泥水平衡頂管施工工法

內容簡介

　　一、工法特點　　本工法主要是泥水壓力來平衡地下水壓力，同時它也平衡掘進機所處土層的土壓力。其主要特點有以下幾個方面：　　1. 適用的土質范圍比較廣，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，對所頂管子周圍的土體擾動比較小?！　?. 與其他類型頂管比較，泥水頂管施工時的總推力比較小，尤其是在粘土層變現的更為突出。所以它適宜于長距離頂管?！　?. 工作坑內的作業(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、搬運土方等容易發(fā)生危險的作業(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)不斷地進行的，所以它作業(yè)時的進度比較快?！　?. 泥水平衡頂管施工還具有噪音以及震動都很小等特點?！　《⑦m用范圍　　1. 適用的土質范圍比較廣，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土中施工。　　2. 適用小口徑頂管施工。由于小口徑頂管掘進機內部空間狹小，不允許操作人員進入機頭內部工作，而且在機內工作安全性差，勞動強度高。采用地面遙控操作，不僅可克服上述弊端，而且可提高施工質量?！　∪?、工藝原理　　1. 泥水平衡頂管機工作原理?　　泥水平衡頂管機施工以泥水平衡原理為基本，通過改變泥水倉的送、排泥水量和頂進速度來控制排土量，使泥水倉內的泥水壓力值穩(wěn)定并控制在所設定的范圍之內，從而達到開挖面的穩(wěn)定。?　　2. 泥水平衡功能?　　泥水平衡輸送系統(tǒng)有兩項主要功能，一是通過泥水來平衡頂管機施工時土體和地下水對其產生的壓力，穩(wěn)定開挖面，其二是將刀盤切削下來的土體在泥水倉內進行混合后，將其由經過泥水管路輸送到地面。?　　圖1中右側為泥水平衡頂管機。正常頂進過程，MV1閥、MV2閥打開，MV3閥關閉。泥水由泵經送泥管送入，與進入泥水倉的切削土混合后，通過排泥泵經排泥管送至地面。同時送入的泥水需在泥水倉內建立一定的泥水壓力，此壓力需比頂管機處的土層的地下水壓力高Δp，通常為0.015～0.02MPa。頂管機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γW為清水比重，γ為泥水比重，則有如下關系式：?　　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?　　泥水平衡控制運用調節(jié)器和執(zhí)行機構(調節(jié)水泵轉速和控制閥開度)與被控制對象構成閉環(huán)負反饋。根據被控參數的測量值與給定值之間的偏差，PID調節(jié)規(guī)律，對執(zhí)行機構進行控制，以達到泥水平衡控制目的。?　　在停上掘進狀態(tài)，用切口泥水壓調節(jié)器控制CV閥開度或PH泵轉速，使切口水壓達到設定值。?　　在“旁路”狀態(tài)，切口水壓調節(jié)器根據控制P1泵的轉速，使送泥水壓達到設定值。?　　在掘進狀態(tài)，切口水壓調節(jié)器根據測得的切口水壓與設定值進行比較，如果泥水倉壓力大于設定值，則切口水壓調節(jié)器輸出值降低，P1泵轉速下降，進入泥水倉的送泥水量減少，使泥水倉壓力降低，反之亦然。同時切口水壓調節(jié)器與送泥水壓調節(jié)器的輸出值互為跟蹤，是解決過渡狀態(tài)轉換的擾動，一旦轉換完成，切口水壓調節(jié)器屏蔽跟蹤信號，送泥水壓調節(jié)器僅起信號傳送作用。?　　在掘進狀態(tài)，排泥水密度的變化將導致排泥水流量的變化，這種變化會增加切口水壓調節(jié)器的泥水平衡控制負擔。因此，由排泥水流量調節(jié)器穩(wěn)定排泥水流量，起到間接控制泥水平衡的作用。排泥水流量調節(jié)器控制P2泵的轉速，使排泥水流量達到設定值。?　　

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