CN106369223A - 一种粉砂土地层顶管施工方法 - Google Patents
一种粉砂土地层顶管施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种粉砂土地层顶管施工方法，包括步骤：一、工作井施工：对用于顶进所施工地下管道的工作井进行施工；所施工地下管道为由多个管道拼装节从前至后拼接而成，钢套头工具管包括钢套管、安装在钢套管后端内侧的支撑环和固定在支撑环上的插口；二、顶进设备安装：在工作井的内侧底部安装顶进设备；三、钢套头工具管顶进，过程如下：钢套头工具管吊装就位、钢套头工具管顶进和人工管内挖土；四、管道顶进：由前至后分别对所施工地下管道中的多个所述管道拼装节进行顶进；五、管道接口处理；六、管道闭水试验。本发明方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好，能简便、快速完成粉砂土地层顶管施工过程，并且施工过程安全、可靠。
Description
技术领域
本发明属于地下管道施工技术领域，尤其是涉及一种粉砂土地层顶管施工方法。
背景技术
顶管法是指隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用的一种暗挖式施工方法。在施工时，通过传力顶铁和导向轨道，用支承于基坑后座上的液压千斤顶将管压入土层中，同时挖除并运走管正面的泥土。当第一节管全部顶入土层后，接着将第二节管接在后面继续顶进，这样将一节节管子顶入，作好接口，建成涵管。工作井一般用于市政工程中的隧道或地铁的施工，也可以用于给水排水工程、油井、矿井工程的施工。市政顶管施工中工作井是顶进操作室，从工作井开始顶进，到接收井出来。接收井是接收顶管机或工具管的场所，与工作井相比，接收井布置比较简单，工作井是顶管施工的顶进工作场所。
粉砂土是岩石经过风化作用后的产物，颗粒介于细砂土和粉土之间，其颗粒组成中以砂粒和粉粒为主，粘性颗粒含量相对较少。粉砂土地层是指土体为粉砂土的地层，该地层中顶管施工难度较大。如对处于沣河老河床川道的西咸国际文化教育园区内科技路污水管道工程进行施工时，所施工管道全长2026m，设计管径D1000mm，管道平均埋深12m，该工程地勘报告显示为耕土(Qpd)、第四系全新系统冲积(Q4al)黄土状土、冲积(Q4al)中砂和中粗砂、第四季上更新统冲积(Q3al)粉质粘土和粗砂、第四系中更新统冲积(Q2al)粉质粘土和粗砂。由于上述工程中顶管管位深度所在砂层为全断面粉砂土地层，含水量较大，成拱性差，因此必须考虑顶进时管顶砂层全部压在管顶上而导致正压力、侧压力引起的摩阻力加大；同时，饱和砂层顶进时极易出现“栽头”和顶线偏移。采用传统的顶管施工模式(即人工手掘式法顶管施工)过程中，遇到大量粉砂层时，易塌方，无法施工，因而需对传统的顶管施工方法进行改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种粉砂土地层顶管施工方法，其方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好，能简便、快速完成粉砂土地层顶管施工过程，并且施工过程安全、可靠。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、工作井施工：对用于顶进所施工地下管道的工作井进行施工，所述工作井位于所施工地下管道的后侧，所施工地下管道位于工作井与接收井之间；
所施工地下管道为由多个管道拼装节从前至后拼接而成且埋设于粉砂土地层内的拼接式管道，多个所述管道拼装节中位于最前侧的管道拼装节为前端拼装节，多个所述管道拼装节中位于最后侧的管道拼装节为后端拼装节；所施工地下管道为给排水管道或污水管道，所述管道拼装节为预制混凝土管节；所述前端拼装节的前端安装有钢套头工具管，所施工地下管道与钢套头工具管呈同轴布设且二者组成待顶进管道；
所述钢套头工具管包括钢套管、安装在钢套管后端内侧的支撑环和固定在支撑环上且供所述前端拼装节前部同轴套装的插口，所述钢套管、支撑环和插口呈同轴布设，所施工地下管道和钢套管均为圆管，所述钢套管的外径与所施工地下管道的外径相同，所述插口为圆筒状且其外径不大于所施工地下管道的内径，所述支撑环与钢套管呈垂直布设，所述支撑环的后侧壁与钢套管的后侧壁相平齐，所述前端拼装节的前侧壁支顶在支撑环上；所述钢套管的壁厚为0.8cm～1.2cm且其长度为80cm～120cm，所述管道拼装节的长度大于钢套管的长度；
