顶管施工方案的选择及工艺原理

顶管施工方案的选择及工艺原理

一、机型及施工方法选择

本工程污水管线位于一般第四纪沉积蹭中的④层细砂-中砂和⑤层粉质粘土层，根据本工程的地质条件选择泥水平衡机械顶管法，顶管机选择依据见下表： 二、泥水平衡顶管机的工作原理

1、泥水平衡顶管机的工作原理

泥水平衡顶管施工工法原理是将已调成一定浓度和比重的泥水，通过送水系统送至顶管机头处形成泥膜，由泥膜来稳定顶进面的同时，调节送水压力平衡地下水，同时由顶管机头刀盘切削土层，被切削下来的残土进入主切削刀后部开闭幅度可调的进泥口，由排水系统自动运送残土至地面，再由地面泥水处理设备将泥水和残土分离后，干的残土被运走，被分离的泥水再送入送水系统循环使用。

2、该种顶管机有如下特点：

（1）适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高，以及变化范围很大的条件下，它都适用。与其他类型的顶管比较，尤其在穿越卵石层这种表现得更为突出，所以特别选用于泥水平衡式顶管。

（2）可有效地保持挖掘面的稳定，对所顶管子周围的土体扰动比较小，因而由顶管引起的地面沉降较小。

（3）工作坑内的作业环境较好，作业比较安全，由于它采用泥水管道，输送弃土，不存在吊土，搬运等危险的作业。

（4）泥水输送弃土为连续作业，因此进度比较快。 三、泥水平衡顶管机主要系统及参数

1、泥水平衡顶管机主要系统 （1）刀盘切削系统。 （2）动力系统。 （3）液压纠偏系统。 （4）电器控制系统。 （5）机器姿态控制系统。 （6）泥水旁通系统。 （7）前、后筒体。 3、顶管机刀盘转速：

根据本顶管机主要穿越沙质粉土状况，应属于软土层，因而对顶管自重有一定要求即尽量减小顶管机的自重，再者因顶进距离长，过高转速将增加不必要的磨耗，我们认为把线速度控制在18m/min以内较为合理，n=v/πD=3.1r/min 四、主顶液压站

如图所示为主顶液压站。该设备主要分油泵、油箱、控制阀、管路附件和电机及电器设备组成。采用双泵供油系统施工中可提高工作效率。顶进时采单泵供油，回收时则使用双泵供油加大流量节省回收时间。

主顶油泵采用柱塞泵，因为柱塞泵的压力较高。柱塞泵又可分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两种。本设备采用轴向柱塞泵。轴向柱塞泵的体积小、转速高、排量大。

主顶液压站

1、主顶液压站使用必须注意事项

（1）泵轴的旋转方向，一律按顺时针方向（从轴端看）旋转，不可逆时方向旋转。

（2）泵和电机之间用弹性联轴器连接，并要求同心，否则会产生噪声、效率降低及其它故障。

（3）泵有一定自吸能力，可安装在油箱上面使用，吸入高度不大于0.5m。但对于流量大于160L/mim的泵推荐采用倒灌自吸。

（4）泵在第一次启动前，必须通过回油口向泵壳内灌满清洁的工作油液，否则不准启动。

（5）油泵壳体内要求承受一定的压力，但由于受回转密封圈和法兰密封垫的限制，壳体内的压力不得超过0.05MPa，因此回油管不可太细并且回油管须直

接接到油箱。

（6）工作介质：推荐采用国产32号或46号液压油，正常工作温度10—65℃。主顶油泵站的油箱除了储存、供给主顶油缸的油压油外，还有散热、过滤和除去气泡等作用。

2、主顶油站常见的故障、产生的原因及排除方法

（1）油泵压呼打上去。可能因主顶油泵配油盘、柱塞或缸套严重磨损，或因溢流阀压力调定得太低、溢流阀损坏，也有可能是控制阀泄漏严重。逐一检查、排除。

（2）油泵不出油或出油量很少。可能因油泵零件严重磨损、泄漏剧增，或因进油口堵塞，也有可能是油箱内油太少，逐一检查、排除。

（3）油泵噪声增大。大多为油泵吸入气所至。检查油箱内油位、排除油箱内空气。

主顶油泵的调速方式有三种：第一种不变量泵，他是用手动或液动方式改变泵体内斜盘的角度。当斜盘角度大时，每根柱塞的行程就加长，所以泵的排量就大；反之就相反。

第二种是在油路中用节流阀来调节流量，从而达到调节油缸顶进的速度。 第三种是用变频器对油泵驱动电机进行调速以调节油泵流量。所谓变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。

变频器的的主要电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 五、油缸发射架

油缸发射架是用来架设主顶油缸设备的装置，如图所示。油缸布置时应尽量在顶管机直行偏下一点的地方，这样对顶进以及顶进作用力都有利，油缸布置均为对称布置。

主顶油缸发射架

六、主顶油缸

现在采用的主顶油缸全部是双作用油缸，即可以伸出，也可以缩回的油缸。最典型的双作用油缸可如图所示。这种油缸主要是由缸体、活塞、活塞杆、导向套、密封件及滑靴等六大部件组成。

主顶油缸

七、微型顶管（螺旋出土）

首先利用液压装置将前导管按照设计轨迹推进贯通，然后通过前导管(出土螺旋管)作为导体，在前导管（出土螺旋管）末端连接扩孔切削头并将拟铺设的管道同时顶进，最终完成管道铺设。