【文章內容簡介】 ～ ～ 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 =4040t， 管材軸向允許推力 4040t， 根據總推力、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，在推進時，每臺油缸的有效利用系數 %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 質條件的變化較大的實際情況，如地質條件發(fā)生較大變化與設計局部不符的情況下，通過設置中繼間增加頂進系統(tǒng)來解決土質變化帶來影響，來滿足要求。頂進時當頂力達到中繼間設計推力的 50%時，即需設置中繼間，當頂力達到中繼間設計推力的 50%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。 四、 中繼環(huán)安裝驗算 因為掘進在推進過程中推力的變化會因土質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，當總推力達到中繼環(huán)總推力 50％～ 60％時，就應安放第一只中繼環(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，經驗算需放置 1 個中繼環(huán)。 五、 后背的計算 后背在頂力作用下，產生壓縮，壓縮方向與頂力作用方向一致。當停止頂進，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，后背不應當破壞，產生不允許的壓縮變形。 后背不允許出現上下或左右的不均勻壓縮。否則，千斤頂在余面后背上，造成頂進偏差。為了保證頂進質量和施工案例，施工時應后背的強度和剛度計算 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（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 c土的內聚力（ 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，圓形工作井加護套后能承受 6640 頂力＞實際頂力 。完全能滿足要求。 第三節(jié) 主要設備的選擇 根據第二節(jié) 171。頂管工作井、 頂力計算與后背設計 187。合理選擇 主要頂進設備，包括千斤頂、高壓油泵、頂鐵、工具管及運出土設備等。 （ 1）千斤頂 千斤頂是掘進頂管的主要設備，本工程工作井擬配置 6 臺 320T 級油缸液壓千斤頂。 千斤頂的工作坑內的布置采用 6 臺組合式，頂力全力作用點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 作用點應在同一軸線，防止產生頂時力偶，造成頂進偏差。根據施工經驗，采用機械挖運土方，管上半部管壁與土壁有間隙時，千斤頂的著力點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，根據其頂進力對稱布置的要求，通常選用 6 只按偶數組合，如圖所示。 主頂千斤頂布置示意圖 （ 2）高壓油泵 由電動機帶動油泵工作，選用額定核動力為 液壓油泵，經分配器，控制閥進入千斤頂，各千斤頂的進油管并聯在一起，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備。要求它能承受頂進壓力而不變形，并且便于搬動。 、安裝頂鐵應無歪斜、扭曲現象，必須安裝直順。 、每次退千斤頂加放頂鐵時，應安放最長的頂鐵，保持頂鐵數目最少。 頂進中，頂鐵上面和側面不能站人，隨時觀察有無扭曲現象，防止頂鐵崩離。 、根據頂鐵位置的不同，有橫頂鐵、順頂鐵和 U形頂鐵三種。 （ 4）其它設備 、工作坑上設活動式工作平臺，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。在工作平臺上設起重架，上裝20t電動卷揚機，其起重量應大于管子重量。 、垂直運輸工具的選擇 工作坑的垂直運輸地 面與工作坑的土方，管道與頂管設備的垂直運輸采用龍門和卷揚機（電動葫蘆），并搭設工字鋼梁作為工作平臺。下管采用汽車式起重機吊裝配合。 、頂進設備的選擇 本工程根據頂力計算，并結合實際情況，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。頂進時著力點位置在管子全高的 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構的傳力形式，根據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為：管道軸線測量定位→頂管工作井施工→頂管設備安裝和調試→頂管安裝→頂進前安全測試→人員進洞挖掘出土→頂進→接收井取出工具間→繼續(xù)頂進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，根據設計施工圖要求的管道線路設置，用全站儀進行測量定位，測量控制點應根據設計提供平面坐標點引入施工區(qū)域，確定管道施工坐標進行本樁定位。經過現場監(jiān)理工程師進行復測確認后方可進行工作井施工。 