CN105240019A - 一种顶管施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及顶管施工领域，尤其涉及一种顶管施工方法，以解决现有技术中的顶管方法不能应用于大坡度纵向曲线顶管施工的技术问题。该方法包括：进行工作井及接收井的施工；进行顶管施工过程的施工设备的安装；进行顶管施工过程的陀螺导向系统的设置与实施；控制顶管进行顶进操作；通过自动润滑系统给顶管施工所在的隧道进行润滑减阻施工；在隧道中辅以中继间以增大顶进力，中继间采用本地+远程控制的拼装式中继间；对顶管机进行贯通处理。从而达到了提供一种应用于大坡度“V”字型纵向曲线顶管施工方法的技术效果。

Description

一种顶管施工方法

技术领域

本发明涉及顶管施工领域，尤其涉及一种顶管施工方法。

背景技术

顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。

然而，现有技术中的顶管施工方式只能应用于直线隧道或者水平方向上的曲线隧道(通常情况下，隧道与地平面之间的夹角不大于5°)，而不能应用于大坡度“V”字型纵向曲线的隧道的顶管施工。

发明内容

本发明提供一种顶管施工方法，以解决现有技术中的顶管方法不能应用于大坡度“V”字型纵向曲线顶管施工的技术问题。

本发明实施例提供一种顶管施工方法，包括：

进行工作井及接收井的施工；

进行所述顶管施工过程的施工设备的安装，其中，所述施工设备包括：顶管机、洞门密封装置和管节止退装置；其中，所述顶管机为泥水加压平衡顶管机，所述顶管机配置有岩石切削和破碎装置、气压舱室及导向油缸；所述洞门密封装置包括一道紧急密封装置和两道橡胶密封，所述紧急密封装置为一道水压橡胶密封，所述水压橡胶密封通过泵将水充满于橡胶密封从而包裹于混凝土管节外侧形成密封套；

进行所述顶管施工过程的陀螺导向系统的设置与实施；

控制所述顶管机进行顶进操作，在所述顶进操作过程中，所述顶管机通过所述导向油缸调整姿态，所述陀螺向系统检测所述顶管顶进的轴线偏差，并通过所述导向油缸对所述轴线偏差进行纠正；

通过自动润滑系统给所述顶管施工所在的隧道进行润滑减阻施工；

在所述隧道中进行中继间施工；

对所述顶管机进行贯通处理。

可选的，所述方法应用于复杂地层的顶管施工，所述复杂地层具体为：淤泥、粘土、砂层、圆砾、卵石、漂石、岩石、勘探孔及其交界面中的任意一种地层。

可选的，所述方法适用于15％以内坡度的隧道施工以及“V”字型纵向曲线施工。

可选的，所述工作井和所述接收井比比所述隧道的最低点高预设值，所述预设值等于所述隧道的坡度值与所述隧道坡度内的长度之积。

可选的，所述自动润滑装置采用如下的膨润土泥浆：

当所述隧道的土质为回填土、淤泥、粉质粘土时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆值为60-90s，静态屈服值为18-28N/m²，Nr.:4-5；或

当所述隧道的土质为粉细砂、中粗砂时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆值为80-120s，静态屈服值为24-48N/m²，Nr.:5-7；或

当所述隧道的土质为岩石层时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆值为120-150s，静态屈服值为38-60N/m²，Nr.:6-9；或

当所述隧道的土质为圆砾层时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆值为140-160s，静态屈服值为42-70N/m²，Nr.:7-10；或

当所述隧道的土质为卵石层时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆值为160-180s，静态屈服值大于70N/m²，Nr.:9-10；或

当所述隧道的土质为直径大于80mm的大粒径卵石时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆值为180-200s，静态屈服值大于80N/m²，Nr.:10-11；

其中，所述膨润土泥浆在7.5分后的失水率均小于10ml。

可选的，所述适用的地质采用如下的膨润土循环泥浆：

当所述隧道的土质为回填土、松散土时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆粘度值为35-40s，静态屈服值为10-13N/m²，Nr.:2；或

当所述隧道的土质为粉细砂、中砂时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆粘度值为50-60s，静态屈服值为23-36N/m²，Nr.:5-6；或

