泥水平衡顶管的施工管理讲解.docx
《泥水平衡顶管的施工管理讲解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《泥水平衡顶管的施工管理讲解.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
泥水平衡顶管的施工管理讲解
泥水平衡顶管的施工管理——钢管篇
一、钢管顶进的施工特点及作业程序
钢管泥水平衡顶管的施工管理及作业程序与普通泥水顶管基本相同。
与混凝土顶管施工相比较，它多了一道焊接工序，因此，在推进速度上要比混凝土顶管慢许多。
下一节混凝管管节，一般只需要十几分钟，而焊接一节钢管管节大约需要几个小时。
另外，混凝土管的管节与管节之间是可以在一定范围内活动的，接口是柔性的，而钢管接口则是刚性的。
所以，为了使顶管机取得较好的纠偏效果，在顶管机后必须增加两节柔性接口的铰节管。
否则，轻者，纠偏效果不好；重者，钢管会产生严重变形，后果堪忧。
它与土压顶管施工相比，增加了泥水输送设备和泥水处理设备以及增加了泥水管理这一个特有的环节。
所以，它比土压施工的管理要复杂得多。
但是，由于它的弃土用泥水方式进行输送，具有连续性的特点，所以，它的推进速度要比土压顶管施工快得多，尤其是在长距离顶管中更是如此。
必须强调的一点是：
泥水顶管的施工管理，就是以泥水作业管理为主的一种顶管施工管理。
顶管施工的作业程序如图1所示。
图1顶管施工的作业程序
二、以D1500顶管机为例进行介绍
（一）进排泥流量的计算
1．基本条件
1.1顶管机外径D=1870mm
1.2顶进最长距离L=1175m
1.3基坑深度H=23m
1.4基坑到沉淀池距离L=100m
1.5排泥口距地面高度H=3m
1.6推进速度S=5cm/min
1.7挖掘面水压力P=2.3kg/cm2=230kpa
1.8进水比重δ1=1.15
1.9排泥
（1）颗粒比重ρ=2.7
（2）含水率α=36%（设定值）
（3）粒度分布中砂
1.10排泥比重δ2=1.25
2．进排泥流量的计算
2.1切削面积A（㎡）
2.2土中的含泥量K（%）
K=100-а=100-36=64%（体积比）
2.3每分钟掘进量Q（m3/min）
Q=A×=2.745×
=0.11m3/min
2.4每分钟掘土量G（m3/min）
G=A××
=2.745××
=0.07m3/min
2.5进水浓度C1（%）
C1=×100
=×100=8.824%
2.6进排泥流量的决定
（1）排泥管截面积a（m2）
排泥管用φ114×4mm无缝管，其内径d=106mm，所以
a=d2=×0.1062
=0.0088m2
（2）管内临界沉淀流速VL（m/sec）
VL=FL
=1.35
=2.26m/sec
（3）排泥流量Q2（m3/min）
Q2=a×VL×60
=0.0088×2.26×60
=1.2m3/min
（4）进水流量Q（m3/min）
Q1=Q2—q=1.2—0.110
=1.09m3/min
（5）考虑到推进速度的变化，可确定排泥流量Q2为1.5m3/min，进
水流量Q1为1.3m3/min。
3．进排泥泵的选定
3.1进水管总管长度L1（m）
L1=L+H+L+△L=1175+23+100+40=1338m
其中，损失△L取40m。
3.2排泥管总管长度L2（m）
L2=L1=1338m
3.3排泥管总扬程损失Hf2（m）
Hf2=hf2*L2
式中，hf2为每米扬程损失取0.09m/m，所以
Hf2=0.09m/m×1338m
=125m
3.4排泥泵的总扬程TH2（m）
TH2=Hf2+H+h-
=125+23+3-
=133m
3.5基坑内排泥泵的扬程HV（m）
基坑内排泥泵输送的管道总长度LH为
LH=H+L+h+△L2
其中△L2为基坑排泥泵的损失取10m
LH=23+100+3+10=136m
基坑内排泥管总长度的扬程损失HfV（m）
HfV=0.09m/m×136m
=12m
若吸程HSV取0m，则基坑内排泥泵扬程HV为
HV=H+h+HfV
=23+3+12=38m
选用的排泥泵流量Q2=1.5m3/min=90m3/h，扬程选38m，选用200×150IFME-K，功率55KW。
Q=120m3/h，H=46.5m。
在中砂土层中采用泥水工法顶管时排泥泵叶轮的磨损很厉害，而进水泵的叶轮磨损要轻得多，为了维护和替换方便，进水泵和排泥泵应选用一型号为好。
4．中继泵的选定
排泥泵安放在基坑内，所以1175m钢管内必须设置数台排泥中继泵。
4.1中继排泥泵的参数为：
（1）排泥泵口径dz=100mm
（2）流量Qz=100m3/h
（3）扬程Hz=35m
（4）转速Nz=2800r/min
