CN105114698A - 过江相向顶管对接施工工艺及特制机头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及市政工程中地下管道施工，提出过江相向顶管对接施工工艺及其使用的特制机头，采用河道两边同时顶进至河道中间进行对接的施工方案，其主要特点是一侧采用普通顶管机头，一侧采用了直径较大的特制机头，双向顶管对接时使特制机头对准普通顶管机头，特制机头继续顶进的同时将特制机头前端的工作盘通过工作盘伸缩装置往后缩回，直至普通顶管机头前端套接入特制机头的对接头1000mm；然后通过注浆管向工作盘前端的对接头内注水泥浆封堵。本发明采用套接机头和在对接头内注水泥浆封堵的技术方案，可确保双向顶管顺利对接成功及保证对接段的密封体强度足够抵抗管外地下水压力及土压力，从而使对接处可靠密封，解决了过江相向顶管对接的技术难题。
Description
技术领域
本发明涉及市政工程中地下管道施工，特别是大直径相向顶管对接施工技术。
背景技术
顶管施工作为一种先进的施工工艺，在地下深层污水管道、缆线管道、地下通道等市政工程中得到广泛应用，取得了良好的效果。但是在河道纵横密集地区，工作井、接收井的设置受到诸多限制，特别是过江顶管工程地质情况比较复杂，使工程实施面临诸多困难，为减少一次性顶进长度，降低施工风险，需要讨一种新的顶管连接技术。
发明内容
本发明的目的是提出一种过江相向顶管对接施工工艺，采用河道两边同时顶进至河道中间进行对接的施工方案，其可确保双向顶管顺利对接成功和使对接处可靠密封，加快施工进度。
本发明的目的可通过如下技术方案来实现。
过江相向顶管对接施工工艺，采用河道两边同时顶进至河道中间进行对接的施工方案，将其分为1号顶管施工侧和2号顶管施工侧，包括如下步骤。
步骤1、施工前准备
1号顶管施工侧采用1号顶管机头，1号顶管机头为现有技术的普通泥水平衡带刀盘掘进机头，2号顶管施工侧采用特制机头，特制机头为改进型水冲式掘进机头，特制机头分前段管和后段管，前段管的近后端环设有前管尾部内平台，后段管的近前端和近后端分别环设有后管前部内平台和后管尾部内平台，前管尾部内平台和后管前部内平台之间均布有若干纠偏油缸，后段管前端固定连接有连接头，连接头具有伸入前段管后端内的延伸段，前段管与后段管通过密封圈和连接头密封连接，后段管的后管尾部内平台作顶进平台。
前段管的前端内设一个工作盘筒和工作盘伸缩装置，工作盘筒近前端内固定连接工作盘，工作盘筒后端具有工作盘筒内平台，工作盘筒外壁与前段管内壁采用工作盘密封圈密封连接，工作盘伸缩装置连接于工作盘筒内平台与前管尾部内平台之间，通过工作盘伸缩装置可使工作盘从前段管的管口处向内移动1200～1500mm使特制机头的前端成为对接头，工作盘下部设有进水口和排泥口、周边布置有若干工作孔，工作孔采用螺纹盖临时封堵。
特制机头的前段管和后段管的内直径大于1号顶管机头和顶管的外直径至少200mm。
步骤2、工作井施工及设备安装
（2．1）在江的两岸按照设计图纸进行1号工作井和2号工作井施工；1号工作井位于1号顶管施工侧首端，2号工作井位于2号顶管施工侧首端，在工作井底部安装轨道，在1号工作井和2号工作井分别安装顶进设备。
（2．2）在工作井穿墙位置安装钢法兰和止水密封橡胶，将1号顶管机头吊装于1号工作井的轨道上，将特制机头吊装于2号工作井的轨道上；在2号工作井内安装注水泵和出泥浆的渣浆泵并用钢管连接到特制机头前端的工作盘上的进水口和排泥口上；在1号工作井侧和2号工作井侧安置测量仪器，测量仪器有全站仪、垂直投点仪、水准仪；普通掘进机头和特制机头上安装有用于接收信号的测量靶芯。
步骤3、正常顶进施工
（3．1）用千斤顶将1号顶管机头和特制机头推进使工作头贴靠工作井穿墙位置的止水密封橡胶。
（3．2）用测量仪器测量并调整普通机头和特制机头的推进方向。
