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手掘式机械顶管施工方案(节选)本工程由于顶管种类较多,本方案以单项数量较大具有代表性的D2000mmF型ni级钢筋混凝土管为例进行施工方案的编制,我方拟定为手掘式机械项管施工手掘式项管施工工艺流程
3.1卜=・安装管节-----------------布设顶铁,=工作面挖管内运土停管推程土方提升加顶铁加顶铁顶力计算与后背设计本工程是将壁板加厚作为千斤顶的后背墙•后背结构及抗力计算后背作为千斤顶的支撑结构,要有足够的强度和风度,且压缩变形要均匀所以,应进行强度和稳定性计算本工程采用组合钢结构后背,这种后背安装方便,安装时应满足下列要求使用千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的1/3o顶力计算推力的理论计算(以
①2000mm计算)F=F1十f2其中F—总推力F1一迎面阻力F2一顶进阻力F1=/4XD2XP(D—管外径
2.5m P一控制土压力)TTP=KoX XHoY式中Ko—静止土压力系数,一般取
0.55Ho—地面至掘进机中心的厚度,取最大值6nlV一土的湿重量,取
1.9t/m3P=0・55X
1.9X7=
7.31t/m2Fl=
3.14/4X
2.5X2X8=
31.4tF2=TTDXfXL式中f一管外表面平均(根据顶进距离平均淤泥土)综合摩阻力,取
0.8t/m2D一管外径
2.5mL一顶距,取最大值100m F2=
3.14X
2.5X
0.8X100=428to因此,总推力F=
31.4+428=
459.4t根据总推力、工作井所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后,取最小值作为油缸的总推力工作井(
①2000mm顶管)设计允许承受的最大顶力为800t,管材轴向允许推力7003主顶油缸选用2台(或4台,根据现场实际情况定)300t(3000KN)级油缸每只油缸顶力控制在250t以下,这可以通过油泵压力来控制,千斤顶总推力500t因此我们无需增加额外的顶进系统即o可满足要求•后背的计算后背在顶力作用下,产生压缩,压缩方向与顶力作用方向一致当停止顶进,顶力消失,压缩变形随之消失这种弹性变形即象是正常的,顶管中,后背不应当破坏,产生不允许的压缩变形后背不允许出现上下或左右的不均匀压缩否则,千斤顶在余面后背上,造成顶进偏差为了保证顶进质量和施工案例,施工时应后背的强度和刚度计算靠背受力分析图后靠背受力计算公式R=aB YH2KP/2+2Ch^Kp+yhHKp式中R-总推力之反力一般大于推力的
1.2—
1.6a一系数取
1.5—
2.5之间,此处取2B—后座墙的宽度M此处取4米Y一土的容重KN/M3H—后座墙的高度m,此处取
4.5米作-被动土压系数^45°+0/2Ic-土的内聚力kPa一般情况下取10h-地面到后座墙顶部土体的高度M,此处取5米按上式计算,圆形工作井加护套后能承受159L5T顶力〉实际顶力500T完全能满足要o求主要设备的选择
3.
2.顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁、工具管及运出土设备等1千斤顶千斤顶是掘进顶管的主要设备,本工程每个工作井拟配置4台300t液压千斤顶千斤顶的工作坑内的布置采用四台组合式,顶力全力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线,防止产生顶时力偶,造成顶进偏差根据施工经验,采用机械挖运土方,管上半部管壁与土壁有间隙时,千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4〜1/5处为宜2高压油泵由电动机带动油泵工作,选用额定核动力为
31.5Mpa液压油泵,经分配器,控制阀进入千斤顶,各千斤顶的进油管并联在一起,保证各千斤顶活塞的出力和行程一致3顶铁顶铁是传递和分散顶力的设备要求它能承受顶进压力而不变形,并且便于搬动根据顶铁位置的不同,可分为横顶铁、顺顶铁和U形顶铁三种4其它设备工作坑上设活动式工作平台,平台用30号工字钢梁,上铺15X15cm方木工作坑井口处安装一滑动平台,作为下管及出土使用在工作平台上设起重架,上装电动卷扬机,其起重量应大于管子重量3・3垂直运输工具的选择工作坑的垂直运输地面与工作坑的土方,管道与顶管设备的垂直运输采用简易龙门和卷扬机电动葫芦,并搭设工字钢梁作为地面工作平台下管采用汽车式起重机吊装、顶进设备的选择
3.4本工程根据顶力计算,并结合实际情况,采用工作顶力为300t活塞式双作用液压千斤顶千斤顶布置采用单列式顶进时着力点位置在管子全高的1/2〜1/3之间比较合适千斤顶与管子之间采用顶铁传送顶力顶铁用型钢焊拼成各种结构的传力形式,根据安放位置和传力作用不同,用横铁和立铁组合、管前挖土与顶进
3.
