【文章內(nèi)容簡介】 ～ ～ 鋼管 ～ ～ ～ ～ 河源市區(qū)水源工程 引水隧洞富水軟弱、斷層破碎帶、頂管施工方案 16 三、管材受力分析 (1)、 DN3600 鋼管壁厚 50mm。 (2)、鋼材可承受壓力為 235000kN／ m2 。 (3)、鋼管受力面積為圓環(huán)受力面積： DN360O 鋼管圓環(huán)受力面積 s2=** ． 14*(1 ． 850 ． 05)* ()= m2 。 DN3600 鋼管軸向允許推 235000kN/m2*=134666kN=, 有效利用系數(shù) =4040t， 管材軸向允許推力 4040t， 根據(jù)總推力、工作井所能承受的最大頂力及管材軸向允許推力比較后，取最小值 作為油缸的總推力。（臺 ）因此主頂使用 6 臺 320T 級油缸，在推進(jìn)時，每臺油缸的有效利用系數(shù) %最大頂力不得超過 210T。操作時可以通過油泵壓力來控制?？紤]土 質(zhì)條件的變化較大的實(shí)際情況，如地質(zhì)條件發(fā)生較大變化與設(shè)計局部不符的情況下，通過設(shè)置中繼間增加頂進(jìn)系統(tǒng)來解決土質(zhì)變化帶來影響，來滿足要求。頂進(jìn)時當(dāng)頂力達(dá)到中繼間設(shè)計推力的 50%時，即需設(shè)置中繼間，當(dāng)頂力達(dá)到中繼間設(shè)計推力的 50%時，即需啟動中繼間，中繼間設(shè)計總推力 F’ =500T。（由 10只 50T 小千斤頂組成）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(nèi)，鋼殼體結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jìn)阻力。 四、 中繼環(huán)安裝驗(yàn)算 因?yàn)榫蜻M(jìn)在推進(jìn)過程中推力的變化會因土質(zhì)條件的變化而有較大的變化。所河源市區(qū)水源工程 引水隧洞富水軟弱、斷層破碎帶、頂管施工方案 17 以，當(dāng)總推力達(dá)到中繼環(huán)總推力 50％～ 60％時，就應(yīng)安放第一只中繼環(huán)，中繼環(huán)在管道上的分段安放位置，可通過頂進(jìn)阻力計算確定。 每個中繼環(huán)的額定頂力 Fz＝ 50(KN/個 ) 10(個 )＝ 5000(KN)=500(t) 第一個中繼環(huán)放置距離 L1： L1＝ 45m 該段頂管總長 90m，經(jīng)驗(yàn)算需放置 1 個中繼環(huán)。 五、 后背的計算 后背在頂力作用下，產(chǎn)生壓縮，壓縮方向與頂力作用方向一致。當(dāng)停止頂進(jìn)，頂力消失，壓縮變形隨之消失。這種彈性變形即象是正常的，頂管中，后背不應(yīng)當(dāng)破壞，產(chǎn)生不允許的壓縮變形。 后背不允許出現(xiàn)上下或左右的不均勻壓縮。否則，千斤頂在余面后背上，造成頂進(jìn)偏差。為了保證頂進(jìn)質(zhì)量和施工案例，施工時應(yīng)后背的強(qiáng)度和剛度計算 河源市區(qū)水源工程 引水隧洞富水軟弱、斷層破碎帶、頂管施工方案 18 后靠背受力計算公式 式中： R總推力之反力（一般大于推力的 － ） a－系數(shù)（取 － 之間） ，此處取 2 B－后座墻的寬度（ M） 此處取 5 米 γ－土的 容重（ ) H－后座墻的高度 (m) ，此處取 米 Kp被動土壓系數(shù) c土的內(nèi)聚力（ kPa) 一般情況下取 10 h地面到后座墻頂部土體的高度（ M），此處取 米 R=2*5*(**+2*10** +***)=6646(t) 按上式計算，圓形工作井加護(hù)套后能承受 6640 頂力＞實(shí)際頂力 。完全能滿足要求。 