当所述隧道的土质为粗砂、圆砾时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆粘度值为70-80s，静态屈服值为33-38N/m²，Nr.:6-7；或

当所述隧道的土质为卵石层时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆粘度值为80-100s，静态屈服值大于33-38N/m²，Nr.:6-7；或

当所述隧道的土质为直径大于80mm的大粒径卵石时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆粘度值为120s，静态屈服值大于38-50N/m²，Nr.:7-8；或

当所述隧道的土质为岩石、粘性土、淤泥时，采用清水顶进。

可选的，所述通过自动润滑系统给所述顶管施工所在的隧道进行润滑注浆处理，具体包括：

对所述隧道注浆孔同时或单独注浆，注浆压力、注浆量、特定部位补浆均为在地面控制室远程显示、远程控制，自动生成的注浆曲线供操作人员参考。

可选的，所述中继间为本地+远程控制的拼装式中继间。

可选的，所述管节止退装置为液压系统，通过液压油缸的伸缩控制隧道止退。

可选的，所述大坡度“V”字型纵向曲线顶管施工时管节间木垫片为压缩量为35％的刨花定型木垫板。

可选的，所述陀螺导向系统适用于落差100米的隧道测量，所述陀螺仪包括：

测量管，所述测量管通过竖井内的高程传感器连接至顶管机内的高程传感器，测量管内充满测量液体；

测量液体补充罐，连接于所述测量管，用于给所述测量管补充所述测量液体。

本发明有益效果如下：

由于在本发明实施例中，提供了一种顶管施工方法，包括：进行工作井及接收井的施工；进行所述顶管施工过程的施工设备的安装，其中，所述施工设备包括：顶管机、洞门密封装置和管节止退装置；其中，所述顶管机为泥水加压平衡顶管机，所述顶管机配置有岩石切削和破碎装置、气压舱室及导向油缸；所述洞门密封装置包括一道紧急密封装置和两道橡胶密封，所述紧急密封装置为一道水压橡胶密封，所述水压橡胶密封通过泵将水充满于橡胶密封从而包裹于混凝土管节外侧形成密封套；进行所述顶管施工过程的陀螺导向系统的设置与实施；控制所述顶管机进行顶进操作，在所述顶进操作过程中，所述顶管机通过所述导向油缸调整姿态，所述陀螺向系统检测所述顶管顶进的轴线偏差，并对所述轴线偏差进行纠正；通过自动润滑系统给所述顶管施工所在的隧道进行润滑减阻施工；在所述隧道中进行中继间施工；对所述顶管机进行贯通处理。控制所述顶管机进行顶进操作，其中，所述顶管机的陀螺导向系统可以保证设备姿态调整以及转弯，满足上下爬坡及“V”字型曲线顶进，从而达到了提供一种应用于大坡度纵向曲线顶管施工方法的技术效果。

并且，该方案由于可切屑和破碎岩石地层，并具备可到刀盘前检查更换刀具的气压舱室，因此能够实现长距离岩石、卵石、圆砾、砂层、粘土等复合地层大坡度纵向曲线的顶管施工；

并且，该方案由于施工坡度大、对于地质要求低，因此几乎适合于各种复杂地质施工的要求，该工法有着极高的经济效，且施工安全，成功解决了各种复杂地质条件下顶管穿越江河湖泊等施工技术难题。

附图说明

图1为本发明实施例中顶管施工方法的流程图；

图2为本发明实施例中顶管施工方法中的施工设备的结构图；

图3为本发明实施例中顶管施工方法中的洞门密封装置及管节止退装置的结构图。

图4为本发明实施例中施工案例顶管隧道纵断面图。

具体实施方式

本发明提供一种顶管施工方法，以解决现有技术中的顶管方法不能应用于大坡度“V”字型纵向曲线顶管施工的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述的技术问题，总体思路如下：

