土压平衡顶管幻灯片-2课件.ppt
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1、目录一、高程概况二、编制依据三、工程特点、工程地质概况四、工程水文地质评价六、土压平衡盾构顶管机施工介绍七、顶管施工过程中应注意的问题五、非开挖技术及顶管机简介 10 10号口门供水工程施工第二标段:合同编号号口门供水工程施工第二标段:合同编号PDSJ-PDSJ-2012/10/SG-022012/10/SG-02,位于平顶山叶县境内,起点为叶邑镇与,位于平顶山叶县境内,起点为叶邑镇与龙泉乡的分界点、干线桩号龙泉乡的分界点、干线桩号10+105.02710+105.027处,终点为平顶山处,终点为平顶山与漯河市界河与漯河市界河干江河西北岸龙泉乡王楼村、干线桩号干江河西北岸龙泉乡王楼村、干线桩号
2、20+950.00020+950.000处。处。 本标段中从桩号本标段中从桩号18+835.35518+835.355开始至开始至18+935.35518+935.355为穿焦为穿焦桐高速顶管段,顶管长度桐高速顶管段,顶管长度95m95m,砼套管,砼套管DN3200DN3200,内穿,内穿SPSP管管DN2600DN2600,回填自密实砼。,回填自密实砼。 1、南水北调平顶山配套工程10号口门供水工程施工第二标段招标文件 2、10号分水口门供水工程施工10-2标穿越公路工程施工图; 3、南水北调中线一期北京PCCP管道工程施工质量评定验收标准(NSBD3-2006); 4、给排水管道工程施工及
3、验收规范GB50268-2008; 5、顶管施工规程DG/TJ08-2049-2008; 6、顶管施工技术及验收规范(试行)1、工程特点(1)本工程为地下作业,且开挖较深(7.5-10m),要恰当选择工作坑位置,注意安全。(2)施工工期紧,施工中要做好各工序的交叉作业,严格按照计划组织施工。(3)本工程地下掏挖作业,危险性大,且材料均做垂直运输,需加强安全教育和安全巡视工作。(4)地下作业对中线控制较难,因此应加强测量工作,顶进时每节管子测量一次,确保全线贯通。 (5) 本工程地下水位高(施工底高程74.51,水位高程78.9m),且高速管理部门不允许施工降水。(6)顶管位置(管顶区)有一层松
4、散块状石(厚度约1.6m),不利于掏挖施工。2、工程地质概况焦桐高速位于叶县齐庄西南约800m,桩号18+060左右,交通较便利。地貌单元为岗地,地势西高东低,地形起伏较大,冲沟发育。道路附近地面高程81.8-82.2m,道路地面高程81.4-81.8m,路面宽约27m,施工场地开阔。根据地层时代,岩性及空间发布特性,将建筑物场区地层划分为3层,分别为:低液限粘土(alQ41)低液限粘土(alQ3)粘土岩(N1L)。四、工程水文地质评价 场区地质结构为土、岩双层结构。建基面主要位于第低液限粘土(alQ3)中,开挖边坡高于6m,存在临时边坡稳定问题,建议低液粘性土开挖边坡为1:1-1:1.5,勘
5、察期间场区地下水埋深1.2-1.3m,水位高程80.3-80.8m,建基面位于地下水以下,存在施工降排水问题,建议采取相应的降水措施。第低液限粘土(alQ3)含少量钙质结构,如采用顶管施工,对施工有一定影响,场区低液限粘性土为普通土(类)、粘土岩为硬土(类)。场区粘性土属弱透水性粘土岩属弱-中等透水性。 场区地下水对混凝土中钢筋具弱腐蚀性,对混凝土无腐蚀性,对钢筋具弱腐蚀性。场区对混凝土及钢筋混凝土结构具微腐蚀性,对钢结构腐蚀等级为强弱腐蚀性。地质、水文地质、水文在78.677.0m之间为粘土岩(裂浆石)地下水位约在高程78.9m土压盾构平衡顶管施工优点土压盾构平衡顶管施工优点 土压平衡盾构式
6、顶管突出的优点:土压平衡盾构式顶管突出的优点:(1 1)适用的土质范围比较广,如在地下水压力很高,以及土层变化)适用的土质范围比较广,如在地下水压力很高,以及土层变化范围较大的条件下,它都适用。范围较大的条件下,它都适用。(2 2)通过可编逻辑程序控制器及各类传感器等随时监测施工状况,)通过可编逻辑程序控制器及各类传感器等随时监测施工状况,确定施工参数,使整个施工过程处于受控状态,从而有效控制矩形隧确定施工参数,使整个施工过程处于受控状态,从而有效控制矩形隧道顶进轴线、转角偏差及地面沉降。道顶进轴线、转角偏差及地面沉降。(3 3)与其他类型的顶管比较,土压盾构顶管施工时的总推力比较小,)与其他