第三節(jié) 主要設(shè)備的選擇 根據(jù)第二節(jié) 171。頂管工作井、 頂力計算與后背設(shè)計 187。合理選擇 主要頂進(jìn)設(shè)備，包括千斤頂、高壓油泵、頂鐵、工具管及運(yùn)出土設(shè)備等。 （ 1）千斤頂 千斤頂是掘進(jìn)頂管的主要設(shè)備，本工程工作井?dāng)M配置 6 臺 320T 級油缸液壓千斤頂。 千斤頂?shù)墓ぷ骺觾?nèi)的布置采用 6 臺組合式，頂力全力作用點(diǎn)與管壁反作用力河源市區(qū)水源工程 引水隧洞富水軟弱、斷層破碎帶、頂管施工方案 19 作用點(diǎn)應(yīng)在同一軸線，防止產(chǎn)生頂時力偶，造成頂進(jìn)偏差。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，采用機(jī)械挖運(yùn)土方，管上半部管壁與土壁有間隙時，千斤頂?shù)闹c(diǎn)作用在管子垂直直徑的 1/4~1/5 處為宜。主頂千斤頂可固定在組合千斤頂架上做整體吊裝，根據(jù)其頂進(jìn)力對稱布置的要求，通常選用 6 只按偶數(shù)組合，如圖所示。 主頂千斤頂布置示意圖 （ 2）高壓油泵 由電動機(jī)帶動油泵工作，選用額定核動力為 液壓油泵，經(jīng)分配器，控制閥進(jìn)入千斤頂，各千斤頂?shù)倪M(jìn)油管并聯(lián)在一起，保證各千斤頂活塞的出力和行程一致。 90o 120o 河源市區(qū)水源工程 引水隧洞富水軟弱、斷層破碎帶、頂管施工方案 20 （ 3）頂鐵 頂鐵是傳遞和分散頂力的設(shè)備。要求它能承受頂進(jìn)壓力而不變形，并且便于搬動。 、安裝頂鐵應(yīng)無歪斜、扭曲現(xiàn)象，必須安裝直順。 、每次退千斤頂加放頂鐵時，應(yīng)安放最長的頂鐵，保持頂鐵數(shù)目最少。 頂進(jìn)中，頂鐵上面和側(cè)面不能站人，隨時觀察有無扭曲現(xiàn)象，防止頂鐵崩離。 、根據(jù)頂鐵位置的不同，有橫頂鐵、順頂鐵和 U形頂鐵三種。 （ 4）其它設(shè)備 、工作坑上設(shè)活動式工作平臺，平臺用 25號工字鋼梁，上鋪采光瓦。工作坑井吊梁處安裝一滑動平臺，作為下管及出土使用。在工作平臺上設(shè)起重架，上裝20t電動卷揚(yáng)機(jī)，其起重量應(yīng)大于管子重量。 、垂直運(yùn)輸工具的選擇 工作坑的垂直運(yùn)輸?shù)?面與工作坑的土方，管道與頂管設(shè)備的垂直運(yùn)輸采用龍門和卷揚(yáng)機(jī)（電動葫蘆），并搭設(shè)工字鋼梁作為工作平臺。下管采用汽車式起重機(jī)吊裝配合。 、頂進(jìn)設(shè)備的選擇 本工程根據(jù)頂力計算，并結(jié)合實(shí)際情況，采用工作頂力為 320t 活塞式雙作用液壓千斤頂。千斤頂布置采用單列式。頂進(jìn)時著力點(diǎn)位置在管子全高的 1/2～ 1/3之間比較合適。千斤頂與管子之間采用頂鐵傳送頂力。頂鐵用型鋼焊拼成各種結(jié)構(gòu)的傳力形式，根據(jù)安放位置和傳力作用不同，用橫鐵和立鐵組合。 河源市區(qū)水源工程 引水隧洞富水軟弱、斷層破碎帶、頂管施工方案 21 第四節(jié) 手掘式頂管施工程序和工藝 一、手 掘式頂管施工程序和工藝： 手掘式頂管施工程序?yàn)椋汗艿垒S線測量定位→頂管工作井施工→頂管設(shè)備安裝和調(diào)試→頂管安裝→頂進(jìn)前安全測試→人員進(jìn)洞挖掘出土→頂進(jìn)→接收井取出工具間→繼續(xù)頂進(jìn)至頂管接收井位指定位置。 管道軸線測量定位 （ 1）頂管施工管道軸線測量定位，根據(jù)設(shè)計施工圖要求的管道線路設(shè)置，用全站儀進(jìn)行測量定位，測量控制點(diǎn)應(yīng)根據(jù)設(shè)計提供平面坐標(biāo)點(diǎn)引入施工區(qū)域，確定管道施工坐標(biāo)進(jìn)行本樁定位。