提供了一种顶管施工方法，包括：进行工作井及接收井的施工；进行所述顶管施工过程的施工设备的安装，其中，所述施工设备包括：顶管机、洞门密封装置和管节止退装置；其中，所述顶管机为泥水加压平衡顶管机，所述顶管机配置有岩石切削和破碎装置、气压舱室及导向油缸；所述洞门密封装置包括一道紧急密封装置和两道橡胶密封，所述紧急密封装置为一道水压橡胶密封，所述水压橡胶密封通过泵将水充满于橡胶密封从而包裹于混凝土管节外侧形成密封套；进行所述顶管施工过程的陀螺导向系统的设置与实施；控制所述顶管机进行顶进操作，在所述顶进操作过程中，所述顶管机通过所述导向油缸调整姿态，所述陀螺向系统检测所述顶管顶进的轴线偏差，并对所述轴线偏差进行纠正；通过自动润滑系统给所述顶管施工所在的隧道进行润滑减阻施工；在所述隧道中进行中继间施工；对所述顶管机进行贯通处理。控制所述顶管机进行顶进操作，其中，所述顶管机的陀螺导向系统可以保证设备姿态调整以及转弯，满足上下爬坡及“V”字型曲线顶进，从而达到了提供一种应用于大坡度纵向曲线顶管施工方法的技术效果。

并且，该方案由于可切屑和破碎岩石地层，并具备可到刀盘前检查更换刀具的气压舱室，因此能够实现长距离岩石、卵石、圆砾、砂层、粘土等复合地层大坡度纵向曲线的顶管施工；

并且，该方案由于施工坡度大、对于地质要求低，因此几乎适合于各种复杂地质施工的要求，该工法有着极高的经济效，且施工安全，成功解决了各种复杂地质条件下顶管穿越江河湖泊等施工技术难题。

为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本发明实施例提供一种顶管施工方法，请参考图1，包括：

步骤S101：进行工作井2及接收井的施工；

步骤S102：进行所述顶管施工过程的施工设备的安装，其中，所述施工设备包括：顶管机1、洞门密封装置5和管节止退装置6；其中，所述顶管机1为泥水加压平衡顶管机1，所述顶管机1配置有岩石切削和破碎装置、气压舱室及导向油缸；所述洞门密封装置5包括一道紧急密封装置和两道橡胶密封，所述紧急密封装置为一道水压橡胶密封，所述水压橡胶密封通过泵将水充满于橡胶密封从而包裹于混凝土管节8外侧形成密封套；

步骤S103：进行所述顶管施工过程的陀螺导向系统的设置与实施；

步骤S104：控制所述顶管机1进行顶进操作，在所述顶进操作过程中，所述顶管机1通过所述导向油缸调整姿态，所述陀螺向系统检测所述顶管顶进的轴线偏差，并通过所述导向油缸对所述轴线偏差进行纠正；

其中，所述顶管机1的陀螺导向系统，通过调整设备姿态以及转弯，满足上下爬坡及曲线顶进。

步骤S105：通过自动润滑系统4给所述顶管施工所在的隧道进行润滑减阻施工；

步骤S106：在所述隧道中进行中继间施工，其中，所述中继间例如为：本地控制式中继间、远程控制式中继间、或者所述中继间为本地+远程控制的拼装式中继间，操作人员在操作室直接控制；并且，所述述中继间可以采用油缸行程大于500mm的中继间；

步骤S107：对所述顶管机1进行贯通处理。

在具体实施过程中，该方案可以应用多种地层中进行施工，例如：应用于简单地层、或者应用于复合地层的顶管施工等等，其中，复合地层例如为：包括岩石、卵石、圆砾、砂层、粘土中的至少一种以上土壤环境的地层。

在具体实施过程中，该方案既可以应用于直线或者水平曲线的顶管施工，又可以应用于大坡度“V”字型纵向曲线的顶管施工，其中大坡度例如为：大坡度隧道为大于5％小于15％的隧道，“V”字型纵向曲线隧道为在竖直方向有落差且没有直线段过渡由下坡经过曲线段直接上坡的纵向曲线隧道。

步骤S101中，所述工作井2和所述接收井比所述隧道的最低点要浅，隧道最低点比工作井2或接收井深度例如为：10m、20m、30m等等，本发明实施例不作限制。

也即，所述工作井2和所述接收井比比所述隧道的最低点高预设值，所述预设值等于所述隧道的坡度值与所述隧道坡度内的长度之积。坡度值等于该坡度的角度的正切值。

其中，工作井2尺寸除了考虑设备长度外，还可以根据顶进单根管或双根管的效率进行合理选择。而当接收井贯通段地层处于富含水不稳定地层时，需要考虑采用水下贯通、钢套钢接收贯通等措施而需要的竖井尺寸。

