CN103244126B - 一种防止顶管机和管节后退的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防止顶管机和管节后退的施工方法，所述方法步骤为：在顶管机开始顶进之前，安装固定支座模块、滑阻一体化模块和旋转模块，所述固定支座模块中设有两片连接钢板；所述旋转模块中设有转臂和防滑脱圆形钢板；所述滑阻一体化模块设有滑块和阻挡臂；顶管机或管节的顶进与测量；顶管机或管节的止退。本发明所述的方法无需对现有顶管机或管节进行改造，有效防止顶管机出洞过程中顶管机和各种类型管节的后退，保证顶管机和管节的姿态正常和轴线准确，提高施工效率。

Description

一种防止顶管机和管节后退的施工方法

技术领域

本发明涉及一种地下建筑工程技术领域中的施工方法，具体地，涉及一种防止顶管机和管节后退的施工方法。

背景技术

顶管法与盾构法相比有着施工速度快，经济性强的特点，被广泛地应用于软土地层中小直径隧道的施工。顶管施工时一般是先将顶管机从顶管工作井中顶出，后续管节紧跟在顶管机后逐节接力顶进地下隧道。在顶进时，由安装于工作井的千斤顶推动管节前进，但当安放后续的管节时，随着千斤顶的松开，由于顶管机正面土压力大于顶管机和已顶进管节的周边摩阻力，导致顶管机和已顶进管节常常出现后退现象，从而导致顶管机机头处土体坍塌，造成地面沉降。在新的顶进过程中造成顶管机机头受力不均匀引起偏差，从而导致轴线偏移。更严重时会引起大规模地面沉陷，引发工程事故。如何防止顶管机和管节后退是顶管施工中的难点之一。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利号为201020522343.1，专利公开号为：201818900U，专利名称为：大口径顶管机出洞防偏差装置，该专利自述为：“牛腿止退装置，其中牛腿迎面挡板长30cm，宽20cm，背山连接座的座板330X30cm、背山长30cm，定位连接座为30X30cm。止退装置还可以采用手拉葫芦止退装置，手拉葫芦固定在工作井的前侧井壁上，顶管一次顶进完成以后，先在顶管两侧对称位置各焊接一个拉力环，用手拉葫芦拉紧拉力环将顶管固定后方可将主顶千斤顶缩回。由于大直径顶管所需要的止退力较大，前侧井壁上悬挂手拉葫芦处需做加固处理。”由于该专利中所述牛腿装置及手拉葫芦止退装置均需要对现有管节逐一进行改造，故存在着改造工作量大、施工效率低、可靠度低、浪费材料等缺点。该专利中所述牛腿装置以及手拉葫芦止退装置均较适用于钢制管节的止退，如将该装置应用于钢筋混凝土管节、玻璃钢夹砂管节、塑料管节、预应力钢筒混凝土管节等类型管节的止退，则需要在管节的管壁上再额外设置连接支座，会带来施工工序的增加，从而引起施工效率的降低、可靠度的降低和材料的浪费。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种防止顶管机和管节后退的施工方法，该方法无需对现有顶管机或管节进行改造，即能有效防止顶管机出洞过程中顶管机和各种类型管节的后退，从而保证顶管机和管节的姿态正常和轴线准确，提高施工效率。

为实现本发明的目的，提供一种防止顶管机和管节后退的施工方法，所述方法包括以下步骤：

第一步，在顶管机开始顶进之前，安装固定支座模块、滑阻一体化模块和旋转模块，所述固定支座模块中设有两片连接钢板；所述旋转模块中设有转臂和防滑脱圆形钢板；所述滑阻一体化模块设有滑块和阻挡臂；具体的：

1）在工作井前背井壁混凝土浇筑时，将两个固定支座模块分别安装在管节左右两侧的工作井前背井壁的内侧，且两个固定支座模块的具体位置关于通过管节中心的垂直轴线左右对称。

2）将滑块套在转臂上，推动滑块使其沿转臂滑至转臂靠近防滑脱圆形钢板一端。

3）在转臂上设置有螺栓孔，两片连接钢板上也设置有螺栓孔，将转臂设置螺栓孔的一端放在两片连接钢板的中间，转动转臂使得转臂上螺栓孔的轴线与两片连接钢板上螺栓孔的圆心的连线重合，将与螺栓孔相配合的螺栓插入上述螺栓孔中，并用与螺栓配套的螺母固定螺栓。