經(jīng)過現(xiàn)場監(jiān)理工程師進(jìn)行復(fù)測確認(rèn)后方可進(jìn)行工作井施工。 測量數(shù)據(jù)要精確，提交測量成果報告交監(jiān)理工程師審批復(fù)核后方可進(jìn)行 施工，測量數(shù)據(jù)要按水利工程測量表格填寫 。 （ 2）測量的方法及導(dǎo)軌安裝 （ 3）通視條件下的測量，使用交匯法引工作井及接收井預(yù)留洞口中心至各自的井壁。置 全站儀 至 A 點(diǎn)，后視 B 點(diǎn)，作 BA 直線的延長線，并在工作井后部定出一點(diǎn) C。保證 C、 A、 B 在一條軸線上，置 全站儀 在 C 點(diǎn)上，后視 A 點(diǎn)，在工作井井壁上定出一點(diǎn) A，置激 全站儀 基座于井下 D 點(diǎn)，并抄平固定 全站儀 架，置 全站 于 A 點(diǎn)，后河源市區(qū)水源工程 引水隧洞富水軟弱、斷層破碎帶、頂管施工方案 22 視 B 點(diǎn)，在 全站 儀器架上定出 D 點(diǎn)， D 點(diǎn)同 A， A， B 點(diǎn)在豎直方向上成一直線，安裝 全站 于儀器架上，對中 D 點(diǎn)，后視 A，點(diǎn)，依設(shè)計軸線打好角度，既可定出軸線。 （ 4）不通視條件下的測量必需先引出 A、 B 兩點(diǎn)后可根據(jù)導(dǎo)線法以及平移法定出C、 D、 A，其余步驟同通視條件下測量定位。 （ 5）根據(jù)設(shè)計坡度要求，沿線路布設(shè)水準(zhǔn)路線，并在各井口處埋設(shè)臨時水準(zhǔn)點(diǎn)以供頂管高程放樣。 將高程從井上傳至井下，埋設(shè)臨時水準(zhǔn)標(biāo)點(diǎn)，如圖右圖所示。 （ 6） 在工作井下建立控制觀測臺，在其上配置有強(qiáng)制對中的儀器基座，并設(shè)有上下左右可調(diào)節(jié)的裝置，能使架設(shè)于其上的儀器調(diào)整到中線（或與中線偏離一定距離）的位置，并使儀器橫軸調(diào)整到中線（或與中線偏離一定距離）的高度上。 （ 7） 、頂管頂進(jìn)中的測量工作 管道頂進(jìn)長度大于 300m，采用激光 全站 儀進(jìn)行測量。 全站 儀安置在觀測臺上，它發(fā)出的激光束為管道中心線，又符合設(shè)計坡度要求，實(shí)為頂管導(dǎo)向的基準(zhǔn)線。施工開始時將頂管機(jī)的測量靶的中心與激光斑點(diǎn)中心重合。當(dāng)頂管機(jī)頭出現(xiàn)偏差，相應(yīng)激光斑點(diǎn)將偏離靶中心，測量靶圖像通過視頻傳送到操作臺的監(jiān)示器上，后背管底高程觀測臺懸錘井底臨時水準(zhǔn)點(diǎn)頂管管道中心線激光經(jīng)緯線進(jìn)管方向點(diǎn)井口投點(diǎn)井口方向線控制點(diǎn)激光經(jīng)緯儀 圖 419 導(dǎo)線控制 19 井口投點(diǎn)示意圖 河源市區(qū)水源工程 引水隧洞富水軟弱、斷層破碎帶、頂管施工方案 23 從而觀察出激光斑點(diǎn)將偏離靶中心偏離圖像，通過控制糾偏千斤頂?shù)纳炜s量，進(jìn)行頂進(jìn)方向的糾正，使頂管機(jī)始終沿激光束方向前進(jìn)。 頂管施工中測量工作的主要任務(wù)是掌握好管線的中線方向、 高程和坡度。 （ 8）高程測量采用管道激光指向儀進(jìn)行測量，將管道激光指向儀安裝在工作坑內(nèi)，并按照管線設(shè)計的坡度和方向調(diào)好，同時在管內(nèi)裝上表示牌，當(dāng)頂進(jìn)的管道與設(shè)計位置一致時，激光定即射到表示牌中心，說明頂進(jìn)質(zhì)量無偏差，否則，根據(jù)偏差進(jìn)行校正。 