（3．3）采用1号顶管机头的1号顶管施工侧按现有泥水平衡顶进施工技术进行顶进作业，1号顶管机头内设有工作系统、纠偏系统和排泥系统，1号顶管机头与顶管之间、顶管与顶管之间采用焊接连接；采用特制机头的2号顶管施工侧按水冲式掘进施工技术进行顶进作业，特制机头内设有注水注浆系统和排泥系统，顶进采用水冲式掘进、泥浆泵出泥；特制机头顶进后再在工作井穿墙位置的钢法兰上加装止水密封橡胶圈，特制机头与顶管之间采用法兰连接，顶管与顶管之间采用焊接连接，双向顶进的同时用测量仪器测量顶进方向，并及时进行纠偏。
步骤4、对接位施工
（4．1）1号顶管施工侧的1号顶管机头到达预定位置后要准确测量确定其位置，2号顶管施工侧的特制机头按照1号顶管机头的位置，精准定位，使特制机头对准1号顶管机头，特制机头继续顶进，同时将特制机头前端的工作盘通过工作盘筒和工作盘伸缩装置往后缩回，直至1号顶管机头前端套接入特制机头的对接头至少1000mm。
（4．2）取去特制机头的工作盘四周的工作孔上的螺纹盖，再往工作孔内插入注浆管，然后通过注浆管向工作盘前端的对接头内注水泥浆封堵。
步骤5、对接贯通与连接部位的永久性密封
待注浆水泥土抗压强度达到大于1MPa后用切割设备取出1号顶管机头的刀盘及工作系统、取出特制机头的工作盘、工作盘伸缩装置、纠偏油缸、注水注浆系统和排泥系统，用钢板将1号顶管机头前端管与特制机头前段管内壁焊接密封，将特制机头的前段管和后段管的连接头焊接密封，完成对接。
与现有技术对比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著进步：
1、本发明采用直径较大的特制机头和在特制机头内设置的可移动的工作盘，在施工中可确保双向顶管顺利对接成功。
2、本发明采用在对接头内注水泥浆封堵的技术方案，可保证对接段的密封体强度足够抵抗管外地下水压力及土压力，从而使对接处可靠密封。
附图说明
图1为本发明采用的特制机头结构及顶进示意图。
图2为图2的A—A剖视图。
图3为1号顶管机头与特制机头对接示意图。
具体实施方式
下面用用一具体实施例对本发明作进一步说明。
过江相向顶管对接施工工艺，采用河道两边同时顶进至河道中间进行对接的施工方案，将其分为1号顶管施工侧和2号顶管施工侧，包括如下步骤。
步骤1、施工前准备
1号顶管施工侧采用1号顶管机头，1号顶管机头为现有技术的普通泥水平衡带刀盘（外直径1700mm）掘进机头，2号顶管施工侧采用特制机头，特制机头2分前段管21和后段管22，前段管21的长度为2000mm、内直径为1970mm、壁厚为25mm，后段管22的长度为3000mm、内直径为1980mm、壁厚为20mm；前段管21的近后端设有前管尾部内平台212，后段管22的近前端和近后端分别设有后管前部内平台221和后管尾部内平台222，前管尾部内平台212和后管前部内平台221之间均布有4个纠偏油缸23，后段管22前端固定连接有连接头220，连接头220具有伸入前段管21后端内400mm的延伸段，前段管21与后段管22通过密封圈和连接头220的延伸段密封连接，后段管22的后管尾部内平台222作顶进平台。前段管21的前端内设一个工作盘筒27和工作盘伸缩装置26，工作盘筒27的外径为1950mm、长度为60mm，工作盘筒27近前端内固定连接工作盘25，工作盘筒27后端具有工作盘筒内平台271，工作盘25的远离工作盘筒内平台271侧具有肋板250，工作盘筒27外壁与前段管21内壁采用工作盘密封圈270密封连接，工作盘伸缩装置26连接于工作盘筒内平台271与前管尾部内平台212之间（本实施例采用4个均布的同步油缸作为工作盘伸缩装置），通过工作盘伸缩装置26可使工作盘25从前段管21的近管口处向内移动1200～1500mm，使特制机头2的前端成为对接头，工作盘25下部设有进水口251和排泥口252、周边布置有若干工作孔253（本实施例的工作孔直径为35mm），工作孔253采用螺纹盖254临时封堵。
步骤2、工作井施工及设备安装
（2．1）在江的两岸按照设计图纸进行1号工作井和2号工作井施工；1号工作井位于1号顶管施工侧首端，2号工作井位于2号顶管施工侧首端，在工作井底部安装轨道，在1号工作井和2号工作井分别安装顶进设备。
