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手掘式機械頂管施工方案

08-22 13:00:43  瀏覽次數:161次  欄目:市政工程
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本工程由于頂管種類較多,本方案以單項數量較大具有代表性的D2000mmF型Ⅲ級鋼筋混凝土管為例進行施工方案的編制,我方擬定為手掘式機械項管施工。
3.1手掘式項管施工工藝流程
 
 
3.1.1頂力計算與后背設計
本工程是將壁板加厚作為千斤頂的后背墻。
        后背結構及抗力計算
后背作為千斤頂的支撐結構,要有足夠的強度和風度,且壓縮變形要均勻。
所以,應進行強度和穩定性計算。本工程采用組合鋼結構后背,這種后背安裝方便,安裝時應滿足下列要求:使用千斤頂的著力中心高度不小于后背高度的1/3。
頂力計算
   推力的理論計算:(以Φ2000mm計算)
    F=F1十f2
    其中F—總推力
        Fl一迎面阻力    F2—頂進阻力
  F1=π/4×D2×P  (D—管外徑2.5m  P—控制土壓力)
    P=Ko×γ×Ho
    式中 Ko—靜止土壓力系數,一般取0.55
        Ho—地面至掘進機中心的厚度,取最大值6m
        γ—土的濕重量,取1.9t/m3
   

www.nvlbio.liveP=0.55×1.9×7=7.31t/m2
    F1=3.14/4×2.5×2×8=31.4t
  F2=πD×f×L
    式中f一管外表面平均(根據頂進距離平均淤泥土)綜合摩阻力,取0.8t/m2
    D—管外徑2.5m
    L—頂距,取最大值100m
    F2=3.14×2.5×0.8×100=428t。
    因此,總推力F=31.4+428=459.4t。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。工作井(Φ2000mm頂管)設計允許承受的最大頂力為800t,管材軸向允許推力700t,主頂油缸選用2臺(或4臺,根據現場實際情況定)300t(3000KN)級油缸。每只油缸頂力控制在250t以下,這可以通過油泵壓力來控制,千斤頂總推力500t。因此我們無需增加額外的頂進系統即可滿足要求。
 
        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
 
 
后靠背受力計算公式
 
 
式中:
R-總推力之反

www.nvlbio.live力(一般大于推力的1.2-1.6)
a-系數(取1.5-2.5之間) ,此處取2
B-后座墻的寬度(M) 此處取4米
γ-土的容重(KN/M3) 
H-后座墻的高度(m) ,此處取4.5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5米 
按上式計算,圓形工作井加護套后能承受1591.5T頂力>實際頂力500T。完全能滿足要求。
 
3.2.主要設備的選擇
頂進設備主要包括千斤頂、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,本工程每個工作井擬配置4臺300t液壓千斤頂。
千斤頂的工作坑內的布置采用四臺組合式,頂力全力作用點與管壁反作用力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。
(2)   高壓油泵
由電動機帶動油泵工作,選用額定核動力為31.5Mpa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。
(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。
根據頂鐵位置的不同,可分為橫頂鐵、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30號工字鋼梁,上鋪15×15cm方木。工作坑井口處安裝一滑動平臺,作為下管及出土使用。在工作平臺上設起重架,上裝電動卷揚機,其起重量應大于管子重量。
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3.3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簡易龍門和卷揚機(電動葫蘆),并搭設工字鋼梁作為地面工作平臺。下管采用汽車式起重機吊裝。
 
3.4、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300t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。
 
3.5、管前挖土與頂進
3.5.1、管前挖土
管前挖土是控制管節頂方向和高程、減少偏差和重要作業,是保證頂質量及管上構筑物安裝的關鍵。
3.5.2、下管
挖土之前應先下管,并做好以下幾項工作:
a、檢查管子
下管前應先對管子進行外觀檢查,主要檢查管子有無破損及縱向裂縫;端面要平直;管壁無坑陷或鼓泡,管壁應光潔。檢查合格后的管子方可用起重設備吊到工作坑的導軌上就位。
b、檢查起重設備
起重設備以檢查、試吊,確認安全可靠方可下管。下管時工作坑內嚴禁站人。當距導軌小于50㎝時,操作人員方可進前工作。
c、管子就位
第一節管放到導軌上,測量管子中心及前端和后端的管底高程,確認安裝合格后方可頂進。第一節管作為工具管,頂進方向與高程的準確,是保證整段頂管質量的關鍵。因此,必須認真對待此項工作。
3.6、管前挖土的長度控制
一般是安排一個人挖土。為加快工程進度,每班兩個人,輪流開挖。
土方在管內可采用電瓶車進行,也可采用人力斗車進行運輸。
土方在工作坑采用電動葫蘆進行垂直運輸。
在一般地段,土質良好,挖土時可超挖30~50㎝。在鐵路道軌下不得

www.nvlbio.live超越管端經外10㎝,在道軌以外最大不得超過30㎝,同時應遵守管理單位的規定。
3.6.1、管子周圍超挖的控制
在不允許土下沉的頂地段(如上面有重要建筑物或其它管道),管子周圍一律不得超挖。
在一般頂管地段,上面允許超挖1.5㎝,但在下面135°范圍內不得超挖,一定要要保持管壁與土基表面吻合。
3.7、頂進
采用2臺300t/臺的液壓千斤頂作為主頂。頂進開始時,就緩慢進行,待各接觸部位密合后,再按正常速度頂進。
頂進若發現有油路壓力突然增高,應停止頂進,檢查原因經過處理后方可繼續頂進,回鎬時,油路壓力不得過大,速度不得過快。
挖出的土方要及時外運,及時頂進,使頂力限制在較小范圍內。
3.8安裝工具脹圈
為了有利于導向,頂進的前數節管中,在接口處應安裝內脹圈,通過背楔或調整螺栓,使用脹圈與管壁緊成為一個剛體。脹圈一定要對正接口縫隙。安裝牢固,并在頂進中隨時檢查調整。
3.9測量與校正
a、測量
在頂第一節管(工具管)時,以及在校正偏差過程中,測量間隔不應超過300㎜,保證管道入土的位置正確;管道進入土書面通知后的正常頂進,測量間隔不宜超過1000㎜。
中心測量:頂進長度在600㎜范圍內,可采用垂球拉線的方法進行測量。要求兩垂球的間距盡可能的拉大,用水平尺測量頭一節管前端的中心偏差。一次頂進超過600㎜采用經緯儀測量。
高程測量:用水準儀及特制高程尺,根據工作坑內設置的水準點,標高(設兩個),測頭一節管前端管內底高程,以掌握頭一節管子的走向趁勢。測量后應與工作坑內另一水準點閉合。
激光測量:用激光經緯儀安裝在工作坑內,并按照管線設計的坡度和方向調整好,同時在管內裝上標示牌,當頂進的管道與設計位置一致時,激光點即射到標示牌中心,說明頂進質量無偏差,否則應根據偏差量進行校正。
全段頂進完后

www.nvlbio.live,應在每個管節接口處測量其中心位置和高程,有錯口時,應測出錯口的高差。
b、校正(糾偏)
頂管誤差校正是逐步進行的,形成誤差后不可立即將已頂好的管子校正到位,應緩緩進行,使管子逐漸得位,不能猛糾硬調,以防產生相反的結果。常用的方法有以下2種:

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