（5）功率Nz=18.5kw
4.2每台中继排泥泵排泥管的总长度Lz（m）
Lz=Hz÷hf2-△L2
=35÷0.09-10=380m
4.3所需中继泵的数量为
1175m÷380=3台
4.4中继排泥泵的安排，即当管道顶进达100m左右时，安放一台中继泵，然后顶到480m再放一台，再顶到850m时再加一台即可。
5．进水泵的布置
由于进水泵是安装在沉淀池旁，往顶管机内送水时有23m水头
的压力，所以中继泵只需用2台即可，第一台安装在距顶管机100处，第二台安装在距顶管机500m处。
三、泥水作业管理，主要内容有以下几个方面：
1．挖掘面上的泥水管理
保持挖掘面上的稳定，是泥水平衡顶管的首要条件。
如果不能
保持挖掘面上的稳定，会造成挖掘面上的塌方，这时不仅会造成地面较大的沉降，而且会使顶管机往上飘，方向无法控制。
严重的会产生开天窗和冒顶现象。
为了保持挖掘面上的稳定，我们必须注意以下两个问题。
（1）严格控制泥水压力
从理论上讲，顶管机泥水仓内压力应比地下水压力高20Kpa，由于泥水仓内的压力比地下水压力高，就可以防止地下水通过排泥管道而流失，从而也就可以使挖掘面稳定，具体的控制方法是通过调节
进排泥泵的流量、压力来控制。
（2）进水必须是泥水
在中砂土质条件下，进水必须采用泥水，而且必须把进水的比重控制1.15左右。
因为采用泥水以后，在中砂组成的挖掘面上会产生一层较为坚实的泥膜，且是不透水的。
也只有这样，才会使泥水仓内比地下水压力高的泥水作用在挖掘面上，才能防止地下水的流失。
由于泥水的比重较大，也可使挖掘面自身保持稳定。
除此之外，我们所设计的顶管机的刀盘也能使挖掘面保持稳定。
这一点可参阅顶管机使用说明书中的有关章节。
2.进排泥的泥水管理
进排泥的泥水管理是确保挖掘面稳定的条件之一，同时也是确
保泥水能正常输送所不可忽视的一个重要环节。
为了把进排泥泥水管理好，我们首先来看看如何测定进排泥泥水水的物理特性。
首先是泥水比重，它可用泥浆比重计来测量，泥浆的粘度，可用漏斗式粘度计来测量。
在泥水管理中，针对不同土质有不同的要求和不同的管理方式，为了便于管理，我把它们分别列成表1和表2。
其中，表1是对泥水的物理特性的测定方法和使用仪器。
表2则是不同的渗透系数和不同的颗粒含量的土质所对泥水的要求。
表1
项目
仪器
测定项目
适用土质
比重
泥浆比重计
泥水的比重
所有土质
粘度
漏斗式粘度计
漏斗粘度
砂和砂砾
稳定性
量杯
泥水颗粒的沉降
砂和砂砾
过滤性
脱水试验器
过滤量与固结厚度
砂
表2
土质
渗透系数
颗粒含量（%）
比重
粘度秒（500/500CC）
地下水少时
地下水多时
粉砂、细砂
10-7—10-5
8—17
1.05
—1.10
23—27
28—35
细砂、砂
10-5—10-3
17—33
1.10
—1.20
28—35
33—40
砂砾
10-3—10-2
33—50
1.20
—1.30
30—45
50—65
泥水式顶管工法除了用泥水来保持挖掘面稳定以外，还要用泥水来输送弃土，所以，泥水自身的比重、粘度、稳定性及脱水性等这些特性都应当与挖掘面上的土质以及泥浆输送的特性相吻合。
3．泥水的调配
稳定可靠的泥水配合比请参见表3和表4。
表3是砂性土质的泥水配比，表4则是砂和砂砾与土混合的土质泥水配合比。
尤其是在砂砾层中顶进，泥水的调配必须十分严格，如果渗透系数比较大，除了用膨润土以外，为了防止泥浆逃逸，还须加入一些增粘剂和防渗剂。
这样，可以防止泥水中的其他材料不被渗漏掉。
优良的泥水材料必须具有以下特征：
（1）具有对土质的适应性广、粘度高、造浆率高、膨胀倍率大等特点。
（2）渗透量少且护壁泥膜薄而且结实，泥水调配成以后与对应的土质相适应。
（3）对盐类等电解质和水泥等所引起的变化小。
（4）受霉菌等细菌的影响小。
（5）材料费、调配费、处理费等成本低。
表3
材料
配合比
比重
（SG）
漏斗粘度（FV）
500/500CC
运动粘度（YV）
颗粒含量
比率
1m3时
200#粘土
13-25%
126
-250kg
1.10
-1.20
24-35秒
5-13
17-33%
250#
膨润土
4-8%
42-83kg
增粘剂
0.1
-0.15%
1-1.5kg
清水
876
-933kg
表4
材料
配合比
比重
（SG）
漏斗粘度（FV）
500/500CC
运动粘度（YV）
颗粒含量
比率
1m3时
200#粘土
25-38%
250-375kg
1.20
-1.30
35-60秒
13-17
33-50%
250#膨润土
8-13%
83-125kg
增粘剂
0.1%
1.0kg
防渗剂
0.5%
5.0kg
清水
867-800kg
升级会员 