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顶管中,一次顶进长度受管材强度、顶进土质、后背强度及顶进技术等因素限制,一般一次顶进长度最大达 60~100m。当顶进距离超过一次顶进长度时,可采用中继间顶进、触变泥浆套顶进等方法,以提高在一个工作坑内的顶进长度,减少工作坑数目。
一、中继间顶进法
中继间顶进就是把管道一次顶进的全长分成若干段,在相邻两段之间设置一个钢制套管,套管与管壁之间应有防水措施,在套管内的两管之间沿管壁均匀地安装若干个千斤顶,该装置称为中继间,如图9-13 所示。中继间以前的管段用中继间顶进设备顶进,中继间以后的管段由工作坑的主千斤顶顶进。如果一次顶进距离过长,可在顶段内设几个中继间,这样可在较小顶力条件下,进行长距离顶管。
图9-13 中继间顶进法示意图
1—顶进管段 2—支撑管段 3—钢制套管 4—防水板 5—止水环
采用中继间顶管时,顶进一定长度后,即可安设中继间,之后继续顶进。当工作坑主千斤顶难以顶进时,开动中继间千斤顶,以后边管子为后背,向前顶进一个行程,然后开动工作坑内的千斤顶,使中继间后面的管子和中继间一同向前推进一个行程。而后再开动中继间千斤顶,如此连续循环操作,完成长距离顶进。
管道就位以后,应首先拆除第一个中继间,开动后面的千斤顶,将中继间空档推拢,接着拆第二个、第三个,直到把所有中继间空档都推拢后,顶进工作方告结束。
中继间的特点是减少顶力效果显著,操作机动灵活,可按照顶力大小自由选择,分段接力顶进。但也存在设备较复杂、加工成本高、操作不便及降低工效等不足。
二、触变泥浆套法
触变泥浆套法是将触变泥浆注入所顶进管子四周,形成一个泥浆套层,用以减小顶进的管子与土层的摩擦力,并能防止土层坍塌。一次顶进距离可较非泥浆套顶进增加 2~3倍。长距离顶管时,常和中继间配合使用。
触变泥浆是由膨润土加一定比例的碱(一般为 Na2CO3)、化学糨糊、高分子化合物及水配制而成。膨润土是触变泥浆的主要成分,它有很大的膨胀性,很高的活性、吸水性和基因的交换能力。碱主要是提供离子,促使离子交换,改变黏土颗粒表面的吸附层,使颗粒高度分散,从而控制触变泥浆。
一般触变泥浆由搅拌机械拌制后储于储浆罐内,由泵加压,经输泥管输送到工具管的泥浆封闭环内,再由封闭环上开设的注浆孔注入坑壁与管壁间的孔隙中,形成泥浆套,如图9-14 所示。工具管应具有良好的密封性,防止泥浆从工具管前端漏出。
图9-14 触变泥浆套法示意图
1—工具管;2—注浆孔;3—泥浆套;4—混凝土管
在长距离或超长距离顶管中,由于施工工期较长,泥浆的失水将会导致触变泥浆失效,因此必须从工具管开始每隔一定距离设置补浆孔,及时补充新的泥浆。管道顶进完毕后,拆除注浆管路,将管道上的注浆孔封闭严密。
注意事项
一、拆装
拆装顶管机的目的主要是为了停工后的转场、维修保养,并为新的施工任务做好准备。顶管机完成管道施工任务后,应把延伸轨道铺设好,用主项液压缸把旋转挖掘系统推出作业面到基坑处停放好。
拆卸前,一定要搭建工作平台和防护拦杆,钢壳两侧圆形坡上还需安装踏板,以防工作人员从上面滑下来。
拆卸时,首先要把测量仪器的接线和组装的零件拆下来,然后拆除旋转挖掘系统的总电缆和容易损坏的传感器(如报警和测量定位传感器等)。拆卸时一定要按电器拆装规范进行。在完,或上述拆卸工作后,应将旋转挖掘系统整体吊出基坑,拉运到检修地点。
顶管机其他工作系统的拆装,应当按照不同系统如:主顶系统、土输送系统、注浆系统、电气系统等的折装要求进行。
二、更换切削头
旋转挖掘系统在每次拆卸时;都要更换磨损严重超标的切削刀头,并根据将要施工地层的土质条件选择切削刀头的形状、材质,安排切削刀头的布置方式。切削刀头分为刀柄和刀尖2部分,刀柄的材质多为经过热处理的中碳钢,刀尖的材质多为硬质合金或工具钢。
在切削刀盘上除装设切削刀头外,还在超出切削刀盘直径的圆周方向设置了超挖刀、仿形刀等切削刀头。采用超挖刀的目的是减少旋转挖据系统外壳的磨损和提高操纵性,即减少顶管机的偏摆和推进阻力。缺点是增加了背衬水泥砂浆的灌注量。
三、切削刀盘的维护修养
