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泥水平衡頂管施工工法
內(nèi)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(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,對所頂管子周圍的土體擾動比較小。 3. 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(xiàn)的更為突出。所以它適宜于長距離頂管。 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?! 《?、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(nèi)部空間狹小,不允許操作人員進入機頭內(nèi)部工作,而且在機內(nèi)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(zhì)量?! ∪⒐に囋怼 ?. 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(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(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。正常頂進過程,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(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? 泥水平衡控制運用調(diào)節(jié)器和執(zhí)行機構(gòu)(調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速和控制閥開度)與被控制對象構(gòu)成閉環(huán)負反饋。根據(jù)被控參數(shù)的測量值與給定值之間的偏差,PID調(diào)節(jié)規(guī)律,對執(zhí)行機構(gòu)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(diào)節(jié)器控制CV閥開度或PH泵轉(zhuǎn)速,使切口水壓達到設(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,使送泥水壓達到設(shè)定值。? 在掘進狀態(tài),切口水壓調(diào)節(jié)器根據(jù)測得的切口水壓與設(shè)定值進行比較,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(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,一旦轉(zhuǎn)換完成,切口水壓調(diào)節(jié)器屏蔽跟蹤信號,送泥水壓調(diào)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(dǎo)致排泥水流量的變化,這種變化會增加切口水壓調(diào)節(jié)器的泥水平衡控制負擔。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,使排泥水流量達到設(shè)定值。?
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