上海過江倒虹管泥水平衡頂管施工技術
1 工程概況
本工程為上海市***倒虹管工程，沿線共設有兩座豎井，即一座工作井及一座接收井。其中工作井位於浦東耀華支路三渣攪拌站內，西靠黃浦江，東接耀華支路，接收井位於浦西龍華機場附近，西靠豐溪路，東臨黃浦江，南北分別與石化公司及電力公司相鄰，見圖1。
圖1 合流二期1.1標倒虹管工程總平面、剖面圖
隧道部分為兩條長度均為610m的平行頂管隧道，隧道坡度均為i=0.162%，兩條隧道中心間距為5m，隧道頂最大覆土約24.8m。
頂管機將穿越寬510m的黃浦江，江中段隧道頂最小覆土約7.5m。
圓隧道首次採用隧道股份設計、製造的適用於各種軟土地質的φ2660mm泥水平衡式頂管機頂進施工，頂管主頂機械總頂力為10000kn。
圓隧道結構全部採用"f"型預製鋼筋混凝土管節，其外徑2640mm，內徑2200mm，每節長度為3000mm，相鄰兩管節間由特製接頭承插連線，接縫防水採用由氯丁橡膠製成的齒形橡膠圈，襯墊材料為多層膠合板。
本工程範圍內的土層及各地層土質物理力學指標，見表1。
地層土質物理力學指標表1
2 泥水平衡頂管系統
泥水加壓平衡頂管工法的特徵是在機械掘削式頂管前部的刀盤附近安裝隔板，形成泥水壓力倉，將加壓的泥水送入泥水壓力倉，使開挖面穩定，刀盤切削下來的土砂以泥水形式被輸送到地面。
泥水平衡頂管系統主要由頂管機、泥水輸送、泥水處理及頂進管理四個系統組成。
(1) 泥水平衡頂管機
① 泥水加壓平衡頂管機主機
·工作原理：
工具管在正常作業前，刀盤與殼體外圈接觸，刀排與刀盤盤體接觸，泥水倉處於密閉狀態，以延緩泥水壓力洩漏。同時在泥水旁路切換大迴圈時，使泥水壓力的波動對開挖面的擾動降到最小，待泥水倉中壓力穩定後，啟動中心軸動力幫浦站帶動中心軸及刀架向前運動，使刀架與刀盤分離，在兩者之間形成四條70mm的進土間隙，並由中心軸及刀架的繼續伸出帶動刀盤盤體的運動，使之與殼體保持一定距離，此時機頭即處於待工作狀態，啟動刀盤驅動電機，通過第一級減速(105k行星齒輪減速機)，其輸出軸上的小齒輪帶動中心軸上的大齒輪(即第二級減速i=131/17)最終帶動刀盤及刀架，以1.5rpm轉動(可正反轉)切削土體，見圖2。
圖2 頂管機主機示意圖
·主要技術引數：
a.外形尺寸：直徑(外徑)2660mm，長度4240~4300mm。
b.刀盤：最大扭矩277knm，轉速1.
