CN102889428B - 顶管施工后管道中心线偏差的非开挖纠正方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种顶管施工后管道中心线偏差的非开挖纠正方法及设备，所述设备包括前壳体、后壳体及升降调节装置，且前壳体及后壳体均为筒状物；前壳体的前端与待纠偏的偏差管道连接，前壳体的后端开设有支撑豁口；后壳体的前端设有突出端面之外的固定架台，后壳体的后端与待续接的纠偏管道连接，且后壳体通过将固定架台伸入支撑豁口上而与前壳体连接；升降调节装置的底部置于前壳体内，顶部则与伸入支撑豁口的固定架台相连接。本发明还提供一种应用上述中心线偏差纠正设备的顶管施工方法。上述方案提供的设备及方法，能够在不开挖的条件下解决管道中心线相对于设计中心线出现偏差的问题，且该方案机械设计简单、成本低、耗费资源少。

Description

顶管施工后管道中心线偏差的非开挖纠正方法及设备

技术领域

本发明涉及市政工程的顶管施工技术领域，尤其涉及一种对顶管施工后出现的中心线偏差进行纠正的设备及应用该纠正设备的方法。

背景技术

顶管施工中由于管道土质不均匀，作用于管周壁的土压力不平衡，管头承受的阻力不均、管壁与土壤间摩擦力不均、千斤顶作用点的微小误差、工具管或刃脚加工的误差、管节外形尺寸、设备安装精度、以及顶管操作过程中产生顶管施工的误差等种种因素都会造成管道顶进中的偏差，因此顶管施工必须本着勤测、勤挖、勤顶、勤纠的原则，发现偏差及时采取正确的方法纠偏，以确保工程质量和进度。

目前在人工顶管施工的过程中，当中线位置发生偏差时，一般采用挖土纠偏和支顶纠偏的方法，在管道一侧不挖或留土坎，而另一侧进行超挖，使管子中线缓缓向超挖的一侧移动，从而使管线复位，但是这种做法往往效果不佳。

另一方面，一旦在管道顶进结束后发现管道高程偏差，现有作法是采用开挖重新铺管处理偏差；当条件不允许地面开挖时，因管道的铺设达不到设计及使用要求，是很棘手的工程问题。另外，直接开挖的方法费时费力，环境影响以及其他的负面影响也不容易解决。目前解决这种偏差的方法还有反向顶进钢套管的技术，其具体是采用更大口径的顶管反向顶进，套住旧管，然后进行纠偏。然而，现有的这种做法在管材使用上浪费过多，且难于操作、安全系数也不高，因而整体可用性较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种顶管施工后管道中心线偏差的非开挖纠正方法及设备，以解决现有技术中的中心线偏差处理所存在的上述问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种顶管施工后管道中心线偏差的非开挖纠正设备，包括前壳体、后壳体及升降调节装置，且所述前壳体及后壳体均为筒状物；所述前壳体的前端与待纠偏的偏差管道连接，所述前壳体的后端开设有支撑豁口；所述后壳体的前端设有突出端面之外的固定架台，所述后壳体的后端与待续接的纠偏管道连接，且所述后壳体通过将所述固定架台伸入所述支撑豁口上而与所述前壳体连接；所述升降调节装置的底部置于所述前壳体内，顶部则与伸入所述支撑豁口的所述固定架台相抵接。