7、类型的顶管比较,土压盾构顶管施工时的总推力比较小,尤其在粘土层这种表现得更为突出,所以特别适用于长距离顶管。尤其在粘土层这种表现得更为突出,所以特别适用于长距离顶管。(4 4)工作坑内的作业环境较好,作业比较安全,由于它采用机械掏)工作坑内的作业环境较好,作业比较安全,由于它采用机械掏土,输送弃土,为连续作业,因此进度比较快。土,输送弃土,为连续作业,因此进度比较快。顶管机技术参数:顶管机技术参数:37803780土压平衡顶管机:机头外径土压平衡顶管机:机头外径3840mm3840mm,管道,管道外径外径3780mm3780mm,管道内径,管道内径2600mm2600mm,机头长,机头长550
8、0mm5500mm,自重自重42t42t,机头总功率,机头总功率190KW190KW。土压平衡盾构机械顶管施工是市政管道铺设的一土压平衡盾构机械顶管施工是市政管道铺设的一项新技术,无需全线降水(仅工作坑位置降水),项新技术,无需全线降水(仅工作坑位置降水),利用土压平衡盾构顶管机可对矩形断面进行全断利用土压平衡盾构顶管机可对矩形断面进行全断面切削面切削, ,保持土压平衡,对周围土体扰动小,施保持土压平衡,对周围土体扰动小,施工时无噪音、无环境污染,通过可编逻辑程序控工时无噪音、无环境污染,通过可编逻辑程序控制器及各类传感器等随时监测施工状况,确定施制器及各类传感器等随时监测施工状况,确定施工参
9、数,使整个施工过程处于受控状态,从而有工参数,使整个施工过程处于受控状态,从而有效控制矩形隧道顶进轴线、转角偏差及地面沉降。效控制矩形隧道顶进轴线、转角偏差及地面沉降。土压顶进速度快(平均顶进速度土压顶进速度快(平均顶进速度1010米米/ /天),天),它不仅适用于粘土,也适用于砂土、砂砾土或软它不仅适用于粘土,也适用于砂土、砂砾土或软土,而且也适用于土,而且也适用于N N值较大的硬土。它之所以有如值较大的硬土。它之所以有如此广泛的适应性此广泛的适应性, ,是与它所具有的土体改善功能分是与它所具有的土体改善功能分不开的。即使在砂砾土中,它也能通过注入粘土不开的。即使在砂砾土中,它也能通过注入粘
10、土等手段使原来的砂砾土变成塑性、流动性、止水等手段使原来的砂砾土变成塑性、流动性、止水性均较好的土,从而使本机正常工作并达到土压性均较好的土,从而使本机正常工作并达到土压平衡之功能。平衡之功能。3 3、施工后地面沉降小。由于本机采用辐条式刀盘,、施工后地面沉降小。由于本机采用辐条式刀盘,没有面板,其开口率达到没有面板,其开口率达到90%90%,所以土仓所反映的,所以土仓所反映的土压力与顶管机所处土层的土压力相一致,不存土压力与顶管机所处土层的土压力相一致,不存在压力差问题。因此是真正意义上的土压平衡。在压力差问题。因此是真正意义上的土压平衡。所以,用本机进行顶管施工以后地面沉降很小。所以,用本
11、机进行顶管施工以后地面沉降很小。1 1、土压平衡式盾构顶管主要工作步骤、土压平衡式盾构顶管主要工作步骤测量放线测量放线工作井和接收井施工工作井和接收井施工工作和接收井就位工作和接收井就位安装滑道、设置后背安装滑道、设置后背安装机头、顶进设备安装机头、顶进设备停车回程、加接管道停车回程、加接管道机头就位、取机头机头就位、取机头主管线穿越主管线穿越顶进顶进测量回填测量回填测量纠偏测量纠偏2 2、顶进过程、顶进过程 掘进机被主顶油缸向前推进,掘进机头进入止水圈,穿过土层到达接收井,掘进机被主顶油缸向前推进,掘进机头进入止水圈,穿过土层到达接收井,电动机提供能量,转动切削刀盘,通过切削刀盘进入土层。挖
12、掘的土质、石块电动机提供能量,转动切削刀盘,通过切削刀盘进入土层。挖掘的土质、石块等通过转动的切削刀盘输送至手推车,然后运送至地面上。在挖掘过程中,采等通过转动的切削刀盘输送至手推车,然后运送至地面上。在挖掘过程中,采用土压平衡装置来维持水土平衡,以至始终处于主动与被动土压之间,达到消用土压平衡装置来维持水土平衡,以至始终处于主动与被动土压之间,达到消除地面的沉降和隆起的效果。掘进机完全进入土层以后,吊下第一节顶进管,除地面的沉降和隆起的效果。掘进机完全进入土层以后,吊下第一节顶进管,它被推到掘进机的尾套处,与掘进头连接管顶进以后,挖掘终止、液压慢慢收它被推到掘进机的尾套处,与掘进头连接管顶进
