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像犀牛一样顶进的“聪明”工法——“Smart犀”工法

发布于:2023-03-07 17:17:07 来自:道路桥梁/隧道工程 [复制转发]

 



日本自20世纪中期大力发展城市基础设施建设,采用顶管法施工下水道等工程已有70多年历史,期间不断对顶管法的施工工艺进行改进革新。

当顶管顶进距离较长时,刀盘磨损和顶进力增大,与砾石和巨石发生点状接触容易导致顶管破损, 泥浓式R. M. S(Replace Multi-form Semi-shield)工法顶管机 是一种主要用于破碎砾石和巨石的泥浓式顶管机,配备有二段式砾石破碎机构,由滚刀(第1道破碎)和圆锥破碎机(第2道破碎)组成。此外,当管道直径1000mm以上时,一些型号的顶管机能够从机身内部进行刀具更换。

近年来,随着竖井施工用地越来越受到限制,减少工程影响的要求越来越高,顶管工程用传统的施工方法已经无法解决这些问题。因此,在R.M.S工法的基础上开发了 “Smart犀”工法 ,并在多个工程中成功取得了优秀的成果。


   


       
小贴士:Smart犀工法名称的由来

         

工法名称方面,过去通常是命名为“〇〇工法”,但本次则是将英文和汉字组合起来,命名为“Smart犀工法”,从而和常规的R. M. S. 工法有所区别。

“Smart”在词典里有 “活泼、聪明” 等意思,希望顶管工程也能如此。而“犀”则是期望顶管机能像作为动物的“犀牛”那样, “健壮、凶猛、机智”,在困难的地质条件下(巨石和岩盘)破除障碍 ,勇往直前。

因此,通过“Smart犀”这个名字,包含了这两层意思,希望能够成为名副其实的“与时俱进的顶管工法”。



工法特征          

         

         

         

         

         

         

         







         
①从小型竖井出发,中大口径(φ800mm以上)泥浓式顶管机常规的始发竖井为宽B=3.2m,长L=6.0m的钢板桩式始发竖井,“Smart犀”始发竖井为           φ2500mm的沉箱式始发竖井           ,因此:          
  • 能从最小φ2500mm的圆形竖井始发
  • 能够维持常规顶管机的掘进能力            
  • 能够破碎大小超过管径的             砾石


?2500mm始发图


②中大口径(φ800mm)在既有构造物中到达(拆解回收式)          
  • 顶管机刀盘经过拆解后,从φ600mm的人孔回收
  • 到达既有人孔后,机内设备被拆解、解体,搬运到始发竖井侧经过φ600mm的人孔回收            
  • 由于没有残留,因此可以反 复利用,经济性较好            
         

拆解回收型顶管机


③既有构造物中到达(在构造物内拆分、解体,从始发竖井处吊出、回收式)          
  • 顶管机的刀盘,在到达侧的既有构造物处回收。顶管机内部搭载比顶管管径小2级左右的顶管对应的顶管机,此顶管机拖回始发侧回收。
  • 顶管机外壳也是分节式的,能够分割回收和再利用。

  • 即使到达部位构造物中没有空间也可以拖到始发侧进行回收,小空间也能进行顶管机回收作业。

牵引回收型顶管机


工程案例          

         

         

         

         

         

         

         







         

某工程中,将φ1350mm的泥浓式顶管机套在φ1650mm的掘进用外壳内,进行φ1650mm顶管的掘进,在顶进长度约140m处(途中有1处曲线)的既有暗渠(宽3.32m×高3.20m)内到达后,将顶管机拖回始发竖井吊起回收。该工程土质砾石率50%左右,最大砾径600mm,同样也是接近难度上限的工况。在将顶管机的机内设备收回φ1650mm的混凝土管内后,顶管机的拖回作业形式根据不同顶进长度而有所不同,但由于本次的顶进长度较短,作业员是通过手拉式千斤顶,将顶管机拖回始发竖井,进行顶管机的回收。

套上外壳后外径1620mm的顶管机(原本是φ1350mm的顶管用)到达既有暗渠后,取走刀盘,将外壳和机内设备分离(外壳循序渐进地在既有构造物内拆解回收),拖回始发竖井。

由于没有外周的摩擦抗力,因此顶管机的拖回作业比较容易。但是,在急曲线和急坡度等特殊条件下,还是需要充分地研究。

顶管机到达情况,在既有构造物(高3.20m)内到达


向始发竖井拖回φ1350mm的顶管机


将顶管机向始发竖井侧牵引完成

         



 “Smart犀”工法经过“试验机制作、试验施工、改良、再度制作试验机”的反复循环,从产生各种想法开始,到完成为止,花了3年的时间,今后将持续大胆地推进技术的演化。


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