516rpm，驅動電機功率22kw×2，最大移動量40mm。 c.中心軸：
最大移動量110mm，油缸最大壓力32mpa，最大平衡力2050kn，最大平衡土壓範圍0-368.9kn/m2。
d.糾偏裝置：千斤頂數量8臺，最大工作壓力32mpa，單台最大推力900kw，糾偏行程60mm，糾偏角度±1.8°。
②頂進裝置
頂進裝置分主頂進裝置及中繼頂進裝置兩部分。主頂進裝置的主要功能是完成管節的頂進，其由底座、油缸組、頂進頭、v形頂塊、鋼後靠及液壓動力幫浦站等組成；中繼頂進裝置主要是為中繼接力頂進所用。
(2) 泥水處理
泥水處理系統主要由粘土溶解槽、調整槽、剩餘槽、清水槽、泥水分離旋流器和沉砂池等組成，起處理泥水(由盾構開挖面排出)和製造新鮮泥水的作用。
泥水處理採用一次沉澱的方法，沉澱後的泥水送入調整槽，調整粘度、密度後重新利用。
江中設定一台潛水幫浦引水入清水槽，清水槽內設潛水幫浦一台，用於向調整槽內加註清水，調整槽內設攪拌裝置，調整後泥水通過p1(ph)幫浦送入頂管機內使用，粘土溶解槽內攪拌濃泥漿，加入調整粘度、密度。粘度控制在25s左右，密度在1.2g/mm3左右，並且根據實際情況再作調整,見圖3。
圖3 泥水處理簡圖
(3) 泥水輸送
泥漿輸送系統是由一根6″送泥管、一根6″排泥管、送泥幫浦和排泥幫浦等部分組成。經處理後的泥水由調
整槽通過p1-1幫浦或ph幫浦由地面送至井下，頂管內排出的高密度泥水，經安裝在地面和隧道內的接力幫浦送回至地面泥漿沉澱池，見圖4。
圖4 泥水輸送系統流程圖
泥水輸送系統啟動時，先開啟vp閥，啟動pi幫浦，開啟v3、v5閥，再逐個啟動p2、p3、pe幫浦。系統啟動數分鐘後，當送排泥水壓力和流量趨於穩定，送泥水壓力和切口壓力基本相同時，才可操作到"頂進狀態"。
進入"頂進狀態"時，開啟機頭閥，開啟v1、v2閥，關閉v3閥。泥水輸送系統可逐漸達到泥水平衡，調整送泥水壓和排泥流量，使推進過程中一直保持泥水平衡，若在推進過程中，切口水壓值偏高設定值，操作人員應採取措施，使之恢復正常。若切口水壓繼續偏差達限值，應立即切換到"旁路狀態"。
如果切口水壓的偏離原因是泥水管道堵塞引起的，就應操作至"逆洗狀態"，對堵塞管道進行沖洗。管道暢通後，應先轉換到"旁路狀態"，最後才轉換到"頂進狀態"。
頂進結束後，應將"頂進狀態"切換到"旁路狀態"，待泥水平衡後，再切換到"停止狀態"。
(4) 頂進管理系統
頂進管理系統由頂管機主機及泥水輸送兩大系統組成。該系統能在電腦中反映出施工過程中的切口水壓、送排泥流量、送排泥密度、主頂速度、主頂行程、刀盤油壓和頂管的平面、高程、轉角等一系列施工引數。
頂進過程中，**控制室操作人員通過此管理系統反映的各類施工引數及時作相應調整。
3 泥水平衡頂管主要施工引數的設定與調整
(1)切口水壓設定
泥水平衡頂管頂進時，開挖面不斷被刀頭切削，此時泥膜被刀頭切削並將泥水壓力傳遞給土體，由於刀頭的介入使傳遞給土體的外力增加，因此開挖面處於動態平衡之中。切口水壓的上、下限值設定可根據常用土體力學計算公式計算得到。
實際頂進過程中的切口水壓是根據切口水壓設計設定值、實時的土砂量和幹砂量積算值等重要引數設定。其中切口水壓設計設定值可根據近10～50m掘進過程中較佳的設定值回歸所得，見圖5。
圖5 50~100m設定切口水壓與理論計算關係圖
(2) 頂進速度
頂進速度的控制過程中，應注意以下幾點：
① 主頂啟動時，必須檢查千斤頂是否靠足，開始頂進和結束頂進之前速度不宜過快。每節頂進開始時，應逐步提高頂進速度，防止啟動速度過大。
② 在利用中繼間(一級或多級)作接力頂進時，必須確保后級中繼間及主頂所用千斤頂充分均勻受力，避免頂管機後退造成切口水壓劇降，從而影響開挖面的穩定。待前級中繼間順利頂進到位後依次將后級中繼間及主頂頂進到位。
③ 一節頂進過程中，頂進速度值應盡量保持恆定，減少波動，保證切口水壓穩定和送、排泥管的暢通。
④ 頂進速度的快慢必須滿足每節潤滑泥漿注漿量的要求，保證潤滑泥漿系統始終處於良好工作狀態。
根據實際施工經驗，正常頂進條件下，頂進速度應設定為2 5~3.5cm/min；如正面遇到障礙物或地基加固土，頂進速度應低於1cm/min。
(3) 泥水質量控制
① 密度
泥水的密度是乙個主要控制指標。泥水密度比重不宜過高或過低，過高將影響泥水的輸送能力，過低將破壞開挖的穩定。實際施工和室內實驗結果表明，適用於本工程的泥水密度範圍應在1.