13、以后,挖掘终止、液压慢慢收回,另一节管道又吊入井内,套在第一节管道后方,连接在一起,重新顶进,回,另一节管道又吊入井内,套在第一节管道后方,连接在一起,重新顶进,这个过程不断重复,直到所有管道被顶入土层完毕,完成一条永久性的地下管这个过程不断重复,直到所有管道被顶入土层完毕,完成一条永久性的地下管道。道。掘进机在掘进过程中,采用了激光导向控制系掘进机在掘进过程中,采用了激光导向控制系统。位于工作后方的激光经纬仪发出激光束,统。位于工作后方的激光经纬仪发出激光束,调整好所需的标高及方向位置后,对准掘进机调整好所需的标高及方向位置后,对准掘进机内的定位光靶上,激光靶的影像被捕捉到机内内的定位光靶上
14、,激光靶的影像被捕捉到机内摄像机的影像内,并输送到挖掘系统的电脑显摄像机的影像内,并输送到挖掘系统的电脑显示屏内。操作者可以根据需要开启位于掘进机示屏内。操作者可以根据需要开启位于掘进机内置式油缸进行伸缩,为达到纠偏的目的,调内置式油缸进行伸缩,为达到纠偏的目的,调整切削部分头部上下左右高度。在整个掘进过整切削部分头部上下左右高度。在整个掘进过程中,甚至可以获得控制整个管道水平、垂直程中,甚至可以获得控制整个管道水平、垂直向向5cm5cm内的偏离精度。内的偏离精度。六、土压平衡盾构顶管机施工介绍3 3、施工测量、施工测量 顶管测量工具采用激光经纬仪进行水平及中心线的测顶管测量工具采用激光经纬仪
15、进行水平及中心线的测量,并用激光进行导向。激光经纬仪可把管道前进方向显量,并用激光进行导向。激光经纬仪可把管道前进方向显示在顶管机靶盘上,通过摄像示在顶管机靶盘上,通过摄像头操作员可在操作台上直接看头操作员可在操作台上直接看见。在管道进入土层过程中,见。在管道进入土层过程中,每顶进每顶进1 1节管道对激光经纬仪节管道对激光经纬仪进行一次校核。进行一次校核。 4 4、顶力计算、顶力计算 本工程顶管单元长度根据设计图纸的井室位置、地面运输和开挖工作坑的条件、本工程顶管单元长度根据设计图纸的井室位置、地面运输和开挖工作坑的条件、顶管需要的顶力、后背与管口可能承受的顶力等因素确定单元长度。本工程土质参
16、顶管需要的顶力、后背与管口可能承受的顶力等因素确定单元长度。本工程土质参数基本相同,顶力计算时分不同管径取最大管径和最大单元长度进行计算。数基本相同,顶力计算时分不同管径取最大管径和最大单元长度进行计算。1 1、顶力的计算、顶力的计算最大推力计算,采用经验公式,按最大顶距最大推力计算,采用经验公式,按最大顶距100100米计算:米计算:F=F1+F2F=F1+F2上式中:上式中:F F总推力;总推力; F1F1端阻力;端阻力; F2F2侧壁摩阻力;侧壁摩阻力;F1=/4F1=/4D2D2P=1/4P=1/43.143.143.7823.7828.36=93.77t8.36=93.77t 4 4
17、、顶力计算、顶力计算 式中式中D D管外径;管外径;P P控制土压力;控制土压力;P=KoP=KoHo=0.55Ho=0.551.91.98=8.36 t/m28=8.36 t/m2式中:式中:KoKo静止土压力系数,一般取静止土压力系数,一般取0.550.55 Ho Ho地面至掘进机中心的高度,取值地面至掘进机中心的高度,取值8m8m 土的重量,取土的重量,取1.9t/m31.9t/m3F2=DF2=Df fL=3.14L=3.143.783.780.850.85100=1008.88t100=1008.88t式中:式中:f f管外表面综合磨擦阻力,根据地质勘察报告,取值管外表面综合磨擦阻力
18、,根据地质勘察报告,取值0.82T/m20.82T/m2 D D管外径管外径 L L顶距顶距 4 4、顶力计算、顶力计算 F=F1+F2 =93.77+1008.88=1102.65t F=F1+F2 =93.77+1008.88=1102.65t (1200120070%=840t70%=840t)计算结果表明,当管道一次顶进计算结果表明,当管道一次顶进100m100m时,总顶力时,总顶力1102.65t1102.65t大于主搞顶力大于主搞顶力1200t1200t的的70%70%,并且大于工作井后靠最大承载力(一般为并且大于工作井后靠最大承载力(一般为5000KN5000KN,既,既500T
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