非开挖螺旋顶管机建议书-海力德

CSTT非开挖技术2020-10-21 08:22:20

一、市场分析

随着我国经济和建设事业的飞速发展,城镇排水系统建设尤其重要,目前污水管网的铺设均采用微型盾构(顶管机),但该设备局限于800以上管径的施工,其仅能满足污水主管的铺设,支流管道在2010以前采用的是传统的开挖铺设,2010年开始尝试利用水平定向钻机进行800以下管径的管道铺设,但由于该设备的铺设轨迹按抛物线的轨迹进行,因此,铺设好的管道因日积月累的污泥沉淀导致管道底部管道不断变窄甚至堵塞,造成污水无法排出,因此实现管道“自流”的方式更是遥不可及,如何有效解决800以下管径的施工是快速提升城镇排污、排水系统建设的重中之重。

我公司研究的导向、螺旋排泥、管道铺设的施工方法以及开发的螺旋顶管掘进机是属于小管径钢性或半钢性管道施工,其涉及一种对管道进行导向、锥形或半球形或平面旋转掘进、螺旋排泥、钢性及半钢性管道跟随顶进铺设的新型非开挖施工方法及设备,其可广泛应用于污水管道、雨污分流管道及热力管道的套管等钢性或半钢性管道的非开挖铺设。

实现新的施工工艺,尤其是对800以下管道的铺设,操作更简单,性能更可靠。


二、产品项目背景

非开挖螺旋顶管机,以其自身技术优势和广阔的市场前景在未来逐渐成为一个新兴的产业。

随着经济的发展和人们生活水平的提高,工业化和城市化进程的加快,各类地下管线工程已经成为推进这一进程或遏制这一进程的重要基础性工程之一。国际对地下管线工程的投入都和对建筑业、交通业的投入一样,给与了充分的的重视。此外,由于城市污水具有排放量大、排放地点集中、污染物的种类复杂等特点,如分散处理、统一收集等,但此举无论是人力、物力、财力都耗资重大,不仅不合理且处理效果差,因此早在21世纪初期一些发达国家便开始针对城市污水都采取集中处理的方法。我国城市污水处理设施的建设比较缓慢,逢雨必涝的事经常发生,对人民人身和财产安全造成重大威胁,直接、间接经济损失重大。治理城市内涝被国务院提高到了政治工程,20139月国务院印发《关于加强城市基础设施建设的意见》(以下简称《意见》)。并在意见中提到了:第一,要加强城市供水、污水、雨水、燃气、供热、通信等各类地下管网建设和改造。到2015年,建设完成污水管网7.3万公里。第二,加强城市排水防涝防洪设施建设,解决城市积水内涝问题。到2015年,重要防洪城市达到国家规定的防洪标准。用10年左右时间建成较完善的城市排水防涝、防洪工程体系。第三,加强城市污水和生活垃圾处理设施建设。

要解决城市内涝问题就必须先解决管道堵塞和雨污分流的问题。由于雨水污染轻,经过分流后,可以直接排入城市内河,可以减轻污水处理成本。雨水经过自然沉淀,既可作为天然的景观用水,也可作为供给喷洒道路的城市市政用水,因此雨水经过净化、缓冲流入河流,可以提高地表水的使用效益。同时,让污水排入污水管网,并通过污水处理厂处理,实现污水再生回用。雨污分流后能加快污水收集率,提高污水处理率,还能降低污水处理成本,这也是雨污分流的一大益处。

为了改善人居环境、增强城市综合承载能力、提高城市运行效率、稳步推进新型城镇化、确保2020年全面建成小康社会,城市基础设施是城市正常运行和健康发展的物质基础,因此对供水、污水、雨水、燃气、供热、通信等各类地下管网进行建设、改造。开展城市地下综合管道试点,用3年左右的时间,在全国36个大中城市全面启动地下综合管道试点工程