第二步,顶管机或管节的顶进与测量：

启动主顶油缸，将顶管机或管节缓慢顶入前方土体，在顶进过程中连续测量顶管机或管节尾部与工作井前背井壁之间的距离，当顶管机或管节顶至顶管机或管节尾部距工作井前背井壁之间的距离到设定的距离时，停止顶进。

第三步，顶管机或管节的止退，具体的：

1）松开管节一侧的液压千斤顶，回缩液压千斤顶的行程，移除设置于管节该侧的顶铁。

2）在滑块与转臂上均设置圆形插销孔，插销与圆形插销孔配合，转动管节一侧的转臂至其轴线平行于管节的轴线，推动滑块在转臂上滑动，在保证滑块上的圆形插销孔与转臂上的圆形插销孔上下对齐的前提下使阻挡臂与顶管机或管节尾部的空隙尽量小，将插销插入滑块与转臂两者的圆形插销孔中使得滑块无法沿转臂滑动。

3）在阻挡臂与顶管机或管节尾部的空隙中设置楔形木块，在管节一侧，将楔形木块自上而下插入阻挡臂与顶管机或管节尾部的空隙中，至楔形木块横截面中较长的直角边所在的侧面与顶管机或管节的尾部接触。

4）对管节的另一侧，依次执行第三步中的1）、2）、3）步骤，至此，整个顶管机或管节的止退完成。

优选的，所述固定支座模块包括四根直锚定钢筋、矩形定位钢板和两片连接钢板，其中：所述直锚定钢筋设置于工作井前背井壁中，所述直锚定钢筋的一端与所述矩形定位钢板的一面焊接连接，所述矩形定位钢板的另一面与所述连接钢板的一端焊接连接，两片所述连接钢板水平平行设置且在对称位置设置螺栓孔。

优选的，所述旋转模块包括转臂和防滑脱圆形钢板，其中：所述转臂的一端与所述连接钢板通过螺栓和与螺栓配套的螺母连接，所述转臂的另一端与所述防滑脱圆形钢板的一面焊接连接。

更优选的，所述转臂的一端设置一垂直通长的螺栓孔，所述螺栓孔的直径与所述连接钢板上设置的螺栓孔直径相同，所述转臂沿所述螺栓轴向转动。

更优选的，在所述转臂的垂直正上方设置有多个间距相等的圆形插销孔，该圆形插销孔的深度为转臂直径的1/6-1/5。

更优选的，所述转臂是横截面为圆形的钢轴。

更优选的，所述防滑脱圆形钢板的直径大于所述转臂的直径。

优选的，所述滑阻一体化模块包括滑块、阻挡臂和限转臂，其中：套在所述转臂上的所述滑块与所述阻挡臂的一端垂直相连，所述阻挡臂的另一端与所述限转臂的一端垂直相连。

更优选的，所述滑块的垂直正上方设置有圆形插销孔，所述圆形插销孔的直径、间距均与所述转臂上设置的圆形插销孔直径、间距相同。

更优选的，所述滑块为一钢管，其内径等于转臂的直径、长度为转臂上设置圆形插销孔间距的1.5-2倍。

更优选的，所述阻挡臂为一钢管，其外径小于所述滑块的外径、长度等于当所述转臂的轴线平行于管节的轴线时所述滑块与管节外壁之间的净距与管节壁厚之和。

更优选的，所述限转臂为一钢管，其内外径均与阻挡臂的内外径相同、长度为转臂上设置的圆形插销孔间距1.5倍。

优选的，所述楔形木块为一顶面和底面均为直角三角形、三个侧面均为矩形的三棱柱体形木块，所述的直角三角形的两个直角边一短一长，楔形木块的短直角边边长为转臂上设置的圆形插销孔间距的2-2.5倍，长直角边边长为短直角边边长的3-5倍。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明不需对现有管节进行改造，即可实现防止顶管机和管节后退的功能，可应用于钢管节、钢筋混凝土管节、玻璃钢夹砂管节、塑料管节、预应力钢筒混凝土管节等类型管节的止退。另外，本发明还可以根据顶管机或管节在停止顶进时所处位置将滑阻一体化模块滑动至相应的位置来实现防止顶管机和管节后退的功能，所以本发明有着适用性强、使用方便、施工效率高、节约材料等优点，在防止顶管机和管节后退这一工序上可以节约工期。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例的平面连接关系示意图；