5、管前挖土
3.
5.1管前挖土是控制管节顶方向和高程、减少偏差和重要作业,是保证顶质量及管上构筑物安装的关键、下管
3.
5.2挖土之前应先下管,并做好以下几项工作a、检查管子下管前应先对管子进行外观检查,主要检查管子有无破损及纵向裂缝;端面要平直;管壁无坑陷或鼓泡,管壁应光洁检查合格后的管子方可用起重设备吊到工作坑的导轨上就位b、检查起重设备起重设备以检查、试吊,确认安全可靠方可下管下管时工作坑内严禁站人当距导轨小于50cm时,操作人员方可进前工作c、管子就位第一节管放到导轨上,测量管子中心及前端和后端的管底高程,确认安装合格后方可顶进第一节管作为工具管,顶进方向与高程的准确,是保证整段顶管质量的关键因此,必须认真对待此项工作、管前挖土的长度控制
3.6一般是安排一个人挖土为加快工程进度,每班两个人,轮流开挖土方在管内可采用电瓶车进行,也可采用人力斗车进行运输土方在工作坑采用电动葫芦进行垂直运输在一般地段,土质良好,挖土时可超挖30〜50cm在铁路道轨下不得超越管端经外10cm,在道轨以外最大不得超过30cm,同时应遵守管理单位的规定、管子周围超挖的控制在不允许土下沉的顶地段(如上面有重要建筑物或其它管道),管子周围-律不得超挖在一般顶管地段,上面允许超挖
1.5cm,但在下面135°范围内不得超挖,一定要要保持管壁与土基表面吻合、顶进
3.7采用2台300t/台的液压千斤顶作为主顶顶进开始时,就缓慢进行,待各接触部位密合后,再按正常速度顶进顶进若发现有油路压力突然增高,应停止顶进,检查原因经过处理后方可继续顶进,回镐时,油路压力不得过大,速度不得过快挖出的土方要及时外运,及时顶进,使顶力限制在较小范围内、装工具胀圈
3.8为了有利于导向,顶进的前数节管中,在接口处应安装内胀圈,通过背楔或调整螺栓,使用胀圈与管壁紧成为一个刚体胀圈一定要对正接口缝隙安装牢固,并在顶进中随时检查调整、量与校正
3.9a、测量在顶第一节管(工具管)时,以及在校正偏差过程中,测量间隔不应超过300mm,保证管道入土的位置正确;管道进入土书面通知后的正常顶进,测量间隔不宜超过1000mmo中心测量顶进长度在600mm范围内,可采用垂球拉线的方法进行测量要求两垂球的间距尽可能的拉大,用水平尺测量头一节管前端的中心偏差一次顶进超过600mm采用经纬仪测量高程测量用水准仪及特制高程尺,根据工作坑内设置的水准点,标高(设两个),测头一节管前端管内底高程,以掌握头一节管子的走向趁势测量后应与工作坑内另一水准点闭合激光测量用激光经纬仪安装在工作坑内,并按照管线设计的坡度和方向调整好,同时在管内装上标示牌,当顶进的管道与设计位置一致时,激光点即射到标示牌中心,说明顶进质量无偏差,否则应根据偏差量进行校正全段顶进完后,应在每个管节接口处测量其中心位置和高程,有错口时,应测出错口的高差b、校正(纠偏)顶管误差校正是逐步进行的,形成误差后不可立即将已顶好的管子校正到位,应缓缓进行,使管子逐渐得位,不能猛纠硬调,以防产生相反的结果常用的方法有以下2种超挖纠偏方法偏差为10〜20mm时,可采用此方法,即在管子偏向的反侧适当超挖,而在偏向侧不超挖甚至留坎,形成阻力,使管子在顶进中向阻力小的超挖侧偏向,逐渐回到设计位置千斤顶纠偏法方法基本与顶木纠偏法相同,只是在顶木上用小千斤顶强行将管慢慢移位校正、道内辅助管道的辅设
3.10管内的辅助管道设置于管道内壁,用钢架将其有序地固定在管壁上a、通风设施由于管道顶进距离长,埋置深度深,管道内的空气不新鲜,加上土体中会产生有害气体,因此,必须设置供气系统通风设施用一台柴油空压机将压缩空气输入空气滤清器,再进入储气桶,经过气压调节阀,将压缩空气传输至管道最前端,并将管道最前端的空气排出,以此进行空气循环b、电源布置在顶管过程中,主要的电源为动力用电和照明用电•动力用电由于顶管机械设备采用380V动力电,因此,动力电必须做到二级保护和接地保护措施,动力电源线设置在操作人员不易接触处,并在电源线外增设护套,保证用电安全・照明用电。