步骤二、顶进设备安装：在步骤一中施工完成的工作井的内侧底部安装顶进设备；
所述顶进设备包括沿所施工地下管道的管道设计中心轴线对所述待顶进管道进行顶推的顶推设备、供所述待顶进管道向前移动的导轨、供顶推设备后部支顶的后支顶机构和安装于顶推设备前侧的顶铁，所述导轨位于顶推设备的正下方，所述后支顶机构固定在工作井的后侧井壁上，所述后支顶机构位于顶推设备后侧，所述顶铁位于顶推设备与所述待顶进管道之间；
步骤三、钢套头工具管顶进，过程如下：
步骤301、钢套头工具管吊装就位：将钢套头工具管吊装入工作井内的导轨上，并使钢套头工具管沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；
步骤302、钢套头工具管顶进：采用顶推设备且沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，对步骤301中所述钢套头工具管向前顶推，顶推长度不大于钢套管的长度；
步骤303、人工管内挖土：人工对钢套头工具管内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井外侧；
步骤四、管道顶进：由前至后分别对所施工地下管道中的多个所述管道拼装节进行顶进，过程如下：
步骤401、前端拼装节顶进，包括以下步骤：
步骤4011、前端拼装节吊装就位：将所述前端拼装节吊装入工作井内的导轨上后，再将所述前端拼装节前部同轴套装在步骤303中所述钢套头工具管的插口上，并使所述前端拼装节沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；
步骤4012、前端拼装节与钢套头工具管同步顶进：采用顶推设备且沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，对步骤4011中所述前端拼装节与钢套头工具管同步进行向前顶推，直至所述前端拼装节后端位于工作井内的长度为20cm～50cm为止；
对步骤4011中所述前端拼装节与钢套头工具管同步进行向前顶推时，一次向前顶推完成或分多次进行向前顶推，每次向前顶推的顶推长度均不大于钢套管的长度；每次向前顶推完成后，均采用人工对钢套头工具管内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井外侧；
步骤402、下一个管道拼装节顶进，包括以下步骤：
步骤4021、下一个管道拼装节吊装就位：将当前所顶进管道拼装节吊装入工作井内的导轨上，并对当前所顶进管道拼装节与上一个已顶进完成的所述管道拼装节进行拼接，使当前所顶进管道拼装节沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；
所述钢套头工具管、当前所顶进管道拼装节和位于钢套头工具管与当前所顶进管道拼装节之间的所有管道拼装节组成当前顶推管道；
步骤4022、当前顶推管道顶进：采用顶推设备且沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，对步骤4021中所述当前顶推管道进行向前顶推，直至当前所顶进管道拼装节后端位于工作井内的长度为20cm～50cm为止；
对步骤4021中所述当前顶推管道进行向前顶推时，一次向前顶推完成或分多次进行向前顶推，每次向前顶推的顶推长度均不大于钢套管的长度；每次向前顶推完成后，均采用人工对钢套头工具管内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井外侧；
步骤403、一次或多次重复步骤402，直至完成所施工地下管道中除所述后端拼接节之外的所有管道拼装节的顶进过程；
步骤404、后端拼接节顶进，包括以下步骤：
步骤4041、后端拼接节吊装就位：按照步骤4021中所述的方法，对所述后端拼接节进行吊装就位，获得所述待顶推管道；
步骤4042、待顶推管道顶进：采用顶推设备沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，且根据所施工地下管道后端的设计位置，对步骤4041中所述待顶推管道进行向前顶推，直至将所施工地下管道顶推到位；