图2为本发明一实施例的平面装配图；

图3为本发明一实施例的纵剖面装配图；

图4为本发明一实施例的横剖面装配图。

图中：

1为固定支座模块、2为旋转模块、3为滑阻一体化模块、4为楔形木块、5为直锚定钢筋、6为矩形定位钢板、7为连接钢板、8为转臂、9为防滑脱圆形钢板、10为螺栓、11为螺母、12为滑块、13为阻挡臂、14为限转臂、15为插销、16为工作井前背井壁、17为顶管机或管节。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本实施例提供一种防止顶管机和管节后退的施工方法，用于废水整治工程的一段，本段工程为直线顶进段，顶进距离为562m，坡度1%，工程所在场地平坦，拟建管道埋深在地表面以下8-12m，顶进轴线上方覆土为粉土层以及淤泥质粉质粘土层，顶进主要是在淤泥质粉质粘土层中进行，顶管管节为钢筋混凝土管节，外径为2500mm，壁厚为200mm，单节长度为2m，工作井前背井壁为现浇钢筋混凝土结构，厚度为400mm。为保证工程的顺利进行，应用本发明防止顶管机和管节后退，具体实施步骤如下：

第一步，在顶管机开始顶进之前，安装固定支座模块1、旋转模块2和滑阻一体化模块3，

其中，如图1、图2、图3、图4所示：

本实施例所述固定支座模块1包括四根直锚定钢筋5、矩形定位钢板6和两片连接钢板7，其中：所述直锚定钢筋5为直径16mm的热轧带肋钢筋，其长度为350mm、4根直锚定钢筋5按两排两列布置，纵横向间距均为130mm，所述直锚定钢筋5预埋于工作井前背井壁16中，所述直锚定钢筋5的一端与所述矩形定位钢板6的一面焊接连接；所述矩形定位钢板6采用Q235钢，其厚度为16mm、长宽均为150mm，所述矩形定位钢板6的另一面与所述连接钢板7的一端焊接连接；所述连接钢板7采用Q235钢，其厚度为16mm、长宽均为130mm，两片所述连接钢板7水平平行设置且在两片所述连接钢板7上对称位置均设置有一个直径为32mm的螺栓孔。

本实施例所述旋转模块2包括转臂8和防滑脱圆形钢板9，其中：所述转臂8为一根横截面为圆形、直径为100mm、长度为1000mm的钢轴，所述转臂8的一端距端部90mm处设置一个垂直通长的螺栓孔，所述螺栓孔的直径与所述连接钢板7上设置的螺栓孔直径相同，所述转臂8的一端与所述连接钢板7通过螺栓10和螺母11连接，所述转臂8沿所述螺栓10轴向转动，所述螺栓10及所述螺母11的规格均为M30，所述螺栓10的长度为200mm；所述转臂8的另一端与所述防滑脱圆形钢板9的一面焊接连接，所述防滑脱圆形钢板9的直径为130mm、厚度为16mm，所述防滑脱圆形钢板9用以防止所述滑阻一体化模块3滑脱；所述转臂8的垂直正上方设置有7个间距为100mm的圆形插销孔，所述圆形插销孔的直径为32mm、深度为所述转臂8直径的1/6。

本实施例所述滑阻一体化模块3包括滑块12、阻挡臂13和限转臂14，其中：所述滑块12为一根钢管，其内径等于转臂8的直径、外径为120mm、长度为所述转臂8上设置的圆形插销孔间距1.5倍，所述滑块12套在所述转臂8上，所述滑块12的垂直正上方设置两个直径、间距均与所述转臂8上设置的圆形插销孔直径、间距相同的圆形插销孔；当所述滑块12与所述转臂8通过所述插销15连接时，所述滑块12不能沿所述转臂8滑动，当所述插销15拔出时，所述滑块12可沿所述转臂8滑动，所述插销15的直径为30mm、长度为80mm；所述阻挡臂13为一根钢管，其外径为108mm、内径为96mm、长度等于当所述转臂8的轴线平行于管节的轴线时所述滑块12与管节外壁之间的净距与管节壁厚之和，所述阻挡臂13的一端与所述滑块12垂直相连；所述限转臂14为一根钢管，其内外径均与所述阻挡臂13的内外径相同、长度为所述转臂8上设置的圆形插销孔间距的1.5倍，所述限转臂14的一端与所述阻挡臂13的另一端垂直相连。

