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    矩形顶管施工照片


    矩形顶管施工(盾构机施工三维动画演示)


    视频来源于网络

    陕西bwin下载地址盾构和矩形顶管机技术简介

    盾构与顶管机已广泛应用于地铁、公路、电力、热力、排水等城市隧道工程。圆形隧道因其结构受力合理、施工工艺相对简单而广为采用。与圆形断面相比,矩形断面有效使用面积通常大20%以上。在城市隧道中人行地道、电缆沟、综合管廊等市政隧道工程尤以矩形最为经济。

    形顶管机主要特点:

    1、施工工作井比盾构工作井小,降低占地面积。

    2、具有不开挖路面、不封闭交通、不搬迁管线、低噪音、无扬尘等优点。

    3、在施工时,对周围土体扰动小,能有效的控制地面和管线沉降。并能在市政管线与通道顶部垂直1米的距离穿越,而不破坏管线。

    4、在同等截面下,矩形隧道比圆型隧道能更有效地利用地下空间。


    矩形顶管机施工主要流程图:



    矩形顶管机技术详细介绍:

    (一)矩形顶管机类型

    1、可变网格式

    该型顶管机切口处安装有16格网格,用于切割及支护正面土体。中间四格为可变网格,该四格网格可根据出土量和机头姿态控制方便地调节其开口率。土体经网挤压后进入机头,采用人工出土。

    2、小刀盘式

    该型顶管机有4台小刀盘切削土体,切削面积可达到整个面积的40(包括螺旋机)4台小刀盘可单独运转,通过编组运行可方便的控制机头的姿态。它由螺旋输送机出土,可基本保持土压平衡,并维持开挖面的稳定。

    3、滚刀式

    该型顶管机可全断面切削,两把滚刀可正反转,并可单独运转。由螺旋输送机出土,可保持土压平衡,并维持开挖面的稳定。

    4、组合刀盘式

    该型顶管机有l台大刀盘及四把仿形刀组成切削刀组,能全断面切削,大刀盘及仿形刀能正反转。由螺旋输送机出土,可保持土仓内的土压平衡和维持开挖面稳定。

    (二)组合刀盘式土压平衡矩形顶管机组成

    1、矩形顶管机主机

    顶管机主机可分成前后两段,中间由多台纠偏油缸联接。前后段之间的密封采用二道唇形橡胶密封圈。正面由大刀盘及4把仿形刀对土体进行全断面切削。由螺旋输送机出土,调整螺旋输送机的转速可保持土仓内的土压平衡,维持开挖面的稳定。

    2、主顶进装置

    主顶进装置由多台油缸及u形顶铁、顶环、垫铁、底架、钢后靠等组成,多台油缸分成二组,叠加呈对称分布,并用分体式结构的支座固定。每台油缸可单独控制,根据需要可编组工作。

    (三)组合刀盘式土压平衡矩形顶管机的关键技术

    1、矩形顶管机全断面切削问题

    全断面切削问题是矩形顶管机研制是否成功的最关键问题,矩形顶管机若只有一个大刀盘进行回转切削,只能做到90%左右的截面切削率,矩形顶管机断面内的四个角就无法切削。因此,采用大刀盘对大部分的正面土体进行切削,利用设置在刀盘后侧的仿形刀切削四个角上的土体。

    2、矩形顶管机机头顶部背土问题

    对矩形顶管机机头顶部背土现象,采取在机头壳体顶部安装有浆管,并开设压浆槽,使土体与壳体上平面之间形成一泥浆膜,以减少土体同壳体的摩擦力,防止背土现象的发生。

    3、矩形顶管机机头旋转问题

    对矩形顶管机机头旋转现象,除采用压浆纠转技术措施外还可以用刀盘正转或反转的办法实现纠转,也可将两者结合起来进行纠转。

    4、矩形顶管机机头轴线偏差控制方法

    根据轴线偏差方位以及偏差量,对纠偏油缸进行编组及控制油

    缸伸缩量,使前、后壳体形成一夹角,从而改变机头方向,以达到纠偏目的。此外还可采用压浆纠偏办法,达到纠偏的目的。也可将两者结合起来进行纠偏。

    5、顶进轴线的控制问题

    轴线控制是矩形顶管顶进的一大难题。在每节管节顶进结束后,必须进行机头的姿态测量,并做到随偏随纠,且纠偏量不宜过大,以避免土体出现较大的扰动及管节间出现张角。

    1)高程控制:

    考虑到顶管上部管线众多,在顶进过程中一旦顶管出现上抛严重现象,不宜采取降低地面土压力、增大出土量、过量向下纠偏等动作,

    应采取的纠偏措施也和地面沉降控制相统一。

    2)平面控制:

    由于受第一条顶管顶进时挤压、压浆等影响,在已成管道周边土体强度较原状土大,以至在第二条顶管顶进时,机头平面可能有偏离已成管道的迹象,所以顶进时应把机头平面始终控制

    在靠已成管道方向,以利于顶管轴线控制。

    3)转角控制:

    由于是矩形顶管,今后作人行通道用,因此对管道的横向水平要求较高,所以在顶进过程中对机头的转角也需密切注意,机头一旦出现微小转角,就应立即采取刀盘反转、加压铁等措施往回纠。

    4)形成良好导向:

    在顶进时每隔1m就对机头姿态进行复合,随偏随纠,在出洞段就形成一个与轴线相吻合的顶进轨道,使顶管始终只能在已成的土圈中向前延伸,极大减小了顶管轴线控制的难度。

    5)注浆纠正轴线:

    由于进入土体的管节轴线已发生偏离,如不及时纠正,导向一旦形成,会造成机头更大的偏离,通过在管节不同部位注浆,起到很好的纠偏效果。

    6)通过机头的纠偏系统纠正:

    在整个上行线的顶进过程中,顶进轴线严格控制在质量标准以内。

    6、管节减摩问题

    为减少土体与管壁问的摩阻力,控制好地面沉降,提高工程质量和施工进度,在顶管顶进的同时,向管道外壁压注一定量的润滑泥浆,变固固摩擦为固液摩擦,以达到减小总顶力的效果。

    四、顶管机新技术研发方向

    1、电液控制系统

    随着顶管技术的不断发展,要求越来越高,如大负载精确控制,高响应、连续控制等,继电接触器控制就很难适应。电液控制最大限度地发挥了液体动力在大功率动力控制方面的特长和电气系统在信息处理方面的优势,从而构成了以电气为“神经”,以液压为“筋肉”的最理想的控制系统,这正是顶管掘进机所需要的。

    2、引入PLC控制系统

    顶管设备采用工业控制计算机,输入输出单元采用PLC 模块。系统运行过程通过组态软件显示在显示器上,整个流程、各项主要参数一目了然。

    顶管设备在机器各主要不见处均装有传感检测装置,将各处的信号,例如温度、流量、压力、转速、阀门开度等通过PLC传输至电脑主机,然后在显示器上以数字或是图形的方式显示出来,可以很清楚直观地了解到各个参量的具体数值及开关状况。

    操作人员通过操作控制台上的各个按钮以及旋钮,将控制信号输入主机,然后通过PLC,再控制各继电器的通断、阀门的开度大小等,驱动各执行机构,并通过实时反馈回来的信息,做到精确控制。

    由于采用计算机控制,可以自动记录采样时刻的各参量数值,并存储在计算机中,做到有据可查。

    矩形隧道施工是国外在20世纪90年代开发应用的隧道新技术,由于其断面利用率高、施工成本低,该项技术有十分广阔的应用前景。在城市建设规划和设计越来越着眼于地下空间开发利用的今天,矩形断面的地下结构的技术特点也愈加受到青睐,因此开发和研究矩形顶管机和矩形盾构也将有着更重要的意义。

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