顶管土压平衡技术.pptVIP

第三组 主 讲：陈 茂 制作人：王建明 发言人：王建明 资 料：张伟强 土压平衡式顶管机是利用安装在顶管机最前面的全断面切削刀盘，将正面土体切削下来进入刀盘后面的贮留密封舱内，并使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少顶管推进对地层土体的扰动，从而控制地表沉降，在出土时由安装在密封舱下部的螺旋运输机向排土口连续的将土渣排出。 土压平衡式顶管属封闭式顶管，顶管推进时其前端刀盘旋转掘削地层，掘削下来的土体涌入土舱。当掘削土体充满土舱时，由于顶管的推进作用，致使掘削土体对开挖面加压。当该加压压力与掘削地层的土压水压相等，随后若能维持螺旋输送机的排土量与刀盘的掘土量相等，把这种稳定的出土状态称为开挖面平衡。要想维持排土量与掘土量相等，掘削土必须具备一定的流塑性和抗渗性。有些地层的掘削土仅靠自身的流塑性和抗渗性，即可满足开挖面稳定的要求。此外，多数地层土体的流塑性和抗渗性无法满足稳定开挖面的要求，为此需加入提高流塑性和抗渗性的添加材，实现稳定开挖面的目的。 3.1土压顶管开挖面稳定的必要条件： 1 泥土压必须可以对抗面上地层的土压和水压； 2 必须可以利用螺旋输送机等排土机构调节排土量； 3 对必须混入添加材的土质而言，注入的添加材必须可使泥土（混入添加材的掘削土）的塑流性和抗渗性提高到满足掘面稳定要求的水准。 3.2开挖面稳定管理 稳定开挖面的管理重点应以泥土压管理，泥土流塑性管理及掘土量管理为中心。另外，开挖面的稳定状态，还应根据地层变形测量，开挖面坍塌探查等施工管理数据综合判断。 土压力大小的控制与以下几个方面有关: 1)顶进速度：如果螺旋输送机输土量不变，顶进速度与土压力成正比。 2)螺旋输送机的排土量：如果推进速度恒定，控制土压力与螺旋输送机的排土量成反比。 3)顶进速度与排土量同时改变，也可以控制土压力在规定的范围内。当推进速度提高时，土压力随之上升，同时也提高了螺旋输送机的排土量。一般来说，土压力应该控制在主动土压力Pa和被动土压里P 之间。 如果地下水压力为Pw，则土压力P按下列条件控制：P + Pw P P + Pw。实际上，在覆土比较深的时候，从P 到P 的变化范围较大，再加上理论计算与实际之间存在误差，所以必须进一步限定控制土压力的范围。一般把土压力设置在静止土压力 P = 20KPA范围内. 四.不同地层开挖面的土体改良方法 由于添加材的作用，土压顶管排出的掘削土体几乎均为含水率高和流动性大的土体。所以必须在施工现场对掘削土体作改良处理，进而作为建设污泥废弃或作再生利用。土体改良方法包括物理方法和化学方法 。 五.土压平衡顶管机的基本构造 5.1系统构成 图4-30为土压平衡式顶管系统概况图。从设备方面看，与稳定开挖面有直接关系的装置有顶进装置，添加材注入装置，搅拌装置以及排土装置四种。只有当这些系统均正常工作时，方可确保开挖面稳定 。 土压平衡式顶管系统概况图： 5.2顶进装置 土压平衡式顶管机的顶进装置主要有刀盘，刀具，支承及传动系统组成。 1 刀盘的主要功能 刀盘具有开挖，稳定开挖面及搅拌渣土的功能。、 1）开挖功能：对开挖面的底层进行开挖，开挖后的渣土顺利通过渣槽，进入土舱； 2）稳定功能：支承开挖面，具有稳定开挖面的功能； 3）搅拌功能：通过搅拌机构对土舱内的渣土进行搅拌，使渣土具有一定的塑性，通过输送机将土输出，并同日奥正控制土舱中的土压力，防止土层崩塌和隆起。 5.3 刀盘形式 1）刀盘的正面形状 （ 1）面板型：面板型刀盘可以防止开挖面过度坍塌，有利于开挖面稳定。有时在面板上设有切口开闭装置可用来调节土砂排出量，也可以在开挖停止时关闭切口，防止切口引起开挖面坍塌。开挖黏土性土时，由于土砂粘在面板表面，常常妨碍刀盘旋转，而且会扰乱开挖面，所以必须予以注意。面板型用于土压平衡式和泥水平衡式顶管。 （2）辐条型：辐条型刀盘可以减轻切削刀的实际荷扭矩；开口率大，颗增大排出开挖土砂的效果；将土腔内土压有效传递给开挖面，而且对前面的道具进行检查或更换较为容易；轮辐的数量由运行特性确定，轮辐不会使土料在土舱出口有不规则的流动；轮缘可做成圆柱形或圆锥形机壳一部分，能将其受里分配至各个轮辐上。他的缺点是轮