12~1.20g/mm3。下限為1.
12g/mm3，而上限需根據頂管機中心軸所能承受的最大扭矩來定。
② 粘度
泥水的粘度是另乙個主要控制指標。從土顆粒的懸浮性要求而言，要求泥水的粘度越高越好，根據泥水處理系統的自造漿能力，隨著頂進節數的增加，泥漿越來越濃，粘度也呈直線上公升，而粘度的增加並非說明泥漿的質量越來越高，因此，泥水粘度的範圍應在20~25s，考慮到粘度的調整有乙個過程，應在泥漿粘度為22s時(調整槽粘度)，即可逐漸新增cmc，新增量的多少視粘度下降的趨勢而定。
③ 析水量
析水量是泥水管理中的一項綜合指標。泥水的析水量應小於5%，降低土顆粒和提高泥漿的粘度，是保證析水量合格的主要手段。
本工程採用的指導配比見表2、表3。
單位：kg指導配比表2
單位：kg指導配比表3
泥水監控是乙個使用→小調整→使用→大調整→使用的無限迴圈過程，是乙個動態變化過程。檢查配比是否合理的標準是地面沉降量，沉降量得到控制後就要注意泥水指標的變化趨勢，使之穩定在某一區域內。
(4) 逆洗時的壓力控制
逆洗是頂進過程中較為常用的防止和消除排泥管吸口堵塞的方法。
在逆洗過程中，由於土倉或頂管機內的排泥管處於堵塞狀態，因此逆洗時應提高排泥流量，但不能降低切口水壓，整個逆洗過程必須密切注意開挖面穩定情況。推進、逆洗和旁路三狀態切換時的切口水壓控制偏差值為：±0.
02mpa。
(5) 開挖面穩定的判斷方法
開挖面穩定是泥水平衡頂管頂進施工中最重要的管理專案之一，它直接影響著頂管施工質量。控制每節掘削量是開挖面穩定的必要保證。
① 掘削量的控制
根據地質情況進行理論掘削量計算：
w=v×(1-n)×r
w：理論掘削量(m3/ring)
v：砂性土在頂管機斷面內所佔的體積(m3)
n：砂性土的孔隙度(%)
r：砂性土的密度
實際掘削量w′：
w′：實際掘削量(m3/ring)
rs：土的比重
q1：排泥流量(m3/min)
p1：排泥密度(kg/m3)
q0：送泥流量(m3/min)
p0：送泥密度(kg/m3)
t：掘削時間(min)
實際掘削量直接顯示在計算機螢幕上，它較真實的反映實際掘削過程中的掘削量。
實際掘削量w′(乾砂量)與偏差流量δq的關係：
偏差流量δq瞬時計算式：
δq=q1-(a·vs+q0)
δq：偏差流量(m3/min)
泥水平衡頂管施工專項方案
江門市棠下汙水處理廠 首期 工程之江沙示範園北園區及天沙河西片區汙水管道專案 江沙示範園北園區 汙水主管 泥水平衡頂管專項施工方案 編制審核 審批編制單位 編制日期 第一章編制依據 1.1本工程的招投標 工程施工合同及設計檔案等有關檔案 1.1.1 本工程的招投標 工程施工合同及設計檔案等有關檔案 ...
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一 施工前期準備 組織工程技術人員熟悉設計圖紙，進行圖紙會審 技術交底以及對施工人員進行相關培訓。施工前，首先對設計院提供的控制點進行複測，根據測定的控制點，結合工地現場實際具體要求，進行控制點的加密，同時對水準點實行閉合和引測，嚴格執行測量規範要求，保證精度要求。經複測驗後確保控制點無誤後，進行放...
倒虹管頂管施工組織設計
0 130 0 170橫過東風路段倒虹管頂管 施工組織設計 方案 工程名稱 廣州市東濠湧分洪道 文德路渠箱工程 工程地點 小北路 東風路口 倉邊路口 目錄一 工程概況02 1 工程概況 2 場地工程地質概況 3 施工方案選擇 4 工程特點 二 施工部署04 1 施工順序 2 施工總進度計畫 3 施工...