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2023-10-09
地下工程施工设备清单
【摘要】：2）土压平衡式矩形顶管机工具式钢管幕的顶进施工采用TH146PMX-1型土压平衡式矩形顶管机，设备的截面尺寸为1 460 mm×1 460 mm，长4.2 m。4）减摩钢板为了防止箱涵顶进时产生背土效应，在工具式钢管幕的外周圈设置了减摩钢板，减摩钢板厚度为8 mm。箱涵顶进时，减摩钢板留在土体内，起到隔离箱涵与土体的作用。图8-21减摩钢板与注浆槽
1）工具式钢管幕
工具式钢管幕（图8-14）的内部空间需满足排土设备、精确测量与导向系统、注浆系统等的空间要求；为便于设备检修，需满足检修人员进出工具式钢管幕的内部空间要求；工具式钢管幕的设计还需考虑构件的运输与安装问题，工具式钢管幕过重不易于吊装、运输。
图8-14 工具式钢管幕
工具式钢管幕截面尺寸的确定，除应满足工具式管幕功能设置的空间需求外，还应考虑工具式钢管幕的顶进效率、工具式钢管幕顶进对周边环境的影响等。工具式钢管幕截面小，需顶进的工具式钢管幕数量较多、工效慢，全断面工具式钢管幕形成周期相对较长，但顶进对周边环境的影响较小；采用大截面工具式钢管幕，需顶进的工具式钢管幕数量相对较少，施工工期相对较短，但顶进时对周边环境的影响较大。
综合工具式钢管幕的功能、空间、运输、安装、顶进效率、对周围环境的影响等因素，采用截面尺寸为1 460 mm×1 460 mm的方形工具式钢管幕。
工具式钢管幕之间的纵向连接采用内法兰螺栓连接，现场操作简单，连接与拆卸方便、效率高，工具式钢管幕回收操作简便。
2）土压平衡式矩形顶管机
工具式钢管幕的顶进施工采用TH146PMX-1型土压平衡式矩形顶管机（图8-15），设备的截面尺寸为1 460 mm×1 460 mm，长4.2 m。
正面切削刀盘采用转动+平动形式的切削刀盘，通过设定刀盘的直径和偏心量来实现全断面切削。在刀盘上部设置钢帽檐，限制了帽檐外侧土体的卸荷变形，实现了对上覆土的微扰动，有效控制了地面沉降。突破了传统的锁口连接和导向，在顶管机上设置侧向液压连接挂钩（图8-16），配合工具式钢管幕上的导向槽来实现钢管幕施工的精确导向控制。在顶管机刀盘上设计可拆卸式周边刀，实现工具式钢管幕间的无间隙顶进。
3）刃口
图8-15 TH146PMX-1型土压平衡式矩形顶管机
图8-16 侧向液压连接挂钩
由于通道顶距既有线铁轨底仅61 cm，基本紧贴既有线铁路道渣层底，已无法采用矩形顶管机进行非开挖施工，而且施工时既有线运营火车不停运，如果施工中对土体扰动过大，造成前方开挖面失稳，会导致铁路轨道下的道渣落入开挖面内，严重时会发生线路下沉甚至坍塌，因此顶进施工风险极大。本工程突破了在紧贴道渣层底下只能采取申请封锁点掏槽埋管的明挖方法，采用刃口顶进、人工进入工具式钢管幕内挖土的方式（图8-17）进行最上排工具式钢管幕的非开挖顶进施工。
对设计的刃口结构进行了有限元分析，满足要求，如图8-18、图8-19所示。
在刃口顶面设置有超前支护帽，可对开挖面起到超前支护作用，超前支护帽的内表面连接刃口内的推进油缸，该推进油缸可带动超前支护帽向前移动。为了减小在紧贴既有线铁路道渣层底开挖时的施工风险，保持开挖面土体稳定，在刃口前部设有超前胸板（图8-20），分开挖面为上下两层，降低了开挖高度，减小了开挖风险，且可用于清除浅层土体内的抛石等障碍物。为了防止火车经过时，上部铁路振动荷载导致开挖面失稳，在刃口正面设置了安全门，在火车经过时，可将安全门关闭。(www.chuimin.cn)
图8-17 刃口内人工开挖
图8-18 应力图（最大值83.4 MPa）
图8-19 位移图（最大值1.4 mm）
图8-20 刃口前部的超前胸板
由于设置有超前支护帽和超前胸板，因此开挖面分成上下两层，上层为超前支护帽和超前胸板之间的土体，下层为超前胸板以下的土体。上层土体的开挖是在顶部超前支护帽的超前支护下实施，下层土体的开挖是在中部超前胸板的支护下实施，而且下层土体的开挖面不超过中部的超前胸板，上层土体的开挖面不超过顶部的超前支护帽，保证上下两层土体的开挖始终在有超前支护的情况下实施，这种断面划小和在有超前支护的条件下实施开挖的方法，极大地降低了开挖风险和对上部土体的扰动。
对于刃口的顶进作业，有两种方式。在土体中顶进作业时，先用刃口内设置的推进油缸将超前支护帽顶入土体内，再分层开挖刃口正面土体，然后再慢速推进矩形顶管机后部的主顶油缸，并同步联动回缩刃口内的推进油缸。在此过程中，根据上部土体监测数据动态调整推进速度、开挖步距、开挖顺序等参数，再按照上述过程循环前进。
在紧贴既有线铁路道渣层底施工时，回缩刃口内的推进油缸，上部道渣存在落下的风险，为此将刃口内的顶进油缸锁定，即刃口上部的超前支护帽成为固定式的超前支护帽。顶进时先慢速推进矩形顶管机后部的主顶油缸，将超前支护帽顶入土体内，再分层开挖刃口正面土体，过程中根据上部土体监测数据动态调整推进速度、开挖步距、开挖顺序等参数，再按照上述过程循环前进。
4）减摩钢板
为了防止箱涵顶进时产生背土效应，在工具式钢管幕的外周圈设置了减摩钢板，减摩钢板厚度为8 mm。箱涵顶进时，减摩钢板留在土体内，起到隔离箱涵与土体的作用。
由于最上排工具式钢管幕的上表面和外侧工具式钢管幕的侧面设置了减摩钢板，顶进工具式钢管幕时，减摩泥浆无法注入最上排工具式钢管幕的上表面和外侧工具式钢管幕的侧面，会影响减摩泥浆套的形成和注浆减摩效果，所以为了减小工具式钢管幕顶进时的背土，在工具式钢管幕注浆孔对应的减摩钢板上增设了斜向注浆槽，减摩浆液可通过注浆槽注入减摩钢板外侧，如图8-21所示。
图8-21 减摩钢板与注浆槽
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