每次拆、装旋转挖掘系统时,都要检查、保养、修理切肖刀盘的土砂密封件,并做好各部轴承的润滑工作。为了防止土砂、泥水等侵入切削刀盘的轴承,在切削刀盘旋转轴与座孔之间装有数道士砂密封件及轴承润滑装置。
土砂密封件的结构需要依据覆盖层深度、地下水压力、添加剂压力、工期长短、管道长度、密封件安装位置、密封层数及润滑方式等因素确定。
四、切削刀盘的扭矩检测
在对旋转挖掘系统完成大修或技术改造后,要对切削刀盘扭矩进行检测。切削刀盘的扭矩要根据地质条件以及旋转挖掘系统型式、构造和直径等因素确定。
一般需要考虑以下几种要素;切削土壤、砾石等的切削阻力矩;切削刀盘与土壤的摩擦阻力矩;土砂的搅拌、提升阻力矩;轴承摩擦阻力矩;密封摩擦阻力矩;减速机的机械摩擦、传动等阻力矩。
扩展资料
工作原理
顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法,它不需要开挖面层,并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。
顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力,把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时,也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间,以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。
施工工艺
1、机头选型:
根据地质报告,并结合的施工经验,顶管机头决定采用气压平衡网格(水冲)式机头进行施工。该机头在顶进过程中,通过气压平衡正面土压稳定机头,减少外部土体对周围地面的影响。
2、顶进设备及顶进工艺
(1)主顶:
采用4台200吨/台千斤顶作为主顶,千斤顶行程为1.4米。千斤顶动力由油泵提供。千斤顶后端用道木和分压环将反力均匀作用于工作井,前端顶进分压环,顶铁将顶力传至管节。分压环*具有足够的刚性,与管端面接触相对平整,无变形。
(2)中继间:
在长距离顶进过程中,当顶进阻力超过容许总顶力时,无法一次达到顶进距离时,须设置中继间分段接力顶进。本顶管工程在顶进长度超过100米时,考虑在机头后设置一只中继间,并采用触变泥浆注浆工艺。
中继间由前壳体、千斤顶及后壳体组成。前壳体与前接管连接,后壳体与后接管连接,前后壳体间为承插式连接,两者间依靠橡胶止水带密封,防止管道外水土和浆液倒流入管道内。
每只中继间安装10个、每个顶力为30吨的千斤顶,千斤顶沿圆周均匀布置。千斤顶的行程为28厘米,用扁铁制成的紧固件将其固定在前壳体上。钢壳体结构进行精加工,保证其在使用过程中不发生变形。中继间壳体外径与管节外径相同,可减少土体扰动、地面沉降和顶进阻力。
当管道顶通以后,拆除千斤顶及各种辅件,外壳与管节内壁之间的间隙用细石混凝土填充。
(3)接口:
管节接口主要由外套环(钢套环)橡胶止水带和软土衬垫组成。钢套环在加工处至现场运输吊装过程中不能变形,接口不损坏,以确保管节在对接过程中,橡胶带不移位、不翻转,确保管节的密封性。同时,钢环套在进场前还必须做好防腐处理。
橡胶止水带应保持清洁、无油污,并存放在阴暗处,防止老化。施工中,将橡胶止水带用强力胶水粘贴于混凝土管口凹槽处,并粘贴牢固,在管节对接前涂无腐蚀性润滑油以减少摩阻,防止止水带翻转、移位和断裂。
软木衬垫采用多层胶合板(厚度1cm左右),将其夹于前后管节钢套环间,以均匀管节间的相互作用力,减少接口损坏。管道顶通后,管道须作内接口处理,将管节间的胶合板凿至同样深度(深度2~3cm即可),并用沥青弹性嵌缝膏或水泥砂浆抹平。
(4)注浆工艺:
在长距离(大于100米)管道顶进过程中,必须采用注浆工艺,利用触变泥浆套减少顶进过程中管壁与土体之间的磨擦力,并填充流失的土体,减少土体变形、沉降和隔水。
触变泥浆由膨润土和水搅拌而成,配合比为1:8。触变泥浆经搅拌后存入储浆箱,通过注浆机经管道输送至混凝土管注浆孔,注入土体形成泥浆套。
参考资料来源:百度百科-液压顶管机
参考资料来源:百度百科-顶管施工
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