三、产品市场前景

小管径污水管是属于大口径污水总管的支管,占污水管网的60%-70%,现有的小管径污水管非开挖的施工方法主要采用水平定向钻牵引PE管进行施工(仅适用于土层),由于水平导向钻的非开挖管道牵引采用预扩孔工艺,扩孔直径为托管的(PE管)直径的1.2-1.5倍,预扩管需逐级回扩,土壤的软硬变化造成预扩管难以形成设计要求的排水坡度,再加上管道为柔性的PE管,拖管施工后的管道悬浮在扩孔的上部,随着时间的推移泥浆水分的散失及使用中污水的荷载,造成管道(PE)下沉,使得整个管道的坡度达不到污水自流的要求,由于整个管道的弯曲变形和下沉作用,管道形成堵塞,污水不能及时排放,另外,泥水平衡及土压平衡顶进机构,由于内部结构的限制,无法在小管径管道的施工中使用,为了克服现有技术的缺点,我公司通过多年的研发生产的螺旋顶管掘进机其施工速度快,效率高,管道铺设位置准确,能够在施工中做到土压的平衡,能满足管道施工规范要求的导向、螺旋排泥、管道顶进铺设要求。由于导向钻杆的铺设位置产生偏差小,掘进机构所产生的泥土通过钻杆上的螺旋机构利用管道内腔向外及时排出,管道在液压顶进机构的作用下,紧随着掘进头后面进行铺设作业,通过掘进头的顶进和回转有效协调,保证了土压力的平衡,达到速度快、效率高,施工速度正常情况下都能保证在30m-50m/12H的状态。

2015年,建设完成污水管网7.3万公里。第二,加强城市排水防涝防洪设施建设,解决城市积水内涝问题。到2015年,重要防洪城市达到国家规定的防洪标准。用10年左右时间建成较完善的城市排水防涝、防洪工程体系。第三,加强城市污水和生活垃圾处理设施建设。


要解决城市内涝问题就必须先解决管道堵塞和雨污分流的问题。由于雨水污染轻,经过分流后,可以直接排入城市内河,可以减轻污水处理成本。雨水经过自然沉淀,既可作为天然的景观用水,也可作为供给喷洒道路的城市市政用水,因此雨水经过净化、缓冲流入河流,可以提高地表水的使用效益。同时,让污水排入污水管网,并通过污水处理厂处理,实现污水再生回用。雨污分流后能加快污水收集率,提高污水处理率,还能降低污水处理成本,这也是雨污分流的一大益处。

为了改善人居环境、增强城市综合承载能力、提高城市运行效率、稳步推进新型城镇化、确保2020年全面建成小康社会,城市基础设施是城市正常运行和健康发展的物质基础,因此对供水、污水、雨水、燃气、供热、通信等各类地下管网进行建设、改造。开展城市地下综合管道试点,用3年左右的时间,在全国36个大中城市全面启动地下综合管道试点工程


四、产品主要应用范围

随着我国经济和建设事业的飞速发展,城镇排水系统建设尤其重要,以前铺设φ800以下管道多用水平定钻机,但铺设管道水平直线度不够,带有弧度,靠近井口的管道高,而两井中间的管道低,经过一段时间后,污泥沉淀,将管道中间堵实,造成污水无法排出,此施工方法严禁使用;此外普通顶管机因φ800以下管道直径太小,施工人员无法进入机头处理相关工作,无人愿做。我公司开发螺旋顶管掘进机是实现新的施工工艺,尤其是对因φ800以下管道的铺设,操作更简单,性能更可靠,水平直线度±50mm

螺旋顶管机主要适用于城镇小管径φ300mm、φ400mm、φ500mm、φ600mm、水泥管组、PVC管道(厚壁),尤其适用于污水管道雨污分流管道及热力管道的套管等钢性或半钢性管道的非开挖铺设。该设备体积小,适用于城镇巷道狭小地带,可在最小直径2000mm的圆形工作井内工作,接收井并能够与市政管道观察井共用。

普通机头适用于淤泥、粉砂、软粘土地质施工。

选装带切削功能机头适用于硬质粘土、全风化岩地质施工。

产品主要参数:

1、 机坑设备外形尺寸:1965×1650×1020mm和3300*1700*1020

2、 导向扭距:6500N.m

3、 导向转速:38r/min

4、 主顶油缸推力:80T×2

5、 主顶油缸行程:650mm×2或选装1250mm×2

6、 排泥掘进扭距:10000N.m

7、 排泥掘进转速:23r/min

8、 掘进机头规格:φ300、φ400、φ500、φ600

9、 顶进速度:40~70mm/min

10、水平直线度误差:±50mm

五、施工规范

开工前准备:

先根据设计要求开挖工作井,并保证工作井内净空直径不小于φ2000mm,将基坑设备(重约2.3T)吊入工作井内,调整基坑设备四个的水平调整丝杆,用精纬仪、水平仪检测基坑设备导轨水平,调整好坡度;再将两个前调整丝杆调出前端顶住稳井壁,然后在基坑设备后靠背与井壁之际间浇灌混凝土填实,保证施工过程能承受200T以上后座力,再将基坑设备与泵站油管接上,试运行主顶往复运动和动力箱主轴旋转方向。

