矩形顶管设备的开发和应用

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13A是它的外形,图13B是它的液压动力源,图
13C是它排出的土。
首先,在顶管机的相应部位都设有图14所示
的注泥孔。比如,顶管机出现左高右低的向右侧
翻现象时,就向顶管机右侧底部的注泥孔适当地 注些泥,顶管机右侧立马抬高。因为土砂泵泵出 的泥几乎是不流动的,如图13所示,所以它有良 好的支撑效果,不仅能纠正侧翻,而且也可用来 纠正其他偏差。有人曾用混凝土泵打土,试图解 决侧翻现象,遗憾的是因为混凝土泵打出的土流
三、继续不断地创新
我公司在矩形顶管设备制造中迈出
了坚实的第一步之后,并未停滞不前, 而是根据客户的要求和从为客户尽量提 供便利出发,与2011年下半年开发成功 了拼装式多刀盘矩形顶管机,如图4所 示。
拼装式多刀盘矩形顶管机
拼装式多刀盘矩形顶管机的特点是该机 前后壳体均可以分拆成上下两半运输,到现
“广州第一顶”施工现场
据介绍,地铁六号线东湖站Ⅱ号出入口过街通道 ,毗邻珠江和东湖,地下水异常丰富,且地面下有近 10米厚的粉细砂层,如果采用矿山法暗挖过东湖路, 施工安全风险极高,甚至无法按工期完成施工;同时 ,东湖路作为市区主干道,与连接珠江南北的海印桥 相连,上下桥的车流量非常大,如果采用明挖法施工 ,需对东湖路实行交通疏解,从海印桥、内环路急速 而下的车辆很难在短时间迅速减速,很可能造成严重 的交通事故;另外,东湖路下的给水、排水、电力、 通信等众多管线,如果采用明挖工法,对周边居民的 生活也会造成一定影响。 该机型的矩形顶管机成功做到了最大断面做到了 外包尺寸为4.2m×6.9m,施工时最深覆土深度达 13m。
构造和刀盘布置。刀盘构造:主要由主切削刀、
中心刀、贝壳刀、滚刀组成。特别大的孤石由滚 刀破碎,刀盘的每个开口都不大,通过开口进入 的石块都能被螺旋输送机排出。刀盘后设有搅拌 棒。刀盘布置: 6 个刀盘 3 个前伸, 3 个后缩。施 工时发现在该地质条件下,全断面土压力显示特 别灵敏、准确,而隔膜式压力表的反应则迟钝。
62m的矩形管道组成。顶通以后把其中三条之
间的两个隔墙在局部地方打通,变成一个地下
商场,另一条是作为机动车通道。
该工程的难点有四方面。一是地面车 流量多;二是该管到处于上下夹击:上有 一条 4.2m × 2.5m 的箱涵,与管顶净距仅 630mm ,下有地铁联络通道,与管底净 距 2200mm ;三是所顶管子左右净距仅 500mm ;四是多在中粗砂中顶进。这无 论是对设备还是对施工都是一个巨大的挑 战。该施工实例的成功在世界上也是独一 无二的。
场以后在用螺栓进行拼装。一可解决大断面
矩形顶管机运输过程的超高限制问题,二可 减小拼装吊车的吨位。
桂城商业开发地下通道
该机型的矩形顶管有两个成功的工程实例 。第一个工程实例是在广东佛山《桂城商业开
发地下通道》工程。图 5 所示的就是《桂城商
业开发地下通道》工程。它由4条外包
4.9m × 6.9m 断 面 、 左 右 净 距 500mm 、 长
下图是一款2200mm×2200mm的正方形顶管机,中
间设有一个大刀盘,四个角上是偏心多轴的仿形刀盘,所
有刀盘都开动时,整个断面没有盲区。
我公司与上海隧道股份有限公司共同开发成 功的0.5m行星齿轮传动的正方形顶管试验机,分 别是它的外形图,它切削完了厚200mm的C35砼
实验块所成形的孔,它刀盘运行的轨迹图和由大
海、江苏、广东、浙江、山东和内蒙古等地,
其中部分业绩请参见表1。
在矩形顶管设备的研发中,我公司并不是一味
地仿造国内、外产品,而是走以完全自主创新为
主,以借鉴为辅的研发之路。如果有客户参与的
就和我们的客户一起共同申请专利。到目前为止
,仅与矩形顶管机有的专利就有10项之多,其中 发明专利1项,见表2。除此之外,还有用于配套 的套筒式土砂泵专利多项。
大小刀盘组合形式的矩形顶管机
该方案由中间的一个大刀盘,并且前伸,四个角 上各有一个小刀盘,并且均后缩,这种有交叉又有重叠 的刀盘组合形式构成一个矩形顶管机的挖掘面。与偏心 多轴矩形刀盘相比较,圆形刀盘组合虽有8%左右的盲 区,但由于对切削下来土的搅拌较充分,使盲区的不良 影响表现不明显。且刀盘在切削过程中,对高程和左右 偏差影响很小。设有两台螺旋输送机排土。 为了能准确地测得全断面的土压力,我们在每台 纠偏油缸尾部设置了一个特殊的测定土压力的装置,能 显示出顶管机全断面的土压力。
矩形顶管设备 的开发和应用
扬州广鑫重型设备有限公司 总工程师 余彬泉
2014年6月
一、前言

我公司对我国矩形顶管设备的研发、推广
和应用已经做出了很大的贡献,并且,始终是
一个潮流的引领者。自2008年到2014年5月,
我公司共计生产了大小各种规格的矩形顶管机
14台(套),产值1.68亿元,施工项目遍及上
小不等的多台行星齿轮传动的正方形刀盘组成的
矩形顶管机方案图。在该方案中,刀盘在切削过
程中也没有盲区。
土砂泵和它的液压动力源
土砂泵排土
在矩形顶管施工中一般来讲,矩形顶管在均
一的土质中是不容易产生侧翻(即左右高低不一
样)现像,但是,一旦产生侧翻现象是很难纠正
的。然而,我公司已获多项专利(专利号 200720067906.;200820059282.; 201220472450)的套筒式土砂泵就可以轻松地 纠正矩形顶管的各种偏差,其中也包括侧翻。图
南京施工的准确进动
广州第一顶的施工现场
上海张江地铁站的施工现场
上海张江地铁站吊管节现场
上海张江地铁站下管节现场
浙江湖州施工现场的井下顶管机安装
上海中山医院地下过街通道顶进中
上海中山医院地下过街通道
谢谢大家!
