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顶管施工中泥水平衡顶管工艺及中继间的使用

作者:江苏天盾泥水平衡施工    发布时间:2022-02-08 13:47:11

  上一期我们就泥水平衡顶管机非开挖施工的技术特点及适用范围做了详细的介绍和说明。本期我们简单的对顶管施工中泥水平衡顶管工艺及中继间的使用进行描述,作为专注的螺旋微型顶管机生产制造厂家江苏天盾重工,我们将尽心整理并发布各种顶管机及顶管施工相关知识,竭诚为您服务。

  随着现代施工技术的不断发展,作为市政工程管道施工的主要技术工艺也在不断发展,我们所熟知的管道施工方法分开槽和不开槽两种,其中不开槽施工中泥水平衡顶管机顶管工艺已得到广泛应用,今天让我们来详细了解下:

  1、泥水平衡顶管施工工艺原理

  泥水平衡顶管工艺基本原理是将已调成一定浓度和比重的泥水,通过送泥水系统送至顶管机头前挖掘面处,泥水在挖掘面上形成一层不透水的泥膜,可阻止泥水向挖掘面里面渗透,同时调节泥水压力来平衡地下水压力和土压力,达到稳定挖掘面的目的;顶管机头前进的同时刀盘切削土体,被切削下来的残土与泥水充分拌和后,由排泥系统输送至地面泥水分离设备进行处理,分离出的残土被运走,泥水再送入送水系统循环使用。

  2、泥水平衡顶管施工特点

  ⑴ 适用的土质范围比较广,如在地下水压力很高以及变化范围较大的条件下也可适用;

  ⑵ 可有效的保持挖掘面的稳定,对所顶管周围的土体扰动比较小,因此施工引起的地面沉降很小;

  ⑶ 与其他类型顶管相比,泥水顶管施工时的总推力比较小,尤其是在粘土、砂土层表现得更为突出,适宜较长距离顶管;

  ⑷ 工作坑内的作业环境比较好,作业也比较安全。由于它采用泥水管道输送弃土,不存在吊土、搬运土方等容易发生危险的作业;可在大气常压下作业,也不存在采用气压顶管带来的各种问题及危及作业人员健康等问题。

  ⑸ 泥水输送弃土的作业连续不断地进行,其施工进度快,能有效的保证工期。

  3、泥水平衡顶进系统及进排泥系统

  泥水平衡顶进系统主要由以下几部份组成:① NPD泥水平衡顶管机;② 机内控制柜;③ 洞口止水圈;④ 环形护口铁;⑤ 马蹄形顶铁;⑥ 主顶油缸;⑦ 主顶油泵;⑧ 激光。

  进排泥系统主要由以下几大部份构成:① 泥水分离设备(沉淀箱及分离器等);② 进水泵;③ 排泥管;④ 进水管;⑤ 基坑旁通;⑥ 流量计;⑦ 排泥泵;⑧ 进排泥泵控制柜;⑨ 进排泥软管;⑩ 流量调节器。

  目前比较先进的为NFD型泥水加压平衡顶管掘进机。

  4、泥水平衡顶管工艺流程

  5、顶力估算及允许顶力

  ⑴顶力估算

  根据规范及行业标准GB50268-2008和CECS 246:2008.顶力计算公式如下:

  F0=π*D1*L*fk+ NF

  式中:F0---总顶力标准值(kN)

  D1---管道外径(m)

  L---管道设计顶进长度(m)

  fk--采用触变泥浆减阻,管外壁与土的平均摩阻力取16kN/m2

  NF—迎面阻力,NF=π/4*Dg²*γs*Hs

  Dg—顶管机外径

  γs—土的重度

  Hs—覆盖层厚度,取极大值6.0m

  由上述公式可看出顶力主要受管道直径,一次顶进长度,是否采用触变泥浆减阻、土的重度、覆盖层厚度等因素影响。

  ⑵ 允许顶力公式

  参照CECS 246:2008钢筋混凝土管道允许顶力验算公式如下:

  Fdc=0.5*φ1*φ2*φ3*fc*Ap/γQd*φ5

  式中:Fdc—混凝土管道允许顶力设计值(N);

  φ1—混凝土材料受压强度折减系数,取0.9;

  φ2—偏心受压强度提高系数,取1.05;

  φ3—材料脆性系数,取0.85;

  φ5—混凝土强度标准调整系数,取0.79;

  fc —混凝土受压强度设计值(N/mm2),C50砼取23.1N/mm2;

  Ap—管道的极小有效传力面积(mm2);

  γQd—顶力分项系数,取1.3.

  由上述公式可看出允许顶力主要受管道自身因素控制,这使得我们可以在实际运用时提高管道自身强度。

  6、中继间的使用

  在长距离顶管中用于分段顶进而设在管段中间的封闭的环形小室。一般用钢材制作,沿管环设置千斤顶。优点该法之较大优点,能缩短硕节长度,从而减少千斤顶和后背的数量。

  根据CECS 246:2008规程12.4.3条,当估算总顶力大于管节允许顶力设计值时,应设置中继间;当管道估算顶力小于允许顶力,可不设中继间。 同时根据GB50268-2008规范6.3.1第1条一次顶进距离大于100m时,应采用中继间技术,中继间数量可通顶管长度分别计算来确定。

  笔者认为对于顶管中继间的我们应该慎用,虽然它能缩短硕节长度,减少千斤顶数量;但它的缺点也是较多:①造价高,单节中继间少则十几万,多则几十万;②中继间与混凝土管道间接缝处理困难,顶管过程容易出现漏浆;③中继间与管道刚度不同,对于温度及地质应力作用下变形不统一,对于中继间替代管道功能时,接缝容易开裂,存在质量隐患;④如若在管道顶进完成时,将中继间取出施工要求及成本均高。

  笔者认为我们可以通过设计及施工措施完全避免中继间的使用,在设计阶段尽量避免设计100m以上井段管道;若设计不可避免,在施工中我们可以采取提高混凝土管道壁厚及管道混凝土强度等级,可由目前的C50到C80.提高此类措施成本远低于中继间,也不存质量隐患。

  下一期将对__做详细介绍,如需了解更多天盾重工顶管机的信息,请持续关注。

  顶管施工中泥水平衡顶管工艺及中继间的使用由螺旋微顶生产销售厂家天盾重工于 2022-02-08 13:47:11 整理发布。

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