泥水平衡机械顶管顶力计算.doc

泥水平衡机械顶管施工方案 泥水平衡机械顶管施工工艺流程 ? ? 1、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，决定采用具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机。 其基本原理是主轴偏心回转运动而破碎的泥水平衡顶管机，其刀盘的正面，开口比较大，便于大块的卵石等能进入顶管机内，刀盘正面上下两个泥土和石块的进口，其开口的面积约占顶管机全断面的15%～20%。 刀盘由设在主轴左右两侧的电动机驱动。电动机是通过行星减速器带动小齿轮，然后再带动设在中心的大齿轮。大齿轮与主轴及轧辊联接成一体。主轴的左端安装有刀盘。这样，只要刀盘驱动电机转动，刀盘也就转动，同时轧辊也转动。在掘进机工作时，刀盘在一边旋转切削土砂的同时还一边作偏心运动把石块轧碎。被轧碎的石块只有比泥土仓内与泥水仓联接的间隙小才能进入掘进机的泥水仓，然后从排泥管中被排出。 另外，由于刀盘运动过程中，泥土仓和泥水仓中的间隙也不断地由最小变到最大这样循环变化着，因此，它除了有轧碎小块石头的功能以外还始终能保证进水泵的泥水能通过此间隙到达泥土仓中，从而保证了掘进机不仅在砂土中，即使在粘土中也能正常工作。 ?一般情况下，刀盘每分钟旋转4～5转，每当刀盘旋转一圈时，偏心的轧碎动作达20～23次。由于本机有以上这些特殊的构造，因此它的破碎能力是所有具有破碎功能的掘进机中最大的，破碎的最大粒径可达掘进机口径的40%～45%之间，破碎的卵石强度可达200Mpa。 本掘进机的优点是： 特点： ?A、顶管机、主千斤顶、泥水循环系统和泥水分离装置（DESANDMAN）成套化。 ??B、带锥形破碎机的条幅刀盘，能破碎小于外径30%，一轴强度196Mpa（2000 kg/cm2）的砾石。 C、该机能适用各种土壤条件，如粘质土、砂土、砂砾混合卵石土和软岩上。 D、使用安装在轨道上的主顶油缸。一次顶进长度超过100m。 E、该机由一人在地面遥控操纵即可。 F、可在控制台上进行电视监测及方向控制，精度高。带有ISEKI专利的RSG双光靶方向控制系统，有经验的操作人员可以将方向误差控制在10mm之内！ ?G、使用主千斤顶不间断便可单独顶进一节管子。 ?H、泥水分离装置DESANDMAN是一种密封性好，操作灵活的分离系统，且能节省安装空间。 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。偏心破碎泥水平衡顶管掘进机是根据含水量较高的沙砾土而专门设计的。因此特别适应本工地基顶管的施工。 2、平面布置、井内布置及管内布置 2.1在工作井范围内实行全封闭隔离施工并布置以下必要的设施，地面指挥监测中心、办公室、仓库、配电间、冷作间等。布局要合理，环境整洁、卫生，并有专职人员进行管理。? 2.2现场布置、设备进场时采用50t履带吊 2.3管道顶进时，起吊设备采用跨距为14m的龙门行车（起重能力为30t），行车导轨与顶管中心线应平行铺设，并与管中心左右对称。 2.4井内布置 ??工作井井内布置主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯等。 ??? ??? 3、出土方案 ??? 泥水平衡式顶管的出土采用全自动的泥水输送方式，被挖掘的土通过在机舱内的搅拌和泥水形成泥浆，然后由泥浆泵抽出，高速排土。在沉井上部砌2只沉淀池。沉淀的余土外运需按文明施工要求和渣土处理办法，运到永久堆土点，不得污染沿途道路环境。 4、顶管受力计算 4.1顶力计算 推力的计算：（以Φ1200mm计算） ???F=F1十F2 其中F—总推力 ?Fl一迎面阻力??? F2—顶进阻力 ?F1＝PS＝P×π×D2/4? (D—管外径1.2m? P—控制土压力) ??? P＝K0×γ×H0 式中 K0——静止土压力系数，一般取0.55 H0——地面至掘进机中心的厚度，取最大值 ?P＝0.55×1.9×7＝7.315t/m2 F1＝PS＝P×π×D2/4=7.315×3.14×1.22/4＝8.27t ? F2＝πD×f×L 式中f——管外表面平均（根据顶进距离平均淤泥土）综合摩阻力，取0.8t/m2 ?D—管外径 L—顶距， F2＝3.14×1.2×0.8×300＝904t。 因此，总推力F=8.27+904＝912.27t。根据总推力、工作井所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。工作井设计允许承受的最大顶力为1000t，管材轴向允许推力950t，主顶油缸选用4台(或2台，根据现场实际情况定)300t(3000KN)级油缸。每只油缸顶力控制在250t以下，这可以通过油泵压力来控制，千斤顶总推力1000t。因此我们无需增加额外的顶进系统即可满足要求。 ? 4.2后背的计算 后背在顶力作用下，产生压缩，压缩方向与顶力