上述实施例中，所述前壳体的筒壁根据待纠偏管道偏差方向开设有取土口。

上述实施例中，所述升降调节装置为千斤顶。

上述实施例中，所述支撑豁口为矩形豁口。

上述实施例中，所述固定架台为三角架台。

上述实施例中，所述前壳体和后壳体的筒壁拐角处均设有加强筋板。

本发明的实施例还提出一种应用上述管道中心线偏差纠正设备的方法，其用于对中心线偏差超出允许误差的管道进行纠正，并包括以下步骤：

S1.使所述前壳体与待纠正的偏差管道密结合，并使所述取土口朝向与待纠偏管的偏差方向相关；

S2.将所述后壳体的固定架台伸入所述前壳体的支撑豁口内，并将所述升降调节装置固定支撑在所述固定架台下方；

S3.根据预先测量好的中心线偏差，计算所述偏差管道与设定管道之间的中心线间距；

S4.使用所述升降调节装置顶开所述固定架台，进而调整所述升降调节装置的高度，使得后壳体后续接的纠偏管道中心线在所述允许误差的范围内。

上述实施例中，所述步骤S4之后还包括以下步骤：

S5.根据待纠偏管道铺设的分节设计，使用工作坑内的顶管油缸通过所述前壳体及壳体与油缸间、管径与偏差管道相同的管道将所述偏差管道顶出；

S6.通过所述取土口从所述前壳体的筒壁外侧开挖并取出土方；

S7.将所述与偏差管道相同的管径的管道接入所述后壳体，使用所述顶管油缸重新顶进。

上述实施例中，所述步骤S4与S5之间还包括：

在所述与后壳体连接的工作坑内纠偏管道的下方两侧设置导向轨道，使所述管道在顶进过程中按设置好的方向进入土中。

上述实施例中，所述步骤S7之后还包括：

在将所述纠偏管道顶进至所述待纠偏管道所在的土层时，对所述纠偏管道外由所述步骤S6所形成的土层空隙进行填砂、注浆处理。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案提供的管道中心线偏差的非开挖纠正方法及设备，能够在不开挖的条件下解决管道中心线高程相对于设计中心线出现偏差的问题，且该方案机械设计简单、成本低、耗费资源少、技术要求不高，因而可用性强；利用该方案施工后的管道中心线偏移误差能够保证在设计允许误差范围内，从而满足设计的排水量要求。

附图说明

图1为本发明的管道中心线偏差的非开挖纠正设备实施例侧视图；

图2为图1所示实施例中前壳体的后视图；

图3为应用本发明管道中心线偏差的非开挖纠正设备实施例的顶管施工方法示意图；

图4为应用本发明管道中心线偏差的非开挖纠正设备实施例的顶管施工方法的修复效果示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1-图2所示，其分别为本发明的管道中心线偏差的非开挖纠正设备实施例侧视图以及其中前壳体的后视图。需要说明的是，图1所示为针对管道中心线偏高的纠偏处理设备，而中心线偏低、偏左、偏右的处理设备则与该图所示的结构类似，此处不再赘述。本实施例的管道中心线偏差的非开挖纠正设备，包括前壳体11、后壳体12及升降调节装置13，且前壳体11及后壳体12均为筒状物。其中，前壳体11的前端用于与待纠偏的偏差管道(未示出)连接，前壳体11的后端则开设有支撑豁口14(如图2所示)；后壳体12的前端设有突出于端面之外的固定架台15，后壳体12的后端则用于与待续接的纠偏管道(未示出)连接，且后壳体12通过将固定架台15伸入前述支撑豁口14上而与前壳体11连接。最后，升降调节装置13的底部置于前壳体11内，顶部则与伸入支撑豁口14的固定架台15相连接。

接续如图1和图2所示，在一个实施例中，前壳体11的筒壁还开设有取土口16(其用途将在下文的施工实施例中详述)。进一步，在一个实施例中，上述的升降调节装置13可以是千斤顶，或是其他任何可调节高度的固定装置。另外，在一个实施例中，上述的支撑豁口14为矩形豁口，固定架台15则为三角架台，本领域技术人员可知这二者的实施例并不仅限于此，而是可以采用任意适当的形状及结构设计。如图1所示，在前壳体11和后壳体12的筒壁拐角处还设有加强筋板17。

基于以上实施例提供的管道中心线偏差的非开挖纠正设备，下文将描述一种应用该管道中心线偏差的非开挖纠正设备的施工方案，其用于对中心线偏差超出允许误差的管道进行纠偏，并具体包括以下步骤：

S1.使前壳体与待纠偏的偏差管道紧密结合，并使取土口朝向与偏差管道偏差方向相关；

S2.将后壳体的固定架台伸入前壳体的支撑豁口内，并将升降调节装置固定支撑在固定架台下方；

S3.根据预先测量好的中心线偏差，计算偏差管道与设定管道之间的中心线间距；

S4.使用升降调节装置顶开固定架台，进而调整升降调节装置的高度，使得待纠偏的偏差管道与待续接的纠偏管道之间的中心线间距与计算的中心线间距相差在允许误差的范围内。

S5.根据偏差管道铺设的分节设计，使用工作坑内的顶管油缸通过前壳体将偏差管道顶出；

S6.通过取土口从前壳体的筒壁外开挖并取出土方；

S7.将纠偏管道接入后壳体，使用顶管油缸重新顶进。

在一个实施例中，上述步骤S4与S5之间还包括：所述与后壳体连接的工作坑内纠偏管道的下方两侧设置导向轨道，使所述管道在顶进过程中按设置好的方向进入土中。

在一个实施例中，上述步骤S7之后还包括：在将纠偏管道顶进至偏差管道所在的土层时，对纠偏管道外由步骤S6所形成的土层空隙进行填砂、注浆处理；然后再针对前壳体的后端与后壳体的前端之间高度相差的部分进行填砂、注浆处理。

