浅谈泥水平衡式机械顶管机的比较

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1、浅谈泥水平衡式机械顶管机的比较时间：2009年08月21日　作者：王维升程国亮王俊彬信息来源：非开挖技术　阅读：671次【字体：大中小】本文在广州市市政工程维修处2001年-2004年竣工的十几段顶管工程实例的基础上，从泥水平衡式顶管机构成的角度，就德国海瑞克AVN系列、日本伊势机TCC系列和国产扬州DPN系列等3种类型的泥水平衡式机械顶管机曾出现的问题进行了分析，探讨了泥水平衡式顶管机在应用方面的一些施工理论。一、破碎系统伊势机TCC系列刀盘采用偏心破碎，偏心频率25次／转，破碎效果较好，是全土质型，破碎后颗粒最大粒径φ40mm。扬州DPN系列也是偏心破碎，但该机

2、采用轴固定偏心，偏心频率1次／转。轴偏心使八边形刀盘与圆锥形土压舱形成的空间宽窄有序，破碎正是依靠旋转中这空间的宽窄有序变化来实现的。与前两者不同的是，海瑞克AVN系列未采用偏心破碎，而是仅利用刀盘轴空间的锥形漏斗来破碎，破碎后颗粒较大，最大粒径约φ70mm。三类机中伊势机的破碎效果最好，即使在粘土中顶进也很少因破碎效果不佳而发生泥水管线堵塞；而海瑞克AVN和扬州DPN系列在粘土中顶进，因破碎效果不佳，经常发生泥水管线堵塞，降低了顶进速度。伊势机TCC系列由于偏心结构独特，采用了机械密封。机械密封对再加工（粗磨和精磨）要求比较高，而目前的再加工水平有限，很难接近真实

3、施工工况，所以机械密封部位漏油、进水进砂很难避免。再加工的好则漏油和进水进砂较少，需要再次加工的顶进里程延长，按厂家说明加工1次／公里就是正常情况。同时由于机械密封的问题，伊势机TCC系列的保养较麻烦。二、刀盘结构根据刀盘扭矩可分别计算三套设备机头可切削的土质强度。其中伊势机TCC刀盘扭距最大，海瑞克AVN次之，扬州DPN最小。故扬州机DPN能切削的土质强度最小，这与实际施工情况是符合的。三类设备刀盘刀具质量差别不大，但刀具分布密度不同。海瑞克AVN刀盘刀具分布密度为D600=39.5个／m2、D800=17.2个／m2、D1200=14.3个／m2；扬州DPN刀盘

4、刀具分布频率为D1200=12个／m2、D1350=9.9个／m2；伊势机TCC刀盘上刀具分布密度为D1650=9.6个／m2、D1800=9.1个／m2、D2000=8个／m2。不难看出，刀盘直径越大，刀具分布密度越低。直径相同，三者相比，扬州DPN刀具分布密度最小，所以该类机对小型障碍物的定位破碎能力较差，小型障碍物卡死刀盘的几率较高。三、泥水运输系统1、泥水舱结构²海瑞克AVN泥水舱内共有5条进水管，而伊势机TCC和扬州DPN各有1条（见图1）。即每段开始顶进时，泥水循环总是先无法带出泥土，然后无法正常出水，直至地面被进水击穿。等闷顶10m多后，就可以形成正常

5、泥水循环。这是因为闷顶一段后，一方面泥水舱完全被泥土充填，泥土隔断“短路”，使得进水可以参与泥水舱的搅拌；另一方面长期的进水使得机头周围的原状土流态化，易于被运输。这样形成的泥水循环是不稳定的，容易发生再次堵塞。一方面是因为天然屏障的不稳定和形成环流效果不好，容易再次“短路”；一方面由于泥水舱完全被泥土充填，在排泥口“偶尔”堵塞的时候，无法容纳暂时未排走的泥土，使泥水循环无喘息机会。针对这个问题，可以仿造伊势机TCC泥水舱进行改造(见图2)。其基本原理是隔断进水口和排泥口的“短路”，使得进水在泥水舱形成环流。2、进排泥泵海瑞克AVN的进排泥泵都可以无级调速，从而方便

6、、快速、准确地实现泥水循环的动态平衡，以适应土质、顶进速度和刀盘转速的变化。伊势机TCC和扬州DPN出厂配置的进排泥泵一般是无法无级调速。数段工程实践证明，进排泥泵的无级调速可减少因泥水堵塞、过量进排泥带来的问题（地面凸起凹陷、地面冒水、机头下沉等），有助于顶进施工快速顺利、高质量的完成。给进排泵各自配备一个同等功率的变频器，通过变频器控制进排泥泵，即可实现进排泵的无级调速。工程实践还证明，进排泥泵可以使用国产泵。虽然进口泵质量较好，但国产泵完全可以满足生产需要，且性价比高。选用进排泵时要考虑耐磨性、配备的泥水管线口径（常见4英寸或6英寸）、需要的泥水流量和土质等主

7、要因素，同时要协调搭配好进水泵和排泥泵的功率等参数。一般进排泥泵的额定流量要≥90L／min，进水泵的功率不宜大于22KW，排泥泵的功率最好大于22KW，排泥泵的通过颗粒大些比较好（最好大于7cm）。在没有经验的情况下，安装变频器是一个很好的选择，变频器可根据实际情况无级调速进排泵，使得他们达到较好的匹配。四、纠偏系统1、海瑞克AVN系列海瑞克AVN的纠偏采用电脑控制，具有人机互动和智能自动纠偏两种方式。该机的纠偏动作(纠偏油缸的伸出方位和伸出量)、纠偏反馈（倾斜角、水平角、滚动角、标准激光位置和机头姿态的点状图形显示）都可以在电脑里真实反映（见图3），操作人员