上述装置安装具体步骤如下：

1）在工作井前背井壁16混凝土浇筑时，将两个所述固定支座模块1分别安装在管节左右两侧的所述工作井前背井壁16内侧，且两个所述固定支座模块1的具体位置关于通过管节中心的垂直轴线左右对称，所述固定支座模块1可以承受所述顶管机或管节17的后退力。

2）将所述滑阻一体化模块3中的所述滑块12套在所述旋转模块2中的所述转臂8上，推动所述滑块12使其沿着所述转臂8滑至所述转臂8靠近所述防滑脱圆形钢板9的一端。

3）将所述转臂8设置有螺栓孔的一端放在所述固定支座模块1中的两片所述连接钢板7的中间，转动所述转臂8使得所述转臂8上设置的螺栓孔轴线与两片所述连接钢板7上设置的螺栓孔圆心的连线重合，将与螺栓孔相配合的所述螺栓10插入上述螺栓孔中，并用与所述螺栓10配套的所述螺母11固定所述螺栓10。

第二步,顶管机或管节的顶进与测量：

启动主顶油缸，将所述顶管机或管节17缓慢顶入前方土体，在顶进过程中连续测量所述顶管机或管节17尾部与所述工作井前背井壁16之间的距离，当所述顶管机或管节17顶至所述顶管机或管节17尾部距所述工作井前背井壁16之间的距离为1/3-1/2转臂8长度时，停止顶进。

第三步，顶管机或管节的止退，具体的：

1）松开管节一侧的液压千斤顶，回缩液压千斤顶的行程，移除设置于管节该侧的顶铁。

2）转动管节一侧的所述旋转模块2中的所述转臂8至其轴线平行于管节的轴线，推动所述滑阻一体化模块3在所述转臂8上滑动，在保证所述滑阻一体化模块3中的所述滑块12上设置的圆形插销孔与所述转臂8上设置的圆形插销孔上下对齐的前提下使得所述滑阻一体化模块3中的所述阻挡臂13与所述顶管机或管节17尾部的空隙尽量小，将所述插销15插入所述滑块12与所述转臂8两者设置的圆形插销孔中使得所述滑块12无法沿所述转臂8滑动。

3）在管节一侧，将所述楔形木块4自上而下插入所述滑阻一体化模块3中的所述阻挡臂13与所述顶管机或管节17尾部的空隙中，且使所述楔形木块4横截面中较长的直角边所在的侧面与所述顶管机或管节17的尾部接触。

其中：所述楔形木块4为一个三棱柱体形木块，其顶面和底面均为直角三角形，其三个侧面均为矩形，该直角三角形的两个直角边一短一长，短直角边边长为所述转臂8上设置的圆形插销孔间距的2倍，长直角边边长为短直角边边长的3倍。

4、对管节的另一侧，依次执行第三步中的1）、2）、3）步骤，至此，整个顶管机或管节的止退完成，实现如图1所示的完整连接。

本实施例中应用本发明不需对现有管节进行改造，根据顶管机或管节在停止顶进时所处位置将滑阻一体化模块滑动至相应的位置，有效地解决了防止顶管机和管节后退的问题，而且在具体实施过程中体现了本发明适用性强、使用方便、施工效率高、节约材料等优点，提高了施工效率。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种防止顶管机和管节后退的施工方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

第一步，在顶管机开始顶进之前，安装固定支座模块、滑阻一体化模块和旋转模块，所述固定支座模块中设有两片连接钢板；所述旋转模块中设有转臂和防滑脱圆形钢板；所述滑阻一体化模块设有滑块和阻挡臂；

1)在工作井前背井壁混凝土浇筑时，将两个固定支座模块分别安装在管节左右两侧的工作井前背井壁的内侧，且两个固定支座模块的具体位置关于通过管节中心的垂直轴线左右对称；

2)将滑块套在转臂上，推动滑块使其沿转臂滑至转臂靠近防滑脱圆形钢板一端；

3)在转臂上设置有螺栓孔，两片连接钢板上也设置有螺栓孔，将转臂设置螺栓孔的一端放在两片连接钢板的中间，转动转臂使得转臂上螺栓孔的轴线与两片连接钢板上螺栓孔的圆心的连线重合，将与螺栓孔相配合的螺栓插入上述螺栓孔中，并用与螺栓配套的螺母固定螺栓；