下面将结合图3对上述应用管道中心线偏差纠正设备的施工方案加以进一步详述，该方法详细可包括以下七个部分。

一、施工准备

该部分又具体包括以下内容：

(1)临建设施与施工用水用电的安装；

(2)测量交桩、测量放线及复测；

(3)地下管线的物探、调查、坑探工作；

(4)先期进场的施工机械的安装与调试；

(5)顶管顶进全程由测量控制顶管管节，确保中心轴线偏差在允许范围内。

二、工作坑开挖与支护

顶管工作坑304、接收坑301进行开挖与支护；工作坑和接收坑周围设置栏杆，工作坑和接收坑的大小、深度和位置结合现场的道路交通及实际情况而定。

三、铺设导轨与后靠背安放

工作坑304开挖完毕后进行导轨305、313的铺设与后靠背312的安放，具体导轨305、313的规格与后靠背312的承载力由实际情况计算得出。

四、管道中心线偏差的非开挖纠正设备的安装

本发明管道中心线偏差的非开挖纠正设备302的安装过程简单，具体而言(可结合参考前文设备实施例图1-图2以及方法实施例步骤S1-S4)包括以下工序。首先将前壳体与待纠偏的偏差管道306紧密结合，使取土口朝向与偏差管道偏差方向相关；紧接着将后壳体的三角架台放入前壳体的矩形豁口内；然后根据事先测量好的中心线偏差，计算已铺设管与设定管道中心线间的垂直距离，并使用千斤顶顶开三角架台，进而调整千斤顶高度，使得两管中心线间距与计算距离相同或在可允许误差内。

在未顶进之前，采用导轨305对前壳体加以支撑。或者可以先用推进油缸311通过前壳体把待纠偏的偏差管道306顶出一小段，使得前壳体通过土层压力固定，然后重复上述前壳体和后壳体的设备连接过程；这样可以解决两管同时顶进时的前壳体支撑问题。

整个安装过程中，要求测量准确，必要时要进行多次测量，待数值稳定贴近设定值时之后方可进行下一步固定处理，并且在安装过程中要注意千斤顶的承受能力等问题，并且进行不定时测量，来校正新铺设管道310的中心线与设计中心线的偏差。

五、纠正处理过程

顶管采用分段式的顶进方法，根据原有偏差管道铺设的分节，将原偏差管道一段一段的顶出；然后通过吊车、运输车等把顶出的偏差管道运送至后壳体的后方，变为纠偏管道；管内人工开挖土方，由取土口取出；最后接入纠偏管道，重新顶进。如此循环，直至形成新的符合设计标准的排水管道。以DN800的管为例，待纠偏的偏差管道为内径800mm的混凝土管节，采用DN800的顶管进行顶进，采用工作坑内千斤顶为动力设备，通过吹沙或者注入粘稠泥浆以及快速注浆进行沉降控制，轴线控制采用设备内千斤顶、监测管片、顶管头共同控制，预计达到中心线偏差小于40mm。

在顶进过程中，可以预置导向轨道305。在管道开始顶进前在管道306的下方设置导向轨道；在管道开始顶进时，前三节管道的顶进是关健，如果前三节管道顺利地进入，那么后面的就可以按前面的空间进入。为保证管道的顺利进入，可以在管道的两侧设置两道轨道，使管道在顶进过程中按设置好的方向进入土中。同时，在管道的顶进过程中，如果要在管道的外壁进行打蜡以减少前进阻力，则应尽量使管道两侧所喷涂的润滑剂相同，从而保证两侧的阻力相同，使管道顺利顶进。也可以运用其他方法从不同的角度进行顶进过程中的偏差的预防。

六、排土过程

在顶进过程中，由于纠偏管道310与待纠偏的偏差管道306的中心线不在一条水平线上，两管有上下偏差，因此会产生新的土方。这时，可以利用前壳体筒壁上开设的取土口308(可结合参考图2所示的取土口16)，由工人进入管道进行人工挖除土方307，然后由运输设备运出管道。因为目前条件的不完善，因此采用人工运输的方法，由工作人员通过小推车等工具，把土方307运出管道。在排土的过程中应该注意工作人员的安全问题，不得违规违章操作，运出的泥土可与泥水混合，用于下一步注浆。

