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行业文献

土压式顶管施工

土压式顶管施工概述


土压式顶管施工是机械式顶管施工中的一种。它的主要特征是在顶进过程中,利用土仓 内的压力和螺旋输送机排土来平衡地F水压力和土压力,它排出的土可以是含水量很少的千 土或含水量较多的泥浆。它与泥水式顶管施工相比,最大的特点是排出的土或泥浆一般都不 需要再进行泥水分离等二次处理。它与手掘式及其他形式的顶管施工相比较,又具有适应土 质范围广和不需要采用任何其他辅助施工手段的优点。所以,土压式顶管施工越来越受欢迎。 笔者坚信,随着土砂泵的使用,土压式顶管将会迅速地普及开来。
土压式顶管振进机经常使用的有两种分类方法,第一种是从泥土仓中所充的泥土的类型 来分可以分为泥土式、泥浆式和混和式三种。
其中,泥土式又可分成压力保持式和泥土加压式两种。压力保持式就是使泥土仓内保持 有一定的压力以阻止挖掘面产生塌方或受到压力过高的破坏。泥土加压式就是使泥土仓内的 压力比掘进机所处上层的主动土压力上再加上一个处,以防止挖掘面产生塌方。
'泥浆式是指排出的土中含水量相当大。这种含水量大可能是地下水丰富,也可能是人为 地加入添加剂所造成的。后者大多用于砾石或卵石层。由于砾石或卵石在挖掘过程中,不具 有塑性、流动性和止水性的特征,在加入添加剂以后就使它具有较好的塑性、流动性和止水 性的特征。它与泥水式顶管掘进机的区别在于前者采用的是管道及泵排送扼浆,而后者则是 采用螺旋输送机排土。
混和式则是指以上两种方式都有,具有代表性的是气泡法预管。大家把上述分类列表如表。

土压式顶管分类表

除了以上分类"法以外,土压式顶管掘进

 

土压式顶管分类表

  还可依据掘进机的刀盘形式分为有而板刀盘和无面板刀盘两种。有面板的掘进机土仓内的一定的压力差。而这个压力差的大小是与 土压式顶管攧进机刀盘开口率成反比的,即面板面积越大*即开 口率越小,则压力差也就越大;反之,则相反。
无面板刀盘就不存在上述问题,它的土仓内的土压力就是挖掘面上的土压力。
 
  此外,土压式顶管掘进机还可从有无加泥功能来分为普通土压式和加泥式两种。所谓加 泥式就搓具有改善土质这一功能的一神顶管掘进机》它可以通过设置在振进机刀盘及而板上 的加泥孔,把粘十及;K他添加剂的浆液加到挖掘面上,然后再与切削下来的土一起搅拌,使 原來流动性和塑性比较乾的土变成流动性和塑性都比较好,还可使原来止水性差的土变成止



水性好的土.这样一来,就大大地扩大了土压式顶管机适应土质的范围。
 
  土压式顶管系统可以分为掘进机、排土机构、输土系统、土质改良系统、操纵控制系统 和主顶系统等六大部分。其中,有些已在前面各章节中先容过,且又无多大区别的,在本章 中不再重复,另外一些则结合各种形式的顶管掘进机进行先容。
最后,土压式顶管也和泥水顶管相类似,有能实现土压平衡功能和无土压平衡功能两种。 一般说来,泥土仓内的土可以用机械方式搅拌成具有较好塑性和流动性,同时又具有较好的 lh水件这“三性”的土,其土仓内的土压力就可以比较准确、均匀而较灵敏地反映出来,这 样的顶管掘进机就可以实现土压平衡;反之,则不能实现土压平衡。

在顶管掘进机中,引入了土压平衡这一概念以 后,就使掘进机发生了质的飞跃。
 

从刀盘的机械传动方式来看,土压式顶管掘进机 可有三种形式。
 

  图中1(M-1所示的是中心传动形式。刀盘安装在 主轴上,主轴用轴承和轴承座安装在壳体的中心。驱 动刀盘的可以是单台电动机及减速器,也可以是多台 电动机和减速器,或者采用液压马达驱动。中心传动 方式的优点是传动形式结构简单、可靠、造价低,主 轴密封比较容易解决。缺点是掘进机口径越大,主轴 必须越粗,主轴太粗后使它的加工、联接等会麻烦些。 因此,这种传动方式适宜在中小口径和一部分刀盘转 矩比较小的大口径的预管掘进机中使用。

  图10-1-2中所示的是中间传动形式。它把原来安 装在中心的主轴换成由多根联接梁组成的联接支承架 把动力输出的转盘与刀盘联接成一体,以改变中心传 动时主轴的强度无法满足刀盘转矩要求这一•状况。这 种传动方式可比中心传动传递更大的转矩。但是,它的结构形式比较复杂,密封形式也较复杂/造价较高。它适用于大、中口径中刀盘转矩较大的顶管掘进机中《

  图10-1-3所示的是周边传动形式。结构与中间传动形式基本相同,只不过它动力输出转 盘更大,已贴近壳体。因此,它的优点是传递的转矩最大。缺点是结构更为复杂,造价也十 分昂贵。另外,它还必须把螺旋输送机安装部位提高,才能正常出土。在设计周边传动形式 时,壳体必须要有足够的刚度和强度,这也必须加以注意。
以上三种传动形式都可以采用电动机驱动和液压马达驱动两种动力驱动,究竟这两种传 动哪一种更好些呢?笔者的看法是电动机驱动方式优于液压传动,理由如下。

  1.普通的顶管掘进机口径一般不会超过4. 0m,驱动功率也不会很大,电动机驱动足以
能够胜任。

  2. 电动机驱动效率高、噪声小、体积小、起动方便,机内环境比较好。关键是要处理好 多台电动机先后起动这个不容易解决的难题,选好离合器就可以了 =

  3. 液压传动效率低、噪声大、体积也庞大。机内由于传动效率低而产生的热量大,大量 发热又使液压油易蒸发,污染机内操作环境。因此,级然它有起动方便、可靠的优点也不足以抵消它的缺点。因此,尽置少用液Hi传动的方式来驱动刀盘和摞旋输送机。

顶管传动

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