河源市區(qū)水源工程 引水隧洞富水軟弱、斷層破碎帶、頂管施工方案 24 圖 420 頂進(jìn)施工中的測量示意圖 頂進(jìn)過程中的方向控制及糾偏 頂管先安裝方向誘導(dǎo)裝置，糾偏操作就變的簡單易行了，操作員只要通過糾偏動作，始終保證激光點(diǎn)在二號光耙的中心既可。 鋼管頂管的方 向如果控制得好、土質(zhì)較均勻，則容易控制；反之，則不容易控制。 施工時采用以下三種方法進(jìn)行糾偏： 方法一： 方法二： 激光經(jīng)緯線后背觀測臺校正千斤頂激光束接受靶機(jī)頭 激光經(jīng)緯儀 河源市區(qū)水源工程 引水隧洞富水軟弱、斷層破碎帶、頂管施工方案 25 左上左下右上右下糾偏千斤頂布置圖 方法三： 糾偏系統(tǒng)主要設(shè)備：糾偏千斤頂、油泵站、位移傳感器和傾斜儀組成。 糾偏系統(tǒng)的作用：控制頂管施工中的頂管機(jī)推進(jìn)方向。 糾偏系統(tǒng)的動作控制是在地面操作室的操作臺遠(yuǎn)程控制的，糾偏量的控制是通過安放在糾偏千斤頂上的位移傳感器來實(shí)現(xiàn)糾偏量的控制，糾偏動作是一個糾偏千斤頂?shù)慕M合式動作來實(shí)現(xiàn)。 糾偏動作組合如： 向上糾偏：左下、右下油缸同時伸動作； 向下糾偏：左上、右上 油缸同時伸動作； 向左糾偏：右上、右下油缸同時伸動作； 河源市區(qū)水源工程 引水隧洞富水軟弱、斷層破碎帶、頂管施工方案 26 向右糾偏：左上、左下油缸同時伸動作。 頂管機(jī)的測量靶網(wǎng)格為 10mm，根據(jù)頂管機(jī)測量靶激光點(diǎn)的偏移量計算頂管機(jī)的斜率，伸出相應(yīng)的糾偏千斤頂組，使頂管機(jī)推進(jìn)改變方向，從而實(shí)現(xiàn)頂進(jìn)方向的控制。糾正偏量應(yīng)緩慢進(jìn)行，使管節(jié)逐漸復(fù)位，不得猛糾硬調(diào)。由于頂管機(jī)頭附有測量靶，激光全站儀安置在觀測臺上，在工作中，已使它發(fā)出的激光束既為管道中心線，又符合設(shè)計坡度要求，實(shí)為頂管導(dǎo)向的基準(zhǔn)線。施工開始時使測量靶中心與激光光斑中心重合，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)頭出現(xiàn)偏差，相應(yīng)測量靶中心將 偏離光斑中心，從而給出偏離信號，通過通過視頻傳送到操作臺的監(jiān)示器，進(jìn)行頂進(jìn)方向的糾正，使工具頭始終沿激光束方向前進(jìn)。 測量與方向控制及糾偏要點(diǎn) ： 、 有嚴(yán)格的放樣復(fù)核制度，并做好原始記錄。頂進(jìn)前必須遵守嚴(yán)格的放樣復(fù)測制度，堅持三級復(fù)測：施工組測量員→項(xiàng)目管理部→監(jiān)理工程師，確保測量萬無一失。 、 布設(shè)在工作井后方的儀座必須避免頂進(jìn)時移位和變形，必須定時復(fù)測并及時調(diào)整。 、 頂進(jìn)糾偏必須勤測量、多微調(diào)，糾偏角度應(yīng)保持在 10′ ～ 20′ 不得大于 176。 ，并設(shè)置偏差警戒線。 、 初始推進(jìn)階段，方向主要采用誘導(dǎo)裝置控制，因此，一方面要減慢主頂推進(jìn)速度，另一方面要不斷調(diào)整糾偏。 、 開始頂進(jìn)前必須制定坡度計劃，對每一米、每節(jié)管的位置、標(biāo)高需事先計算，確保頂進(jìn)時正確，以最終符合設(shè)計坡度要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為原則。 、工具頭開始頂進(jìn) 5～ 10m 的范圍內(nèi)，允許偏差應(yīng)為：軸線位置 50mm，高程河源市區(qū)水源工程