測量數據要精確，提交測量成果報告交監(jiān)理工程師審批復核后方可進行 施工，測量數據要按水利工程測量表格填寫 。 （ 2）測量的方法及導軌安裝 （ 3）通視條件下的測量，使用交匯法引工作井及接收井預留洞口中心至各自的井壁。置 全站儀 至 A 點，后視 B 點，作 BA 直線的延長線，并在工作井后部定出一點 C。保證 C、 A、 B 在一條軸線上，置 全站儀 在 C 點上，后視 A 點，在工作井井壁上定出一點 A，置激 全站儀 基座于井下 D 點，并抄平固定 全站儀 架，置 全站 于 A 點，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，在 全站 儀器架上定出 D 點， D 點同 A， A， B 點在豎直方向上成一直線，安裝 全站 于儀器架上，對中 D 點，后視 A，點，依設計軸線打好角度，既可定出軸線。 （ 4）不通視條件下的測量必需先引出 A、 B 兩點后可根據導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）根據設計坡度要求，沿線路布設水準路線，并在各井口處埋設臨時水準點以供頂管高程放樣。 將高程從井上傳至井下，埋設臨時水準標點，如圖右圖所示。 （ 6） 在工作井下建立控制觀測臺，在其上配置有強制對中的儀器基座，并設有上下左右可調節(jié)的裝置，能使架設于其上的儀器調整到中線（或與中線偏離一定距離）的位置，并使儀器橫軸調整到中線（或與中線偏離一定距離）的高度上。 （ 7） 、頂管頂進中的測量工作 管道頂進長度大于 300m，采用激光 全站 儀進行測量。 全站 儀安置在觀測臺上，它發(fā)出的激光束為管道中心線，又符合設計坡度要求，實為頂管導向的基準線。施工開始時將頂管機的測量靶的中心與激光斑點中心重合。當頂管機頭出現偏差，相應激光斑點將偏離靶中心，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點頂管管道中心線激光經緯線進管方向點井口投點井口方向線控制點激光經緯儀 圖 419 導線控制 19 井口投點示意圖 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將偏離靶中心偏離圖像，通過控制糾偏千斤頂的伸縮量，進行頂進方向的糾正，使頂管機始終沿激光束方向前進。 頂管施工中測量工作的主要任務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行測量，將管道激光指向儀安裝在工作坑內，并按照管線設計的坡度和方向調好，同時在管內裝上表示牌，當頂進的管道與設計位置一致時，激光定即射到表示牌中心，說明頂進質量無偏差，否則，根據偏差進行校正。 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 頂進施工中的測量示意圖 頂進過程中的方向控制及糾偏 頂管先安裝方向誘導裝置，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行糾偏： 方法一： 方法二： 激光經緯線后背觀測臺校正千斤頂激光束接受靶機頭 激光經緯儀 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推進方向。 糾偏系統(tǒng)的動作控制是在地面操作室的操作臺遠程控制的，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現糾偏量的控制，糾偏動作是一個糾偏千斤頂的組合式動作來實現。 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。 頂管機的測量靶網格為 10mm，根據頂管機測量靶激光點的偏移量計算頂管機的斜率，伸出相應的糾偏千斤頂組，使頂管機推進改變方向，從而實現頂進方向的控制。糾正偏量應緩慢進行，使管節(jié)逐漸復位，不得猛糾硬調。由于頂管機頭附有測量靶，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，又符合設計坡度要求，實為頂管導向的基準線。施工開始時使測量靶中心與激光光斑中心重合，當掘進機頭出現偏差，相應測量靶中心將 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，進行頂進方向的糾正，使工具頭始終沿激光束方向前進。 測量與方向控制及糾偏要點 ： 、 有嚴格的放樣復核制度，并做好原始記錄。頂進前必須遵守嚴格的放樣復測制度，堅持三級復測：施工組測量員→項目管理部→監(jiān)理工程師，確保測量萬無一失。 、 布設在工作井后方的儀座必須避免頂進時移位和變形，必須定時復測并及時調整。 、 頂進糾偏必須勤測量、多微調，糾偏角度應保持在 10′ ～ 20′ 不得大于 176。 ，并設置偏差警戒線。 、 初始推進階段，方向主要采用誘導裝置控制，因此，一方面要減慢主頂推進速度，另一方面要不斷調整糾偏。 、 開始頂進前必須制定坡度計劃，對每一米、每節(jié)管的位置、標高需事先計算，確保頂進時正確，以最終符合設計坡度要求和質量標準為原則。 、工具頭開始頂進 5～ 10m 的范圍內，允許偏差應為：軸線位置 50mm，高程河源市區(qū)水源工程