七、注浆过程

由于两管的中心线偏差，在铺入纠偏管道310后，纠偏管道310管壁外会留下空隙，为了保持地层的稳定性与管道铺设的安全性，需要进行填砂、注浆处理。本实施例中可采用吹砂(如图3的吹砂层303所示)的方法，填补土层空隙，然后再主要针对后壳体前端与前壳体后端的高度相差部分进行注浆(如图3的注浆位置309所示)，注浆的方式可直接采用现有普通顶管的注浆方法。

最后，上述实施例中心线偏差的非开挖纠正设备的工作前提是待纠偏的偏差管道能够被顶管顶动或者在注入润滑浆之后能够进行顶进。综上所述，在该前提下，本发明的实施例能够达到如下效果：

(1)其能够在不开挖的条件下解决管道中心线相对于设计中心线出现偏差(包括偏高、偏低、偏左、偏右)的问题；

(2)其结构设计简单，成本低，安全性高，耗费资源少，技术要求不高；

(3)其施工后的管道中心线偏移误差在设计允许误差范围内，能够满足设计排水量要求；

(4)管道重新铺设偏差风险小，纠偏管道过流能力强；

图4为应用本发明管道中心线偏差的非开挖纠正设备实施例的顶管施工的修复效果示意图，其以DN800mm、中心线偏差为100mm的排水管道为例示出利用本发明管道中心线偏差纠正设备实施例加以纠偏后的管道与原有中心线偏差管道的位置比较。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种顶管施工后管道中心线偏差的非开挖纠正设备，其特征在于，包括前壳体、后壳体及升降调节装置，且所述前壳体及后壳体均为筒状物；所述前壳体的前端与待纠偏的偏差管道连接，所述前壳体的后端开设有支撑豁口；所述后壳体的前端设有突出端面之外的固定架台，所述后壳体的后端与待续接的纠偏管道连接，且所述后壳体通过将所述固定架台伸入所述支撑豁口上而与所述前壳体连接；所述升降调节装置的底部置于所述前壳体内，顶部则与伸入所述支撑豁口的所述固定架台相抵接；

其中，所述前壳体的筒壁下方开设有取土口；

其中，所述升降调节装置为千斤顶。

2.如权利要求1所述的顶管施工后管道中心线偏差的非开挖纠正设备，其特征在于，所述支撑豁口为矩形豁口。

3.如权利要求2所述的顶管施工后管道中心线偏差的非开挖纠正设备，其特征在于，所述固定架台为三角架台。

4.如权利要求3所述的顶管施工后管道中心线偏差的非开挖纠正设备，其特征在于，所述前壳体和后壳体的筒壁拐角处均设有加强筋板。

5.一种应用权利要求1-4任一项所述管道中心线偏差的非开挖纠正设备的方法，用于对中心线偏差超出允许误差的管道进行纠正，其特征在于，包括以下步骤：

S1.使所述前壳体与待纠正的偏差管道密结合，并使所述取土口朝向与待纠偏管的偏差方向相关；

S2.将所述后壳体的固定架台伸入所述前壳体的支撑豁口内，并将所述升降调节装置固定支撑在所述固定架台下方；

S3.根据预先测量好的中心线偏差，计算所述偏差管道与设定管道之间的中心线间距；

S4.使用所述升降调节装置顶开所述固定架台，进而调整所述升降调节装置的高度，使得后壳体后续接的纠偏管道中心线在所述允许误差的范围内；

S5.根据偏差管道铺设的分节设计，使用工作坑内的顶管油缸通过所述前壳体及壳体与油缸间、管径与偏差管道相同的纠偏管道将所述偏差管道顶出；

S6.通过所述取土口从所述前壳体的筒壁外侧开挖并取出土方；

S7.将所述与偏差管道相同的管径的纠偏管道接入所述后壳体，使用所述顶管油缸顶进。

6.如权利要求5所述应用管道中心线偏差的非开挖纠正设备的方法，其特征在于，所述步骤S4与S5之间还包括：

在所述后壳体连接的工作坑内纠偏管道的下方两侧设置导向轨道,使所述管道在顶进过程中按设置好的方向进入土中。

7.如权利要求5所述应用管道中心线偏差的非开挖纠正设备的方法，其特征在于，所述步骤S7之后还包括：

在将所述纠偏管道顶进至所述偏差管道所在的土层时，对所述纠偏管道外壁由所述步骤S6所形成的土层空隙进行填砂、注浆处理；然后再针对所述前壳体的后端与所述后壳体的前端之间相差的部分进行填砂、注浆处理。