步骤S102中，请参考图2，为该施工设备的结构图，其除了包括洞门密封装置5和管节止退装置6之外，还可以包括：

为该施工设备的结构图，主要包括顶管机1、后顶进系统3、自动润滑系统4、洞门密封装置5、管节止退装置6、自动导向测量系统7和混凝土管节8，系统1-7之间均通过控制电缆连接至位于地面的远程控制室9。

作为一种可选的实施例，如图3所示，该紧急密封装置5装置包含双道密封装置11，安装一道充水密封的紧急密封12，采用液压驱动的管节止退装置6。其中洞门密封装置5设置一道可以止水的紧急密封12，外加二道可以更换的常规橡胶密封11(也即双道密封装置11)，紧急密封装置采用充水或充气方式制作紧急密封装置；管节止退装置6主要用于阻止地下水压引起的隧道后退以及长距离隧道木垫片回弹引起的隧道后退。

其中，当进行长距离顶管、高水压顶管等项目施工时，需要考虑双道洞门密封装置5，必要时在双道密封前设置紧急密封。当地下水压高或长距离隧道木垫片压缩回量较大时，则需要考虑设置管节止退装置6以有效阻止隧道后退引起的洞门密封翻出现象。一般选择压缩量为35％的刨花定型木垫板以及管节止退装置6可以有效降低隧道后退的距离。采用具有强大作用力的液压驱动管节止退装置6可以防止高水压下的隧道后退。另外，在进行轨道、后背墙等设施安装时，需要平行于隧道始发的坡度进行布置。

步骤S103中，所述陀螺导向系统适用于落差100米的隧道测量，所述陀螺导向系统包括：测量管，所述测量管通过竖井内的高程传感器连接至顶管机1内的高程传感器，测量管内充满测量液体；测量液体补充罐，连接于所述测量管，用于给所述测量管补充所述测量液体。

其中，在顶进之前需要进行控制测量，并将始发及贯通坐标及隧道轴线等数据输入至自动导向测量系统。自动导向测量系统例如为：纵向曲线测量的陀螺自动导向系统7或激光自动导向系统7，自动导向测量系统所测量的隧道偏差数据通过控制线可以实施传递至顶管操作手。

步骤S104中，可以根据顶进的地质选择不同模式的顶管机1，对于复合地层，可以使用适应地质条件强的泥水加压平衡顶管机1。顶管机1按照设计轴线顶进，当需要曲线施工时，通过导向油缸调节设备姿态，继而通过粘贴在管节上具有压缩回弹量的木垫片实现曲线施工，一般选择压缩量为35％的刨花定型木垫板。管节密封防水所涉及的密封条数量、结构尺寸等参数根据隧道埋深、施工水压等要求确定，在较小曲率半径或高水压施工时，建议采用双道密封。

顶管机1顶进时，陀螺自动导向系统7将顶管机1的刀盘坐标、位于主机内高程传感器坐标和设计轴线坐标实时显示于测量面板上，操作手通过观察设备测量数据以及显示出的设备水平角、仰俯角等数据判断设备顶进趋势，调节导向油缸进行纠偏，保证设备按照轴线顶进，提高施工精度。

在大坡度顶管隧道施工，尤其是下坡段施工时，需要特别主要隧道的防水与排水。同时坡度较大时需要对设备液压油油位、冷却液液位等跟踪观测或设置限位报警，必要时进行补充。

在不同地层，循环泥浆的性能参数非常重要，尤其是卵石、圆砾、砂层等不稳定地层，泥浆性能参数直接决定地面沉降控制和泥水携渣能力，通过本项目各种地层施工的不断摸索，如表1所示的性能的泥浆适应于泥水平衡顶管施工：

表1

步骤S105中，所述通过自动润滑系统4给所述顶管施工所在的隧道进行润滑减阻施工，具体包括：对所述隧道注浆孔同时或单独注浆，注浆压力、注浆量、特定部位补浆均为在地面控制室远程显示、远程控制，自动生成的注浆曲线供操作人员参考。