第二步,顶管机或管节的顶进与测量，即启动主顶油缸，将顶管机或管节缓慢顶入前方土体，在顶进过程中连续测量顶管机或管节的尾部与工作井前背井壁之间的距离，当顶管机或管节顶至顶管机或管节尾部距工作井前背井壁之间的距离到设定的距离时，停止顶进；

第三步，顶管机或管节的止退；

1)松开管节一侧的液压千斤顶，回缩液压千斤顶的行程，移除设置于管节该侧的顶铁；

2)在滑块与转臂上均设置圆形插销孔，插销与圆形插销孔配合，转动管节一侧的转臂至其轴线平行于管节的轴线，推动滑块在转臂上滑动，在保证滑块上的圆形插销孔与转臂上的圆形插销孔上下对齐的前提下使阻挡臂与顶管机或管节尾部的空隙尽量小，将插销插入滑块与转臂两者的圆形插销孔中使得滑块无法沿转臂滑动；

3)在阻挡臂与顶管机或管节尾部的空隙中设置楔形木块，在管节一侧，将楔形木块自上而下插入阻挡臂与顶管机或管节尾部的空隙中，至楔形木块横截面中长的直角边所在的侧面与顶管机或管节的尾部接触；

4)对管节的另一侧，依次执行第三步中的1)、2)、3)步骤，至此整个顶管机或管节的止退完成。

2.根据权利要求1所述的一种防止顶管机和管节后退的施工方法，其特征在于，所述固定支座模块包括四根直锚定钢筋、矩形定位钢板和两片连接钢板，其中：所述直锚定钢筋设置于工作井前背井壁中，所述直锚定钢筋的一端与所述矩形定位钢板的一面焊接连接，所述矩形定位钢板的另一面与所述连接钢板的一端焊接连接，两片所述连接钢板水平平行设置且均设置螺栓孔。

3.根据权利要求1所述的一种防止顶管机和管节后退的施工方法，其特征在于，所述旋转模块包括转臂和防滑脱圆形钢板，其中：所述转臂的一端与所述连接钢板通过螺栓、螺母连接，所述转臂的另一端与所述防滑脱圆形钢板的一面焊接连接。

4.根据权利要求3所述的一种防止顶管机和管节后退的施工方法，其特征在于，所述转臂的一端设置一垂直通长的螺栓孔，所述螺栓孔的直径与所述连接钢板上设置的螺栓孔直径相同，所述转臂沿所述螺栓轴向转动。

5.根据权利要求3所述的一种防止顶管机和管节后退的施工方法，其特征在于，所述防滑脱圆形钢板的直径大于所述转臂的直径。

6.根据权利要求3-5任一项所述的一种防止顶管机和管节后退的施工方法，其特征在于，在所述转臂的垂直正上方设置有多个间距相等的圆形插销孔，该圆形插销孔的深度为转臂直径的1/6-1/5。

7.根据权利要求3-5任一项所述的一种防止顶管机和管节后退的施工方法，其特征在于，所述转臂是横截面为圆形的钢轴。

8.根据权利要求1所述的一种防止顶管机和管节后退的施工方法，其特征在于，所述滑阻一体化模块包括滑块、阻挡臂和限转臂，其中：套在所述转臂上的所述滑块与所述阻挡臂的一端垂直相连，所述阻挡臂的另一端与所述限转臂的一端垂直相连；在所述滑块的垂直正上方设置有直径、间距均与所述转臂上设置的圆形插销孔直径、间距相同的圆形插销孔。

9.根据权利要求8所述的一种防止顶管机和管节后退的施工方法，其特征在于，所述滑块为一钢管，其内径等于转臂的直径、长度为转臂上设置圆形插销孔间距的1.5-2倍；所述阻挡臂为一钢管，其外径小于所述滑块的外径、长度等于当所述转臂的轴线平行于管节的轴线时所述滑块与管节外壁之间的净距与管节壁厚之和；所述限转臂为一钢管，其内外径均与阻挡臂的内外径相同、长度为转臂上设置的圆形插销孔间距的1.5倍。

10.根据权利要求1所述的一种防止顶管机和管节后退的施工方法，其特征在于，所述楔形木块为一顶面和底面均为直角三角形、三个侧面均为矩形的三棱柱体形木块，所述的直角三角形的两个直角边一短一长，楔形木块的短直角边边长为转臂上所开圆形插销孔间距的2-2.5倍，长直角边边长为短直角边边长的3-5倍。