打导向:

先将探棒装入导向钻头探棒仓并标定好参数或安装激光导向钻头,在导向钻杆的公接头上安装O型圈(67X3.55),再将导向钻杆与导向钻头公母对连上,用10.9级内六角螺钉(M20X25)拧紧锁定。操作主顶油缸控制阀,将动力箱用卡板固定在油缸后面一个卡槽位,然后在动力箱上主轴上安装O型圈(67X3.55),将导向钻杆与主轴公母对接,在动力箱后水接头接上注浆管。操作旋转控制阀,导向钻头旋转起来,操作顶进油缸控制阀,导向钻头开始旋转顶进,启动泥浆,向导向孔注入泥浆,通过无线导向仪或激光指导,将导向钻杆顶进油缸行程油650mm,阀回中位,将动力箱卡板拔出,操纵油缸控制阀,动力箱不动,油缸退回,再卡板将动力箱加固定在油缸前端卡槽位,操纵两个控制阀导向钻杆又旋转顶进油缸行程650mm。然后阀回中位,关闭注浆泵,操纵油缸控制阀将动力箱固定在油缸后卡槽位,装入一根新的导向并用高强度内六角螺钉拧紧锁定,如上一根导向钻杆操作。随着一根根导向钻杆顶进,经过无线导向仪或激光指导,控制导向钻头钻进的深度和方向,在设定地点钻好一个导向孔,同时导向钻头在接收井伸出,将其拆下,即导向打完。

ƒ顶入排泥管:

将动力箱退回到油缸后卡槽位,并卡板固定,在动力箱前端安装顶排泥管座,通过8M12X45六角螺栓固定,在导向钻杆的母接头位置装入排泥管过渡接头,用10.9级内六角螺钉M20X25拧紧锁定。将排泥管通过锥牙与过渡接头连接上,操作油缸控制阀,动力箱前移,将排泥管进入顶排泥管座,随油缸前移,排泥管顶进导向孔,且在接收井排泥管过渡接头露出,将其拆下,此工序完成。

安装螺旋排泥钻杆:

在动力箱的主轴上安装螺旋钻杆过渡接头,用高强度内六角螺钉M14X20拧紧锁定,然后将螺旋排泥钻杆与其过渡接头对接,用高强度内六角螺钉M14X20拧紧锁定,操作油缸控制阀,将螺旋转排泥钻杆前端顶进排泥管内,一条条顶进,最后螺旋排泥 钻杆在接受井从排泥管伸出来,此时螺旋排泥钻杆已安装完毕,要求每条螺旋排泥钻杆对接处用高强度内六角螺钉M14X20拧紧锁定。

⑤装入顶进掘进机头:

先接上掘进机头马达上压力油管和泄油管及水管和注浆管,将螺旋排泥钻杆与掘进机头主轴公母接头对接,用高强度内六角螺钉M14X20拧紧锁定。在动力箱前端拆下顶排泥管座,安装上顶水泥管座,然后操作油缸阀,将顶水泥管座顶入机头支承处,随着机头前移,机头前端对接管与排泥管对接,用抱箍将排泥管尾端与机头前端对接管抱住,用四个高强度内六角螺钉M16X70拧紧锁定。操作旋转阀,螺旋排泥钻杆旋转起来,操作油缸阀,机头前移顶入泥土中,螺旋排泥钻杆将掘进机头切削下泥土逐步向接收井排出,随着机头顶进,此工序完成。

⑥顶入水泥管:

将水泥管前端止口套入机头尾端,操作油缸阀,将顶排泥管座顶入水泥管尾端止口后,操作阀,监控基坑设备上旋转压力和顶进压力,控制顶进速度,在顶入第二条水泥,管启动水泵,向排泥管注入水,在顶入第三条水泥管,启动注浆泵,向机头外壳和水泥管外壳注入泥浆,随着水泥管一条条顶进至接收井的排泥管、螺旋排泥钻杆一条条拆下,最后掘进机头在接收井顶出,拆下掘进机头,运走接收井泥土,该工程完成。

五、施工规范

开工前准备:

先根据设计要求开挖工作井,并保证工作井内净空直径不小于φ2000mm,将基坑设备(重约2.3T)吊入工作井内,调整基坑设备四个的水平调整丝杆,用精纬仪、水平仪检测基坑设备导轨水平,调整好坡度;再将两个前调整丝杆调出前端顶住稳井壁,然后在基坑设备后靠背与井壁之际间浇灌混凝土填实,保证施工过程能承受200T以上后座力,再将基坑设备与泵站油管接上,试运行主顶往复运动和动力箱主轴旋转方向。

打导向:

先将探棒装入导向钻头探棒仓并标定好参数或安装激光导向钻头,在导向钻杆的公接头上安装O型圈(67X3.55),再将导向钻杆与导向钻头公母对连上,用10.9级内六角螺钉(M20X25)拧紧锁定。操作主顶油缸控制阀,将动力箱用卡板固定在油缸后面一个卡槽位,然后在动力箱上主轴上安装O型圈(67X3.55),将导向钻杆与主轴公母对接,在动力箱后水接头接上注浆管。操作旋转控制阀,导向钻头旋转起来,操作顶进油缸控制阀,导向钻头开始旋转顶进,启动泥浆,向导向孔注入泥浆,通过无线导向仪或激光指导,将导向钻杆顶进油缸行程油650mm,阀回中位,将动力箱卡板拔出,操纵油缸控制阀,动力箱不动,油缸退回,再卡板将动力箱加固定在油缸前端卡槽位,操纵两个控制阀导向钻杆又旋转顶进油缸行程650mm。然后阀回中位,关闭注浆泵,操纵油缸控制阀将动力箱固定在油缸后卡槽位,装入一根新的导向并用高强度内六角螺钉拧紧锁定,如上一根导向钻杆操作。随着一根根导向钻杆顶进,经过无线导向仪或激光指导,控制导向钻头钻进的深度和方向,在设定地点钻好一个导向孔,同时导向钻头在接收井伸出,将其拆下,即导向打完。

ƒ顶入排泥管:

将动力箱退回到油缸后卡槽位,并卡板固定,在动力箱前端安装顶排泥管座,通过8M12X45六角螺栓固定,在导向钻杆的母接头位置装入排泥管过渡接头,用10.9级内六角螺钉M20X25拧紧锁定。将排泥管通过锥牙与过渡接头连接上,操作油缸控制阀,动力箱前移,将排泥管进入顶排泥管座,随油缸前移,排泥管顶进导向孔,且在接收井排泥管过渡接头露出,将其拆下,此工序完成。

安装螺旋排泥钻杆:

在动力箱的主轴上安装螺旋钻杆过渡接头,用高强度内六角螺钉M14X20拧紧锁定,然后将螺旋排泥钻杆与其过渡接头对接,用高强度内六角螺钉M14X20拧紧锁定,操作油缸控制阀,将螺旋转排泥钻杆前端顶进排泥管内,一条条顶进,最后螺旋排泥 钻杆在接受井从排泥管伸出来,此时螺旋排泥钻杆已安装完毕,要求每条螺旋排泥钻杆对接处用高强度内六角螺钉M14X20拧紧锁定。

⑤装入顶进掘进机头:

先接上掘进机头马达上压力油管和泄油管及水管和注浆管,将螺旋排泥钻杆与掘进机头主轴公母接头对接,用高强度内六角螺钉M14X20拧紧锁定。在动力箱前端拆下顶排泥管座,安装上顶水泥管座,然后操作油缸阀,将顶水泥管座顶入机头支承处,随着机头前移,机头前端对接管与排泥管对接,用抱箍将排泥管尾端与机头前端对接管抱住,用四个高强度内六角螺钉M16X70拧紧锁定。操作旋转阀,螺旋排泥钻杆旋转起来,操作油缸阀,机头前移顶入泥土中,螺旋排泥钻杆将掘进机头切削下泥土逐步向接收井排出,随着机头顶进,此工序完成。

⑥顶入水泥管:

将水泥管前端止口套入机头尾端,操作油缸阀,将顶排泥管座顶入水泥管尾端止口后,操作阀,监控基坑设备上旋转压力和顶进压力,控制顶进速度,在顶入第二条水泥,管启动水泵,向排泥管注入水,在顶入第三条水泥管,启动注浆泵,向机头外壳和水泥管外壳注入泥浆,随着水泥管一条条顶进至接收井的排泥管、螺旋排泥钻杆一条条拆下,最后掘进机头在接收井顶出,拆下掘进机头,运走接收井泥土,该工程完成。

六、施工现场图片

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