其中，自动润滑注浆系统具备在控制面板设置并控制各注浆点的注浆量、注浆压力、摩阻力分析、自动报表打印等功能，隧道注浆应根据地层实际情况选择每12-20m布置一套注浆站。需特别注意的是润滑泥浆的质量控制，采用一级膨润土润滑浆液时，各地层润滑浆液性能需要满足如表2所示的要求：

表2

步骤S106中，长距离顶管或曲线顶管施工中需要布置一定数量的中继间，中继间布置数量可以参考《给水排水顶管工程技术规程CECS246：2008》中关于中继间的计算公式。中继间的动力站可以设置在每个中继间内，也可以为多组中继间设置一个动力站安装于主机内或地面，通过液压阀组和管路连接减少隧道内动力站的布置，多组中继间设置一个动力站的设计对于小口径隧道尤其使用。当顶力达到设计顶力85％以上时应启动中继间。在中继间行程的选择上，应结合木垫片压缩回弹量及曲率半径的要求，考虑到整个隧道木垫片累计回弹尽量采用500mm及以上较大行程的中继间以减少空推距离。中继间宜采用本地+远程双模控制的拼装式中继间以保证施工控制及采购成本。

步骤S107中，当在卵石、砂层、圆砾等强透水松散地层贯通时，可以采用水下贯通方法避免地质改良以节约成本。水下贯通主要是先往竖井内灌水至与地下水位平衡，当设备到达预定位置后通过洞门注浆和隧道管节达到封水效果后再行排水吊出设备的方法。

作为一种可选的实施例，所述方法还包括：当下坡隧道时，在所述隧道上每隔预设距离设置排水装置。

作为一种可选的实施例，所述顶管机1包括气压舱室。

下面将以该顶管施工方法在具体实施过程中的应用对其进行介绍。

某顶管工程经过两次定向钻失败后，穿越工程变更为泥水平衡顶管工法，两岸竖井中心线长658.05m，内径2400mm，隧道防水等级为二级。项目采用德国海瑞克AVND2400AH泥水加压平衡顶管机1。隧道建成后铺设一条管径D610x12.7，设计压力4.0Mpa的天然气管道。

始发井采用矩形结构，设计为长11m×宽10m×深12m，壁厚1.2m，竖井净深9.4m。接收井采用圆形结构，内直径13m，壁厚1.5m，竖井深为21.8m，净深17.3米。两座竖井均采用沉井法施工。

顶管隧道轴线分为四次变坡，首先以10.5％下行至80.44m，变至曲线半径为4300m顶进274.1m，再以曲线半径1200m顶进222.46m，最后以14.5％上行71.57m到达接收井。

该项目具有如下特点：

(1)穿越地质复杂：隧道穿越淤泥质粉质粘土、中细砂、中粗砂、砾砂、粉质粘土、圆砾、卵石、中风化砂岩、强风化砂岩及其各地层交界面。其中岩石段300m，卵石段127m，上部卵石、下部岩石的不稳定交界面80m，岩石最大强度85MPa，卵石最大粒径超过300mm；

(2)隧道埋深大、水压高：隧道最低点距离最大洪水位42.1m，距离常水位32.5m，施工期5-7月份正处于富春江汛期，最大施工水压达到0.4Mpa；

(3)纵向曲线隧道在高强度岩层转弯施工：本工程最小曲率半径为R＝1200m，在最高强度85MPa的岩层进行纵向变坡，岩石强度高，摩擦阻力大；

(4)隧道施工坡度大：本项目下坡段施工坡度10.5％，上坡段施工坡度14.53％，在水平距离400m长度内，隧道落差29m；

(5)接收竖井施工受限：接收竖井距离民房16.2米、公路9.2米、大桥22米，受限区域沉井施工沉降不易控制。

该项目由于埋深大、施工水压高，因此混凝土管节8针对性设计，采用柔性接头C型钢钢承口，承插口钢板厚度10mm，内径2.4m、壁厚230mm、管节长度2.5m，抗压强度C50，抗渗等级P12。采用双道楔形橡胶防水密封，混凝土管许用顶力为13821KN。本工程安装6套组合式中继间，中继间油缸行程700mm，中继间安装间距依次为：60m、90m、90m、90m、90m、90m。前350m顶进时，顶进力较小，进入400m最低点曲线段高强度岩层纵向变坡时，顶力明显增大，达到7000KN，项目及时启动了1#中继间，在后续200多米顶进中，始终采用第1个中继间顶进，整个施工过程可控，各项施工参数满足施工技术指标要求。