（2．2）在工作井穿墙位置安装钢法兰和止水密封橡胶，将1号顶管机头1吊装于1号工作井的轨道上，将特制机头2吊装于2号工作井的轨道上；在2号工作井内安装注水泵和出泥浆的渣浆泵并用钢管连接到特制机头2前端的工作盘25上的进水口251和排泥口上252；在1号工作井侧和2号工作井侧安置测量仪器，测量仪器有全站仪、垂直投点仪、水准仪；1号顶管机头1和特制机头2上安装有用于接收信号的测量靶芯。
步骤3、正常顶进施工
（3．1）用千斤顶将1号顶管机头1和特制机头2推进使工作头贴靠工作井穿墙位置的止水密封橡胶。
（3．2）用测量仪器测量并调整1号顶管机头1和特制机头2的推进方向。
（3．3）采用1号顶管机头1的1号顶管施工侧按现有泥水平衡顶进施工技术进行顶进作业，1号顶管机头1内设有工作系统、纠偏系统和排泥系统，1号顶管机头1与顶管之间、顶管与顶管之间采用焊接连接；采用特制机头2的2号顶管施工侧按水冲式掘进施工技术进行顶进作业，特制机头2内设有注水注浆系统和排泥系统，顶进采用水冲式掘进、泥浆泵出泥；特制机头顶进后再在工作井穿墙位置加装止水密封橡胶圈；特制机头2与顶管之间采用法兰连接，顶管与顶管之间采用焊接连接；1号顶管施工侧和2号顶管施工侧双向顶进的同时用测量仪器测量顶进方向，并及时进行纠偏。
步骤4、对接位施工
（4．1）1号顶管施工侧的1号顶管机头1到达预定位置后要准确测量确定其位置，2号顶管施工侧的特制机头2按照1号顶管机头1的位置，精准定位，使特制机头2对准1号顶管机头1，特制机头2继续顶进，同时将特制机头2前端的工作盘25通过工作盘筒27和工作盘伸缩装置26（本实施例为4个同步油缸）往后缩回，直至1号顶管机头前端套接入特制机头2的对接头1000～1200mm（如图2）。
（4．2）取去特制机头2的工作盘25四周上的工作孔253上的螺纹盖254，再往工作孔253内插入注浆管28（长度为1500mm管直径为32mm，附图只划出部分注浆管），然后通过注浆管28向工作盘25前端的对接头内注水泥浆（灰比1：1）封堵。
步骤5、对接贯通与连接部位的永久性密封
待注浆水泥土抗压强度达到大于1MPa后用切割设备取出1号顶管机头1的刀盘11及工作系统、纠偏系统和排泥系统；取出特制机头2的工作盘25、工作盘伸缩装置26、纠偏油缸23、注水注浆系统和排泥系统，用钢板将1号顶管机头1前端管与特制机头2前段管内壁焊接密封，将特制机头2的前段管21和后段管22的连接头220焊接密封，完成对接。
Claims (3)
1.用于过江相向顶管对接施工的特制机头，其为改进型水冲式掘进机头，特制机头（2）分前段管（21）和后段管（22），前段管（21）的近后端环设有前管尾部内平台（212），后段管（22）的近前端和近后端分别环设有后管前部内平台（221）和后管尾部内平台（222），前管尾部内平台（212）和后管前部内平台（221）之间均布有4～8个纠偏油缸（23），后段管（22）前端固定连接有连接头（220），连接头（220）具有伸入前段管（21）后端内的延伸段，前段管（21）与后段管（22）通过密封圈和连接头（220）密封连接，后段管（22）的后管尾部内平台（222）作顶进平台；
其特征在于：前段管（21）的前端内设一个工作盘筒（27）和工作盘伸缩装置（26），工作盘筒（27）近前端固定连接工作盘（25），工作盘筒（27）后端具有工作盘筒内平台（271），工作盘（25）的远离工作盘筒内平台（271）侧具有肋板（250），工作盘筒（27）边缘与前段管（21）内壁采用工作盘密封圈（270）密封连接，工作盘伸缩装置（26）连接于工作盘筒内平台（271）与前管尾部内平台（212）之间，通过工作盘伸缩装置（26）可使工作盘（25）从前段管（21）的近管口处向内移动1200～1500mm使特制机头（2）的前端成为对接头，工作盘（25）下部设有进水口（251）和排泥口（252）、周边布置有若干工作孔（253），工作孔（253）采用螺纹盖（254）临时封堵。