动性好,解决不了侧翻问题。
四、结束语
技术创新是无止境的,技术的活力和魅力就 在于创新。因此,我公司衷心的希望业界的朋友 们要善于学习、勇于创新、敢于实践,让从中国 制造迈向中国创造的路从我们每一个人的脚下开
始。我公司也将一如既往,与我们的客户一起,
将做出更优异的成绩,争取明年在青岛举行的下
一届展会上再Biblioteka Baidu大家作汇报。
2008年7月,该机的在上海10号线新江湾城站 5、7号出入口施工时,各项指标均符合设计要求,从 而一炮打响。图2是施工照片:A为地面吊装,B为井 下拼装,C准确进洞。至此,我公司在矩形顶管机的 设计、制造上迈出了坚实的第一步。
后来,该机型于2008年11月和2009年1月两次在 南京施工和2009年7月在广州施工均获得成功,并造成 了巨大的的影响。这标志着该机型的矩形顶管机已经走 出上海,在适应不同地区土质中取得了成功。尤其是广 州地铁2号线东湖路站Ⅱ号出入口过街通道顶管工程的 施工实例,在南方造成了轰动效应,它被誉为广州第一 顶,在各媒体广为传播。以下是其中一篇报导的摘录。 大洋网8月3日报道 广州首次采用的顶管施工法, 被誉为“广州第一顶”的地铁六号线东湖站Ⅱ号出入口 过街通道顶管工程,历时两个月的艰苦挖掘穿越东湖路 后,于7月31日上午成功到达接收井,创造了目前国内 矩形顶管法施工建设地下通道的最大断面纪录。
第二个工程实例是在内蒙古包头
市阿尔丁大街(内蒙古科技大学)
地下通道4.3×6.5m的矩形顶管建 设工程。该工程最大的难点是在没
有地下水的砂卵石地质中顶进,顶
管机采用土压平衡模式。
没有地下水的砂卵石地质
顶管机的刀盘构造和刀盘布置
从地质样洞的状况看,卵石含量达70%以上。
图7是专门针对该地质状况所设计的顶管机的刀盘
施工中该机螺旋输送机排出的部分石块,大的长 达240mm~320mm。
A是基坑主顶,它由200t等推力油缸14台组成,B是工作
坑中在顶进的管子,C是在顶进中的管道内的情景。
以上两种多刀盘矩形顶管机都有一个共同的缺陷:即或大或 小都存在一定比例的盲区,不能做到全断面切削,这就限制了 它的应用范围,不利于推广。后来又开发了多款全断面切削的 矩形顶管机。
国内矩形顶管的骄人业绩已引起了国外同行 们浓厚的兴趣,先后已有多批客人到我公司和我
们客户的工地参观、学习。回国后,他们有的正
在规划,有的则正准备实施。如新加坡首条矩形 顶管工程已完成设计,现已进入招标准备阶段。
二、坚实的第一步 我公司对矩形顶管机的研发始于2006年, 起初主要是收集有关资料,并作分析、研究。到 了2007年,上海的地铁建设已进入快车道,到年 底地铁运营将达240km。但是,地铁车站建设确 因交通、拆迁遇到了瓶颈。此前,一是上海隧道 股份有限公司已研制成了一台矩形顶管机,数量 不够;二是施工时,那台矩形顶管机易上漂。此 时,上海嘉晟建设工程有限公司看到了市场前景 ,愿意投资矩形顶管设备。并希望与上海隧道股 份浦东有限公司合作,开拓矩形顶管市场。我公 司作为设备供应商,大胆提出了大小刀盘组合形 式的如图1所示的多刀盘矩形顶管机方案。
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