在大坡度下坡段施工时，通过加强管道接口固定形式、固定距离设置挡水坝排水等方法较好的预防了泥水管道崩管现象；组合式中继间通过设置三道特殊密封胶条解决了200多米隧道连续使用中继间无漏水；通过设计中继间本地+远程双模控制方式提高了中继间施工效率。在隧道施工分别顶进至342m和421m时刀具出现严重磨损，多把滚刀刀圈断裂被泥水分离设备带出，顶进力增大。此时基本处于隧道曲线底部段，静水压达到3.1Bar，且岩石裂隙大，项目及时采取措施封堵岩石裂隙，进行了加压开仓检查更换刀具。在后续80m上部卵石下部岩石段，项目采用泥水加压平衡模式平稳度过该段不稳定地层，经测量，地面沉降6mm，完全符合规范要求，整个项目施工期间隧道无任何渗漏水。整个项目期间通过对顶进力、摩阻力等参数进行实时收集、分析、调整，获得了大量的科学数据，为今后类似工程设计和施工提供了重要的参考依据。

该顶管于2015年4月下旬开始顶进，7月初精确贯通并投入使用。该项目的顺利实施对于调整该顶管所在区域的能源结构、控制大气污染物排放、保护该区域的大气环境具有积极意义，取得了良好的经济域社会效益。

本发明一个或多个实施例，至少具有以下有益效果：

由于在本发明实施例中，提供了一种顶管施工方法，包括：进行工作井及接收井的施工；进行所述顶管施工过程的施工设备的安装，其中，所述施工设备包括：顶管机、洞门密封装置和管节止退装置；其中，所述顶管机为泥水加压平衡顶管机，所述顶管机配置有岩石切削和破碎装置、气压舱室及导向油缸；所述洞门密封装置包括一道紧急密封装置和两道橡胶密封，所述紧急密封装置为一道水压橡胶密封，所述水压橡胶密封通过泵将水充满于橡胶密封从而包裹于混凝土管节外侧形成密封套；进行所述顶管施工过程的陀螺导向系统的设置与实施；控制所述顶管机进行顶进操作，在所述顶进操作过程中，所述顶管机通过所述导向油缸调整姿态，所述陀螺向系统检测所述顶管顶进的轴线偏差，并对所述轴线偏差进行纠正；通过自动润滑系统给所述顶管施工所在的隧道进行润滑减阻施工；在所述隧道中进行中继间施工；对所述顶管机进行贯通处理。控制所述顶管机进行顶进操作，其中，所述顶管机的陀螺导向系统可以保证设备姿态调整以及转弯，满足上下爬坡及“V”字型曲线顶进，从而达到了提供一种应用于大坡度纵向曲线顶管施工方法的技术效果。

并且，该方案由于可切屑和破碎岩石地层，并具备可到刀盘前检查更换刀具的气压舱室，因此能够实现长距离岩石、卵石、圆砾、砂层、粘土等复合地层大坡度纵向曲线的顶管施工；

并且，该方案由于施工坡度大、对于地质要求低，因此几乎适合于各种复杂地质施工的要求，该工法有着极高的经济效，且施工安全，成功解决了各种复杂地质条件下顶管穿越江河湖泊等施工技术难题。

并且，大坡度“V”字型纵向曲线顶管施工技术还具备以下优点：

1.顶管工作井和接收井采用相对隧道最低点较浅的竖井，极大可能的减少了项目投资与工期；

2.将长距离、大埋深、高水压的河流、湖泊、海洋等障碍物顶管穿越变为可能，部分盾构项目可以采用该工法施工以节约投资及成本；

3.施工对于地质要求极底，适用于各种淤泥、粘土、砂层、圆砾、卵石、漂石、岩石、勘探孔及其交界面等各种复杂地层。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种顶管施工方法，其特征在于，包括：