2.根据权利要求1所述的用于过江相向顶管对接施工的特制机头，其特征在于：工作盘伸缩装置（26）为均布于工作盘筒内平台（271）与前管尾部内平台（212）之间的4个同步油缸。
3.过江相向顶管对接施工工艺，采用河道两边同时顶进至河道中间进行对接的施工方案，将其分为1号顶管施工侧和2号顶管施工侧，其特征在于包括如下步骤：
步骤1、施工前准备
1号顶管施工侧采用1号顶管机头（1），1号顶管机头（1）为现有权术的普通泥水平衡带刀盘掘进机头，2号顶管施工侧采用权利要求1或2所述的特制机头（2），特制机头（2）的前段管（21）和后段管（22）的内直径大于1号顶管机头（1）和顶管的外直径至少200mm；
步骤2、工作井施工及设备安装
（2．1）在江的两岸按照设计图纸进行1号工作井和2号工作井施工；1号工作井位于1号顶管施工侧首端，2号工作井位于2号顶管施工侧首端，在工作井底部安装轨道，在1号工作井和2号工作井分别安装顶进设备；
（2．2）在工作井穿墙位置安装钢法兰和止水密封橡胶，将1号顶管机头（1）吊装于1号工作井的轨道上，将特制机头（2）吊装于2号工作井的轨道上；在2号工作井内安装注水泵和出泥浆的渣浆泵并用钢管连接到特制机头（2）前端的工作盘（25）上的进水口（251）和排泥口（252）上；在1号工作井侧和2号工作井侧安置测量仪器，测量仪器有全站仪、垂直投点仪、水准仪；1号顶管机头（1）和特制机头（2）上安装有用于接收信号的测量靶芯；
步骤3、正常顶进施工
（3．1）用千斤顶将1号顶管机头（1）和特制机头（2）推进使工作头贴靠工作井穿墙位置的止水密封橡胶；
（3．2）用测量仪器测量并调整1号顶管机头（1）和特制机头（2）的推进方向；
（3．3）采用1号顶管机头（1）的1号顶管施工侧按现有泥水平衡顶进施工技术进行顶进作业，1号顶管机头（1）内设有工作系统、纠偏系统和排泥系统，1号顶管机头（1）与顶管之间、顶管与顶管之间采用焊接连接；采用特制机头（2）的2号顶管施工侧按水冲式掘进施工技术进行顶进作业，特制机头（2）内设有注水注浆系统和排泥系统，顶进采用水冲式掘进、泥浆泵出泥；特制机头（2）顶进后再在工作井穿墙位置的钢法兰上加装止水密封橡胶圈；特制机头（2）与顶管之间采用法兰连接，顶管与顶管之间采用焊接连接；双向顶进的同时用测量仪器测量顶进方向，并及时进行纠偏；
步骤4、对接位施工
（4．1）1号顶管施工侧的1号顶管机头（1）到达预定位置后要准确测量确定其位置，2号顶管施工侧的特制机头（2）按照1号顶管机头（1）的位置，精准定位，使特制机头（2）对准1号顶管机头（1），特制机头（2）继续顶进，同时将特制机头（2）前端的工作盘（25）通过工作盘筒（27）和工作盘伸缩装置（26）往后缩回，直至1号顶管机头（1）前端套接入特制机头2的对接头至少1000mm；
（4．2）取去特制机头（2）的工作盘（25）四周的工作孔（253）上的螺纹盖（254），再往工作孔（253）内插入注浆管（28），然后通过注浆管（28）向工作盘（25）前端的对接头内注水泥浆封堵；
步骤5、对接贯通与连接部位的永久性密封
待注浆水泥土抗压强度达到大于1MPa后用切割设备取出1号顶管机头（1）的刀盘（11）及工作系统、取出特制机头（2）的工作盘（25）、工作盘伸缩装置（26）、纠偏油缸（23）、注水注浆系统和排泥系统，用钢板将1号顶管机头（1）前端管与特制机头（2）前段管（21）内壁焊接密封，将特制机头（2）的前段管（21）和后段管（22）的连接头（220）焊接密封，完成对接。
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|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151202 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |