泥水平衡頂管施工工法

內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　一、工法特點(diǎn)　　本工法主要是泥水壓力來平衡地下水壓力，同時(shí)它也平衡掘進(jìn)機(jī)所處土層的土壓力。其主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：　　1. 適用的土質(zhì)范圍比較廣，如在地下水壓力很高以及變化范圍較大的條件下，它也能適用?！　?. 可有效地保持挖掘面的穩(wěn)定，對(duì)所頂管子周圍的土體擾動(dòng)比較小?！　?. 與其他類型頂管比較，泥水頂管施工時(shí)的總推力比較小，尤其是在粘土層變現(xiàn)的更為突出。所以它適宜于長(zhǎng)距離頂管。　　4. 工作坑內(nèi)的作業(yè)環(huán)境比較好，作業(yè)也比較安全。由于它采用泥水管道輸送棄土，不存在吊土、搬運(yùn)土方等容易發(fā)生危險(xiǎn)的作業(yè)。它可以在大氣常壓下作業(yè)，也不存在采用氣壓頂管帶來的各種問題及危及作業(yè)人員健康等問題?！　?. 由于泥水輸送棄土的作業(yè)是連續(xù)不斷地進(jìn)行的，所以它作業(yè)時(shí)的進(jìn)度比較快?！　?. 泥水平衡頂管施工還具有噪音以及震動(dòng)都很小等特點(diǎn)?！　《?、適用范圍　　1. 適用的土質(zhì)范圍比較廣，而且在許多條件下不需要采用輔助施工措施。不適用在巖土及有機(jī)土中施工?！　?. 適用小口徑頂管施工。由于小口徑頂管掘進(jìn)機(jī)內(nèi)部空間狹小，不允許操作人員進(jìn)入機(jī)頭內(nèi)部工作，而且在機(jī)內(nèi)工作安全性差，勞動(dòng)強(qiáng)度高。采用地面遙控操作，不僅可克服上述弊端，而且可提高施工質(zhì)量。　　三、工藝原理　　1. 泥水平衡頂管機(jī)工作原理?　　泥水平衡頂管機(jī)施工以泥水平衡原理為基本，通過改變泥水倉的送、排泥水量和頂進(jìn)速度來控制排土量，使泥水倉內(nèi)的泥水壓力值穩(wěn)定并控制在所設(shè)定的范圍之內(nèi)，從而達(dá)到開挖面的穩(wěn)定。?　　2. 泥水平衡功能?　　泥水平衡輸送系統(tǒng)有兩項(xiàng)主要功能，一是通過泥水來平衡頂管機(jī)施工時(shí)土體和地下水對(duì)其產(chǎn)生的壓力，穩(wěn)定開挖面，其二是將刀盤切削下來的土體在泥水倉內(nèi)進(jìn)行混合后，將其由經(jīng)過泥水管路輸送到地面。?　　圖1中右側(cè)為泥水平衡頂管機(jī)。正常頂進(jìn)過程，MV1閥、MV2閥打開，MV3閥關(guān)閉。泥水由泵經(jīng)送泥管送入，與進(jìn)入泥水倉的切削土混合后，通過排泥泵經(jīng)排泥管送至地面。同時(shí)送入的泥水需在泥水倉內(nèi)建立一定的泥水壓力，此壓力需比頂管機(jī)處的土層的地下水壓力高Δp，通常為0.015～0.02MPa。頂管機(jī)上部的泥水平衡壓力是P3，底部的泥水平衡壓力是P5。如果設(shè)γW為清水比重，γ為泥水比重，則有如下關(guān)系式：?　　P1=γW×h2?　　P2=γW×(h2+Δh)?　　P3=γW×hl?　　P4=γW×(h1+Δh) 　　P5=P4+γ×h=γW×(h1+Δh)+γ×h3　　3. 泥水控制原理?　　泥水平衡控制運(yùn)用調(diào)節(jié)器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速和控制閥開度)與被控制對(duì)象構(gòu)成閉環(huán)負(fù)反饋。根據(jù)被控參數(shù)的測(cè)量值與給定值之間的偏差，PID調(diào)節(jié)規(guī)律，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，以達(dá)到泥水平衡控制目的。?　　在停上掘進(jìn)狀態(tài)，用切口泥水壓調(diào)節(jié)器控制CV閥開度或PH泵轉(zhuǎn)速，使切口水壓達(dá)到設(shè)定值。?　　在“旁路”狀態(tài)，切口水壓調(diào)節(jié)器根據(jù)控制P1泵的轉(zhuǎn)速，使送泥水壓達(dá)到設(shè)定值。?　　在掘進(jìn)狀態(tài)，切口水壓調(diào)節(jié)器根據(jù)測(cè)得的切口水壓與設(shè)定值進(jìn)行比較，如果泥水倉壓力大于設(shè)定值，則切口水壓調(diào)節(jié)器輸出值降低，P1泵轉(zhuǎn)速下降，進(jìn)入泥水倉的送泥水量減少，使泥水倉壓力降低，反之亦然。同時(shí)切口水壓調(diào)節(jié)器與送泥水壓調(diào)節(jié)器的輸出值互為跟蹤，是解決過渡狀態(tài)轉(zhuǎn)換的擾動(dòng)，一旦轉(zhuǎn)換完成，切口水壓調(diào)節(jié)器屏蔽跟蹤信號(hào)，送泥水壓調(diào)節(jié)器僅起信號(hào)傳送作用。?　　在掘進(jìn)狀態(tài)，排泥水密度的變化將導(dǎo)致排泥水流量的變化，這種變化會(huì)增加切口水壓調(diào)節(jié)器的泥水平衡控制負(fù)擔(dān)。因此，由排泥水流量調(diào)節(jié)器穩(wěn)定排泥水流量，起到間接控制泥水平衡的作用。排泥水流量調(diào)節(jié)器控制P2泵的轉(zhuǎn)速，使排泥水流量達(dá)到設(shè)定值。?　　

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