进行工作井及接收井的施工；

进行所述顶管施工过程的施工设备的安装，其中，所述施工设备包括：顶管机、洞门密封装置和管节止退装置；其中，所述顶管机为泥水加压平衡顶管机，所述顶管机配置有岩石切削和破碎装置、气压舱室及导向油缸；所述洞门密封装置包括一道紧急密封装置和两道橡胶密封，所述紧急密封装置为一道水压橡胶密封，所述水压橡胶密封通过泵将水充满于橡胶密封从而包裹于混凝土管节外侧形成密封套；

进行所述顶管施工过程的陀螺导向系统的设置与实施；

控制所述顶管机进行顶进操作，在所述顶进操作过程中，所述顶管机通过所述导向油缸调整姿态，所述陀螺导向系统检测所述顶管顶进的轴线偏差，并通过所述导向油缸对所述轴线偏差进行纠正；

通过自动润滑系统给所述顶管施工所在的隧道进行润滑减阻施工；

在所述隧道中进行中继间施工；

对所述顶管机进行贯通处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法应用于复杂地层的顶管施工，所述复杂地层具体为：淤泥、粘土、砂层、圆砾、卵石、漂石、岩石、勘探孔及其交界面中的任意一种地层。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法适用于15％以内坡度的隧道施工以及“V”字型纵向曲线施工。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述工作井和所述接收井比比所述隧道的最低点高预设值，所述预设值等于所述隧道的坡度值与所述隧道坡度内的长度之积。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自动润滑装置采用如下的膨润土泥浆：

当所述隧道的土质为回填土、淤泥、粉质粘土时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆值为60-90s，静态屈服值为18-28N/m²，Nr.:4-5；或

当所述隧道的土质为粉细砂、中粗砂时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆值为80-120s，静态屈服值为24-48N/m²，Nr.:5-7；或

当所述隧道的土质为岩石层时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆值为120-150s，静态屈服值为38-60N/m²，Nr.:6-9；或

当所述隧道的土质为圆砾层时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆值为140-160s，静态屈服值为42-70N/m²，Nr.:7-10；或

当所述隧道的土质为卵石层时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆值为160-180s，静态屈服值大于70N/m²，Nr.:9-10；或

当所述隧道的土质为直径大于80mm的大粒径卵石时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆值为180-200s，静态屈服值大于80N/m²，Nr.:10-11；

其中，所述膨润土泥浆在7.5分后的失水率均小于10ml。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述适用的地质采用如下的膨润土循环泥浆：

当所述隧道的土质为回填土、松散土时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆粘度值为35-40s，静态屈服值为10-13N/m²，Nr.:2；或

当所述隧道的土质为粉细砂、中砂时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆粘度值为50-60s，静态屈服值为23-36N/m²，Nr.:5-6；或

当所述隧道的土质为粗砂、圆砾时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆粘度值为70-80s，静态屈服值为33-38N/m²，Nr.:6-7；或

当所述隧道的土质为卵石层时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆粘度值为80-100s，静态屈服值大于33-38N/m²，Nr.:6-7；或

当所述隧道的土质为直径大于80mm的大粒径卵石时，所述膨润土泥浆的膨润土泥浆粘度值为120s，静态屈服值大于38-50N/m²，Nr.:7-8；或

当所述隧道的土质为岩石、粘性土、淤泥时，采用清水顶进；

其中，所述膨润土泥浆在7.5分后的失水率均小于10ml。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中继间为本地+远程控制的拼装式中继间。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述管节止退装置为液压系统，通过液压油缸的伸缩控制隧道止退。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述大坡度“V”字型纵向曲线顶管施工时管节间木垫片为压缩量为35％的刨花定型木垫板。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述陀螺导向系统适用于落差100米的隧道测量，所述陀螺仪包括：

测量管，所述测量管通过竖井内的高程传感器连接至顶管机内的高程传感器，测量管内充满测量液体；

测量液体补充罐，连接于所述测量管，用于给所述测量管补充所述测量液体。