭尾部設置有觸變泥漿注漿孔， 頂進施工的同步注入觸變泥漿，以形成原始漿套；每節(jié)混凝土管均有三個注漿孔，頂進過程中，通過注漿孔持續(xù)補漿。注漿 使 用 擠壓 式 注 漿泵，注漿口壓力控制在 ～ MPa。 視儲漿池內觸變泥漿下降的速度及頂鎬壓力表讀數調節(jié)注漿壓力。 注漿減磨要點： (1) 選擇優(yōu)質的觸變泥漿材料，對膨潤土取樣測試。主要指標為造漿率、失水量和動塑比。 (2) 在管子上預埋壓漿孔，壓漿孔的設置要有利于漿套的形成。 膨潤土膠質價 膨潤土 水 堿 60～ 70 100 524 2～ 3 70～ 80 100 524 ～ 2 80～ 90 100 614 2～ 3 90～ 100 100 614 ～ 2 19 (3) 膨潤土的貯藏及漿液配制、攪拌、膨脹時間，聽取供應商的建議但都必須按照規(guī)范進行，使用前必須先進行試驗。 (4) 壓漿方式要以同步注漿為主，補漿為輔。在頂進過程中，要經常檢查各推進段的槳液形成情況。 (5) 注漿設備和管路要 可靠，具有足夠的耐壓和良好的密封性能。在注漿孔中設置一個單向閥，使?jié){液管外的土不能倒灌而堵塞注漿孔，從而影響注漿效果。 (6) 注漿工藝由專人負責，質量員定期檢查。 (7) 注漿泵選擇脈動小的柱塞液壓，流量與頂進速度相應配。 (8) 由于頂管線路長，為使全程注漿壓力不致相差過大，在中間還將增設壓漿泵以增大壓力。 3）頂進測量： 初始頂進每 1 米測量一次，并做記錄。正常頂進時，每頂進3 米測量一次，遇有糾偏每 1 米測量一次，測量時要注意照射到機頭激光靶上的激光點和管道中心軸線的一致性，若出現偏差通知機手及時調 整。測量人