3.3机头选型
本工程由于本工程工期紧,为确保工程质量万无一失,确保绝对工程安全,我公司根据以住施工经验,决定采用TPN2000 型泥水平衡顶管掘进机。
机头壳体内的泥土仓是一个前面大、后面小的喇叭口,安装在壳体泥土仓内的刀座是一个前面小、后面大的旋转锥体,切削刀排成辐条状焊接在该锥体上。本机刀盘由4台22kw电机驱动。动力通过减速器带动小齿轮、再驱动大齿轮旋转,大齿轮通过主轴带动刀盘
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旋转,刀排的正面焊有坚固耐磨的切削刀头,从而构成一个刀盘整体。
前后壳体之间由四组纠偏油缸连接为了防止纠偏过程中前后壳体间的相对偏转较大,后壳体前端设有两个防转舌。
顶管机工作时,刀盘在一边旋转切削泥土的同时,一边作偏心旋转运动把石块轧碎。被轧碎的石块只有比泥土仓与刀盘锥体之间的间隙小时才能进入泥水仓,从排泥管中排出。
进排浆系统是由球阀和并排的两根浆管组成, 两根浆管一路进水,另一路排浆,通过球阀可交替进排浆,防止一路管道由于长时间出浆造成堵塞。
顶管过程中如果顶管机偏离了预定的位臵,可利用纠偏系统进行纠偏。纠偏系统由液压动力源、控制阀和四组油缸组成,工作压力为30.5Mpa纠偏时相邻的两组油缸同时动作,使机头回到正确的轨道。
此机型在现今使用较广,我们有着成功施工经验、技术成熟、可靠,对土层扰动少的特点。因此特别适应本工地基顶管的施工。
3.4顶力计算、最大顶距确定和准备工作
本工程顶管单元长度根据设计图纸的井室位臵、地面运输和开挖工作坑的条件、顶管需要的顶力、后背与管口可能承受的顶力等因素确定单元长度。
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3.4.1顶力的计算
最大推力计算,采用经验公式,按最大顶距160米计算: F=F1+F2
上式中:F—总推力;
F1—端阻力; F2—侧壁摩阻力;
F1=п/4×D×P
式中D—管外径;
P—控制土压力;
P=Ko〃γ〃Ho=0.55×1.9×6=6.27t/㎡ 式中:Ko—静止土压力系数,一般取0.55 Ho—地面至掘进机中心的高度,取值6m γ—土的重量,取1.9t/m3 则F1=п/4×D×P=3.14/4×2.4×6.27=11.82T
F2=πD〃f〃L
式中:f—管外表面综合磨擦阻力,根据地质勘察报告,
取值0.80T/m2
D—管外径 L—顶距
则F2=πD〃f〃L=3.14×2.4×0.8×160=964.61T F=F1+F2 =11.82+964.61=976.43T
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1000×70%=700T
当按最大两个工作井之间最大间距240m计算时, F=F1+F2 =11.82+1446.91=1458.73T
计算结果表明,当一次顶进160m,总顶力976.43T大于设备顶进能力1000T的70%,并且大于工作井后座墙的最大承载力677.7T,大于此规格管材最大许用顶力790T,故应采取增加中继间的方法减小顶力。
中继站油缸安装在顶进管道的中间部位作为接力顶进工具。当顶进阻力(即掘进机所受迎面阻力与顶进管道所受摩擦阻力之和)超过主顶工作站的顶推能力、施工管道或者后座装臵所允许承受的最大荷载,无法一次到达要求的顶进距离时,则需要在施工的管线之间安装中继站进行辅助施工,实行分段逐级顶进。中继站可以分为回收式中继站和丢弃式中继站两种类型。
中继站油缸行程一般较主顶千斤顶短,吨位视中继间在顶进管道中所安装的位臵而定,根据中继站的工作性能,中继站油缸要求布臵均匀,以达到均匀施加顶力的目的。中继站油缸的能力一般不大于1000kN,要求尽可能作到台数多而吨位小,并作周向均匀布臵。 中继站的设计必须满足刚度大、安装方便、在使用中具有水密性,其主体结构有以下部分组成:
? 短行程千斤顶组(冲程一般为15-30cm),千斤顶的规格和性能要求一致。
? 液压、电器、操纵系统。
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? 壳体和千斤顶紧固件、止水密封圈。 中继站油缸的安装应符合下列要求:
? 中继站油缸宜固定在支架上,并与管道中心的垂线对称,其
合力的作用点应在管道中心的垂直线上;
? 当中继站油缸多于一台时,宜取偶数,且其规格宜相同;当
规格不同时,其行程应同步,并应将同规格的中继站油缸对称布臵;
? 中继站油缸的油路应并联,每台中继站油缸应有进油、退油
的控制系统。
? 中继站吊放入工作坑后,应认真检查各项工作部件是否正常,
安装完毕后应进行试顶。
中继站主要由多个顶推油缸、特殊的钢制外壳、前后两个特殊的顶进管道和均压环、密封件等组成,顶推油缸均匀地分布于保护外壳内。
中继站油缸的供油有两种方式:一种是利用主顶油泵通过高压供油管把压力油供到中继站油缸,另一种是在中继站附近安装一台中继站油泵。
第一个中继站一般应安装于顶管机后20~40m,因为它不但要克服地层的摩擦力,还要克服切削刀盘向前顶进的反作用力。中继站的间距一般可设计为100-150m。如果施工中的摩擦阻力比预期的要小,则可以相应加大中继站的间距;相反,则应适当减小其间距。 中继站的结构形状要求和相关规范中规定的管道的管接头相一
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