对步骤4041中所述待顶推管道进行向前顶推时，一次向前顶推完成或分多次进行向前顶推，每次向前顶推的顶推长度均不大于钢套管的长度；每次向前顶推完成后，均采用人工对钢套头工具管内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井外侧；
步骤五、管道接口处理：对步骤4042中顶推到位的所施工地下管道中前后相邻两个所述管道拼装节之间的连接处进行密封处理；
步骤六、管道闭水试验：对步骤五中管道接口处理后的所施工地下管道进行闭水试验。
上述一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征是：步骤六中对所施工地下管道进行闭水试验后，还需对工作井和所述接收井分别进行回填。
上述一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征是：步骤一中所述工作井和所述接收井均为由上至下开挖形成的竖井；所述竖井为立方体结构，所述竖井的四个井壁均呈竖直向布设且其四个所述井壁均为现浇钢筋混凝土结构，所述竖井的内侧底部为水平封底层，所述水平封底层为钢筋混凝土层，所述竖井的四个所述井壁与水平封底层紧固连接为一体；所述竖井的四个所述井壁分别为前侧井壁、位于前侧井壁正后方的后侧井壁以及分别连接于前侧井壁与后侧井壁左右两侧之间的左侧井壁与右侧井壁；
所述工作井的前侧井壁上预留有进洞洞口，所述接收井的后侧井壁上预留有出洞洞口，所述进洞洞口和所述出洞洞口均为圆形且二者均沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设，所述进洞洞口的直径比钢套头工具管的外径大0.05m～0.1m，所述出洞洞口的直径比所述进洞洞口的直径大0.8m～1.2m。
上述一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征是：所述立井的四个井壁外侧均设置有一个高压旋喷桩支护结构，每个所述高压旋喷桩支护结构均包括多个沿所支护井壁由前至后布设在同一竖直面上的高压旋喷桩，所述高压旋喷桩呈竖直向布设且其直径为Φ450mm～Φ550mm，所述高压旋喷桩的底部高度低于所述立井的底部高度，所述高压旋喷桩支护结构中相邻两个所述高压旋喷桩之间的间距为350mm～450mm，四个所述井壁外侧的所述高压旋喷桩支护结构组成一个立方体状止水帷幕；所述立井的四个井壁组成一个立方体状井壁结构，所述立方体状井壁结构由上至下分别为多个井壁节段，所述立方体状井壁结构与其外侧的立方体状止水帷幕紧固连接为一体；
位于工作井的前侧井壁外侧的所述高压旋喷桩支护结构上设置有进洞口，所述进洞口位于所述进洞洞口的正前方且二者的直径相同；
步骤四中进行管道顶进之前，对所述接收井进行施工；
所述工作井和所述接收井均采用逆作法进行施工；
采用逆作法对工作井进行施工时，过程如下：
步骤A1、高压旋喷桩支护结构施工：对工作井四个井壁外侧的所述高压旋喷桩支护结构分别进行施工；
步骤A2、土体开挖及井壁施工：由上至下分多次对工作井内的土体进行开挖；每一次开挖完成后，均对本次开挖成型的坑体的所述井壁节段进行施工；
对所述进洞洞口所处的所述井壁节段进行施工时，还需对所述进洞洞口正前方的所述高压旋喷桩支护结构上所述进洞口所处区域进行破除，并获得所述进洞口；
步骤A3、封底施工：对工作井内侧底部的水平封底层进行施工；
位于所述接收井的后侧井壁外侧的所述高压旋喷桩支护结构上设置有出洞口，所述出洞口位于所述出洞洞口的正后方且二者的直径相同；
采用逆作法对所述接收井进行施工时，过程如下：
步骤B1、高压旋喷桩支护结构施工：对所述接收井四个井壁外侧的所述高压旋喷桩支护结构分别进行施工；
步骤B2、土体开挖及井壁施工：由上至下分多次对所述接收井内的土体进行开挖；每一次开挖完成后，均对本次开挖成型的坑体的所述井壁节段进行施工；
对所述出洞洞口所处的所述井壁节段进行施工时，还需对所述出洞洞口正后方的所述高压旋喷桩支护结构上所述出洞口所处区域进行破除，并获得所述出洞口；
步骤B3、封底施工：对所述接收井内侧底部的水平封底层进行施工。
上述一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征是：步骤一中所述顶推设备和导轨均沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；所述钢套管的壁厚为0.8cm～1.2cm，所述插口的长度为15cm～25cm。
上述一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征是：步骤一中所述插口为壁厚为0.8cm～1.2cm的钢管，所述支撑环为钢环或由多个圆弧形支撑钢板组成的圆形支撑环。
上述一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征是：步骤一中所述支撑环的外径与钢套管的内径一致，所述支撑环与钢套管焊接固定为一体或加工制作为一体；所述插口与支撑环焊接固定为一体或加工制作为一体；
所述支撑环为厚度为15cm～25cm的厚支撑环或厚度为0.8cm～1.2cm的薄支撑环，所述薄支撑环的前侧沿圆周方向设置有多道三角形加劲肋，所述三角形加劲肋外侧固定在钢套管的内侧壁上。
上述一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征是：步骤301中将钢套头工具管吊装入工作井内的导轨上后，对钢套头工具管前端、中部和后端的底部高程分别进行测量，并对钢套头工具管的管道中心轴线进行测量，使钢套头工具管沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；
步骤302中对钢套头工具管向前顶推过程中，每向前顶推50cm～100cm，对钢套头工具管的高程与中心轴线进行一次测量；步骤4012中对所述前端拼装节与钢套头工具管同步进行向前顶推过程中，每向前顶推50cm～100cm，对所述前端拼装节与钢套头工具管所组成拼接管的高程与中心轴线进行一次测量；步骤4022中对所述当前顶推管道进行向前顶推过程中，每向前顶推50cm～100cm，对所述当前顶推管道的高程与中心轴线进行一次测量；步骤4042中对所述待顶推管道进行向前顶推过程中，每向前顶推50cm～100cm，对所述待顶推管道的高程与中心轴线进行一次测量；
步骤四中管道顶进过程中，每向前顶推30m～50m，对钢套头工具管与此时已顶进完成的所有管道拼装节的高程与中心轴线分别进行一次测量。
上述一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征是：步骤303中、步骤4012中、步骤4022中和步骤4042中对钢套头工具管内土体进行开挖后，还需人工由上至下分层对钢套头工具管正前方的土体进行开挖，开挖长度为30cm～50cm。
步骤四中管道顶进过程中，对钢套头工具管与此时已顶进完成的所有管道拼装节组成的已顶进管道进行纠偏时，采用挖土校正法和顶木校正法进行纠偏。
上述一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征是：步骤一中多个所述管道拼装节的长度均相同；步骤二中所述导轨包括左右两个呈平行布设的轨道，两个所述轨道均沿所施工地下管道的管道设计中心轴线进行布设且二者呈对称布设；所述轨道的长度为管道拼装节长度的1.5倍～2倍，两个所述轨道之间的间距为管道拼装节外径的0.45倍～0.6倍；
所述后支顶机构为布设在工作井的后侧井壁前侧的装配式后背墙，所述装配式后背墙与顶推设备呈垂直布设；所述装配式后背墙包括支顶钢板和固定于所述支顶钢板与工作井的后侧井壁之间的支撑骨架，所述支撑骨架由方木和/或型钢拼接而成；所述装配式后背墙与工作井的后侧井壁之间的间隙采用砂石料填塞密实；所述装配式后背墙底部低于工作井底部400mm～600mm，所述顶推设备后部在所述装配式后背墙的着力中心高度不小于所述装配式后背墙高度的1/3。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、方法步骤简单、设计合理且投入施工成本较低。
2、所采用的钢套头工具管结构简单、加工简便且投入成本低，加工质量易于保证。
3、所采用的钢套头工具管与管道拼装节之间拼接简单且拆卸方便，使用操作简便。
4、通过所施工地下管道的前端安装钢套头工具管，并对钢套头工具管的长度、直径以及各部分的结构和尺寸等进行限定，顶进施工过程中将钢套头工具管超前顶入粉砂土地层中，人工在超前钢套头工具管内进行挖土，能有效防止开挖过程中粉砂土地层坍塌，保证施工人员的安全，并能保证顶进过程简便、快速且安全进行。
5、所采用的工作井结构简单且施工简便、使用效果好，并且设置有高压旋喷桩支护结构，能有效保证施工成型工作井的结构稳定性，确保施工安全。
6、所采用的顶进设备结构简单、设计合理且安装布设简便、使用操作方便、使用效果好，该顶进设备包括沿所施工地下管道的管道设计中心轴线对所述待顶进管道进行顶推的顶推设备、供待顶进管道向前移动的导轨、供顶推设备后部支顶的后支顶机构和安装于顶推设备前侧的顶铁，能简便、快速且可靠地完成向前顶推过程，并且顶推过程易于控制。
7、施工简便、施工过程易于控制、使用效果好且实用价值高，所施工地下管道前端安装有超前顶入的钢套头工具管，不仅能保证施工人员的安全，确保顶进施工效率，并且管道高程与方向容易控制，纠偏校正灵活，钢套头工具管能有效减少管道端头的阻力，安全可靠，施工过程中速度快、成本低，不影响周围环境或者影响较小，施工场地小，噪音小，而且能够深入地下作业，既有效地避免了特殊路段开槽施工带来的困难，又保证了工期质量，将地表作业安全可靠地转入地下施工，从而实现了社会经济效益和环保效益，具有施工速度快、施工成本低、环境影响小、文明施工程度高、施工工期短、无地面沉降、防护措施少、高程与方向易控制等诸多优点，本发明形成一套采用钢套头工具管的手掘式顶管施工方法，能有效防止砂层坍塌，钢套头工具管进入砂层提前预防，保证施工人员的安全，具有高程、方向更容易控制，并减少端头的阻力等优势。
8、适用面广，适用于埋深较大、工期紧、穿越全砂层地质及湿软土基地层等地层的管道施工。
综上所述，本发明方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好，能简便、快速完成粉砂土地层顶管施工过程，并且施工过程安全、可靠。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的方法流程框图。
图1-1为本发明实施例1的施工状态示意图。
图2为本发明实施例1中钢套头工具管的结构示意图。
图3为本发明实施例1中钢套头工具管的前部结构示意图。
图4为本发明导轨的布设位置示意图。
图5为本发明实施例2中钢套头工具管的结构示意图。
附图标记说明:
1—工作井； 2—钢套头工具管； 2-1—钢套管；
2-2—支撑环； 2-3—插口； 2-4—三角形加劲肋；
3—顶推设备； 4—导轨； 5—顶铁；
6—管道拼装节； 7—后侧井壁； 8—前侧井壁；
9—水平封底层； 10—工作平台； 11—龙门吊；
12—运输车。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的一种粉砂土地层顶管施工方法，包括以下步骤：
步骤一、工作井施工：对用于顶进所施工地下管道的工作井1进行施工，所述工作井1位于所施工地下管道的后侧，所施工地下管道位于工作井1与接收井之间，详见图1-1；
如图1-1所示，所施工地下管道为由多个管道拼装节6从前至后拼接而成且埋设于粉砂土地层内的拼接式管道，多个所述管道拼装节6中位于最前侧的管道拼装节6为前端拼装节，多个所述管道拼装节6中位于最后侧的管道拼装节6为后端拼装节；所施工地下管道为给排水管道或污水管道，所述管道拼装节6为预制混凝土管节；所述前端拼装节的前端安装有钢套头工具管2，所施工地下管道与钢套头工具管2呈同轴布设且二者组成待顶进管道；
如图2、图3所示，所述钢套头工具管2包括钢套管2-1、安装在钢套管2-1后端内侧的支撑环2-2和固定在支撑环2-2上且供所述前端拼装节前部同轴套装的插口2-3，所述钢套管2-1、支撑环2-2和插口2-3呈同轴布设，所施工地下管道和钢套管2-1均为圆管，所述钢套管2-1的外径与所施工地下管道的外径相同，所述插口2-3为圆筒状且其外径不大于所施工地下管道的内径，所述支撑环2-2与钢套管2-1呈垂直布设，所述支撑环2-2的后侧壁与钢套管2-1的后侧壁相平齐，所述前端拼装节的前侧壁支顶在支撑环2-2上；所述钢套管2-1的壁厚为0.8cm～1.2cm且其长度为80cm～120cm，所述管道拼装节的长度大于钢套管2-1的长度；
步骤二、顶进设备安装：在步骤一中施工完成的工作井1的内侧底部安装顶进设备；
所述顶进设备包括沿所施工地下管道的管道设计中心轴线对所述待顶进管道进行顶推的顶推设备3、供所述待顶进管道向前移动的导轨4、供顶推设备3后部支顶的后支顶机构和安装于顶推设备3前侧的顶铁5，所述导轨4位于顶推设备3的正下方，所述后支顶机构固定在工作井1的后侧井壁7上，所述后支顶机构位于顶推设备3后侧，所述顶铁5位于顶推设备3与所述待顶进管道之间；
步骤三、钢套头工具管顶进，过程如下：
步骤301、钢套头工具管吊装就位：将钢套头工具管2吊装入工作井1内的导轨4上，并使钢套头工具管2沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；
步骤302、钢套头工具管顶进：采用顶推设备3且沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，对步骤301中所述钢套头工具管2向前顶推，顶推长度不大于钢套管2-1的长度；
步骤303、人工管内挖土：人工对钢套头工具管2内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井1外侧；
步骤四、管道顶进：由前至后分别对所施工地下管道中的多个所述管道拼装节6进行顶进，过程如下：
步骤401、前端拼装节顶进，包括以下步骤：
步骤4011、前端拼装节吊装就位：将所述前端拼装节吊装入工作井1内的导轨4上后，再将所述前端拼装节前部同轴套装在步骤303中所述钢套头工具管2的插口2-3上，并使所述前端拼装节沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；
步骤4012、前端拼装节与钢套头工具管同步顶进：采用顶推设备3且沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，对步骤4011中所述前端拼装节与钢套头工具管2同步进行向前顶推，直至所述前端拼装节后端位于工作井1内的长度为20cm～50cm为止；
对步骤4011中所述前端拼装节与钢套头工具管2同步进行向前顶推时，一次向前顶推完成或分多次进行向前顶推，每次向前顶推的顶推长度均不大于钢套管2-1的长度；每次向前顶推完成后，均采用人工对钢套头工具管2内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井1外侧；
步骤402、下一个管道拼装节顶进，包括以下步骤：
步骤4021、下一个管道拼装节吊装就位：将当前所顶进管道拼装节吊装入工作井1内的导轨4上，并对当前所顶进管道拼装节与上一个已顶进完成的所述管道拼装节进行拼接，使当前所顶进管道拼装节沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；
所述钢套头工具管2、当前所顶进管道拼装节和位于钢套头工具管2与当前所顶进管道拼装节之间的所有管道拼装节组成当前顶推管道；
步骤4022、当前顶推管道顶进：采用顶推设备3且沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，对步骤4021中所述当前顶推管道进行向前顶推，直至当前所顶进管道拼装节后端位于工作井1内的长度为20cm～50cm为止；
对步骤4021中所述当前顶推管道进行向前顶推时，一次向前顶推完成或分多次进行向前顶推，每次向前顶推的顶推长度均不大于钢套管2-1的长度；每次向前顶推完成后，均采用人工对钢套头工具管2内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井1外侧；
步骤403、一次或多次重复步骤402，直至完成所施工地下管道中除所述后端拼接节之外的所有管道拼装节6的顶进过程；
步骤404、后端拼接节顶进，包括以下步骤：
步骤4041、后端拼接节吊装就位：按照步骤4021中所述的方法，对所述后端拼接节进行吊装就位，获得所述待顶推管道；
步骤4042、待顶推管道顶进：采用顶推设备3沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，且根据所施工地下管道后端的设计位置，对步骤4041中所述待顶推管道进行向前顶推，直至将所施工地下管道顶推到位；
对步骤4041中所述待顶推管道进行向前顶推时，一次向前顶推完成或分多次进行向前顶推，每次向前顶推的顶推长度均不大于钢套管2-1的长度；每次向前顶推完成后，均采用人工对钢套头工具管2内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井1外侧；
步骤五、管道接口处理：对步骤4042中顶推到位的所施工地下管道中前后相邻两个所述管道拼装节6之间的连接处进行密封处理；
步骤六、管道闭水试验：对步骤五中管道接口处理后的所施工地下管道进行闭水试验。
其中，所施工地下管道的管道设计中心轴线为预先设计的所施工地下管道的管道中心轴线。
本实施例中，为顶推简便，所述钢套管2-1的前端经倒角处理，所述钢套管2-1的前端端口的内径由前至后逐渐缩小。
本实施例中，所述顶推设备3和导轨4均沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设。
所述插口2-3的长度为15cm～25cm。并且，所述插口2-3为壁厚为0.8cm～1.2cm的钢管。
本实施例中，所述钢套管2-1的壁厚为1cm且长度为100cm，所述管道拼装节的长度大于钢套管2-1的长度；所述插口2-3的长度为20cm。并且，所述插口2-3的壁厚为1cm。
实际加工时，可根据具体需要，对钢套管2-1的壁厚和长度以及插口2-3的长度和壁厚分别进行相应调整。
本实施例中，所述插口2-3的内径与支撑环2-2的内径一致。
本实施例中，所述支撑环2-2的外径与钢套管2-1的内径一致，所述支撑环2-2与钢套管2-1焊接固定为一体或加工制作为一体；所述插口2-3与支撑环2-2焊接固定为一体或加工制作为一体。
本实施例中，所述支撑环2-2为由多个圆弧形支撑钢板组成的圆形支撑环。
实际使用时，所述支撑环2-2也可以为其它结构的支撑环。
本实施例中，所述支撑环2-2为厚度为15cm～25cm的厚支撑环。因而，所述圆弧形支撑钢板的板厚均为15cm～25cm。
本实施例中，所述工作井1位于所施工地下管道的后侧。
本实施例中，步骤六中对所施工地下管道进行闭水试验后，还需对工作井1和所述接收井分别进行回填。
步骤一中所述工作井1和所述接收井均为由上至下开挖形成的竖井；所述竖井为立方体结构，所述竖井的四个井壁均呈竖直向布设且其四个所述井壁均为现浇钢筋混凝土结构，所述竖井的内侧底部为水平封底层9，所述水平封底层9为钢筋混凝土层，所述竖井的四个所述井壁与水平封底层9紧固连接为一体；所述竖井的四个所述井壁分别为前侧井壁8、位于前侧井壁8正后方的后侧井壁7以及分别连接于前侧井壁8与后侧井壁7左右两侧之间的左侧井壁与右侧井壁。
所述工作井1的前侧井壁8上预留有进洞洞口，所述接收井的后侧井壁7上预留有出洞洞口，所述进洞洞口和所述出洞洞口均为圆形且二者均沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设，所述进洞洞口的直径比钢套头工具管2的外径大0.05m～0.1m，所述出洞洞口的直径比所述进洞洞口的直径大0.8m～1.2m。
本实施例中，所述立井的四个井壁外侧均设置有一个高压旋喷桩支护结构，每个所述高压旋喷桩支护结构均包括多个沿所支护井壁由前至后布设在同一竖直面上的高压旋喷桩，所述高压旋喷桩呈竖直向布设且其直径为Φ450mm～Φ550mm，所述高压旋喷桩的底部高度低于所述立井的底部高度，所述高压旋喷桩支护结构中相邻两个所述高压旋喷桩之间的间距为350mm～450mm，四个所述井壁外侧的所述高压旋喷桩支护结构组成一个立方体状止水帷幕；所述立井的四个井壁组成一个立方体状井壁结构，所述立方体状井壁结构由上至下分别为多个井壁节段，所述立方体状井壁结构与其外侧的立方体状止水帷幕紧固连接为一体。
位于工作井1的前侧井壁8外侧的所述高压旋喷桩支护结构上设置有进洞口，所述进洞口位于所述进洞洞口的正前方且二者的直径相同。
其中，所述高压旋喷桩支护结构中相邻两个所述高压旋喷桩之间的间距指的是相邻两个所述高压旋喷桩的中心轴线之间的间距。
实际施工时，步骤四中进行管道顶进之前，对所述接收井进行施工。
本实施例中，步骤一中对工作井1进行施工的同时，对所述接收井同步进行施工。
本实施例中，所述工作井1和所述接收井均采用逆作法进行施工。
由于所施工地下管道的埋深较大(大于10m)且位于粉砂土地层，所述工作井1和所述接收井均采用逆作法施工成型的钢筋混凝土结构，并采用所述高压旋喷桩支护结构进行加固，能有效保证施工安全，并能确保施工成型工作井1和所述接收井的结构稳定性。
本实施例中，所述高压旋喷桩的桩径为Φ500mm，桩距为400mm，桩体固化剂为42.5普通硅酸盐水泥且其水泥参量根据实验确定，所述高压旋喷桩每延米的水泥用量为200kg，水灰比为1∶1，高压水的压力大于20MPa，加固后土体强度大于5MPa，因而能对土体进行有效加固。
实际施工时，对工作井1和所述接收井进行土体开挖之前，还需根据实际情况，确定工作井1或所述接收井周围施工是否需进行降水，根据现场地质情况确定施工降水方案，包括施工降水井布置、降水井的深度与口径、抽水泵的流量及扬程等。
本实施例中，采用逆作法对工作井1进行施工时，过程如下：
步骤A1、高压旋喷桩支护结构施工：对工作井1四个井壁外侧的所述高压旋喷桩支护结构分别进行施工；
步骤A2、土体开挖及井壁施工：由上至下分多次对工作井1内的土体进行开挖；每一次开挖完成后，均对本次开挖成型的坑体的所述井壁节段进行施工；
对所述进洞洞口所处的所述井壁节段进行施工时，还需对所述进洞洞口正前方的所述高压旋喷桩支护结构上所述进洞口所处区域进行破除，并获得所述进洞口；
步骤A3、封底施工：对工作井1内侧底部的水平封底层9进行施工。
本实施例中，位于所述接收井的后侧井壁7外侧的所述高压旋喷桩支护结构上设置有出洞口，所述出洞口位于所述出洞洞口的正后方且二者的直径相同。
采用逆作法对所述接收井进行施工时，过程如下：
步骤B1、高压旋喷桩支护结构施工：对所述接收井四个井壁外侧的所述高压旋喷桩支护结构分别进行施工；
步骤B2、土体开挖及井壁施工：由上至下分多次对所述接收井内的土体进行开挖；每一次开挖完成后，均对本次开挖成型的坑体的所述井壁节段进行施工；
对所述出洞洞口所处的所述井壁节段进行施工时，还需对所述出洞洞口正后方的所述高压旋喷桩支护结构上所述出洞口所处区域进行破除，并获得所述出洞口；
步骤B3、封底施工：对所述接收井内侧底部的水平封底层9进行施工。
采用逆作法对工作井1或所述接收井进行施工时，待高压旋喷桩桩基强度达到90％以上，即可进行土方开挖。由于井比较深且土方量很大，施工开挖采用反铲式挖掘机进行挖土，挖土时严禁碰到止水帷幕桩，开挖时的边缘控制在离止水帷幕的柱边50cm处为宜，剩余的部分采用人工辅助修边，自卸汽车装运。第一次挖土可按设计图示尺寸全面下挖到一定深度，绑扎钢筋，支模，浇筑井壁混凝土，待所浇筑混凝土强度≥设计强度的80％后，进行下次开挖。
所述工作井1或所述接收井施工完成后，还需在工作井1或所述接收井上的自然地面修整为有定向排水坡度的工作面，并开挖排水沟、集水井，以防地面水、雨水流入坑内，在井内同样设置集水井，防止坑底(即所述工作井1或所述接收井的井底)积水。
实际施工时，所施工地下管道的外径大于Φ1m且其外径不大于Φ2.2m。
本实施例中，步骤一中多个所述管道拼装节6的长度均相同；如图4所示，步骤二中所述导轨4包括左右两个呈平行布设的轨道，两个所述轨道均沿所施工地下管道的管道设计中心轴线进行布设且二者呈对称布设；所述轨道的长度为管道拼装节6长度的1.5倍～2倍，两个所述轨道之间的间距为管道拼装节6外径的0.45倍～0.6倍。
实际使用时，所述轨道为钢轨或槽钢等型钢。所述轨道铺装在水平封底层9上，所述水平封底层9设置有供所述轨道固定的预埋钢板。
所述导轨4的作用是引导钢套头工具管2或管道拼装节6按设计的中心线和坡度顶入土中，保证管在将要顶入土中前的位置正确。
对导轨4进行安放前，先复核所施工地下管道的管道设计中心轴线位置，在安装时还必须复核所施工地下管道的管道设计中心轴线位置。
所述导轨4安放在水平封底层9的混凝土基础面上，导轨4定位后必须稳固、正确，在顶进过程中承受各种负载时不移位、不变形、不沉降。所述导轨4应有足够的刚度。所述导轨4中两个轨道应顺直、平行、等高，其纵坡与所施工地下管道的管道设计坡度相一致，安装允许偏差轴线位置3mm，顶面高程0～+3mm，两轨内距±2mm。安装后的导轨4应当牢固，不得在使用中产生移位，并经常检查效核。
实际对两个所述轨道之间的间距进行确定时，还可根据公式进行确定，其中A为两个所述轨道之间的净距且其单位为mm，D为管道拼装节6的外径且其单位为mm；h为所述轨道的竖向高度且其单位为mm，所述轨道为QU100导轨时，取h＝65.5mm；e为管道拼装节6的外侧底部距枕铁(或枕木)面的距离且其单位为mm，此处e＝20mm；其中，枕铁供所述轨道支撑。
所述后支顶机构为布设在工作井1的后侧井壁7前侧的装配式后背墙，所述装配式后背墙与顶推设备3呈垂直布设；所述装配式后背墙包括支顶钢板和固定于所述支顶钢板与工作井1的后侧井壁7之间的支撑骨架，所述支撑骨架由方木和/或型钢拼接而成；所述装配式后背墙与工作井1的后侧井壁7之间的间隙采用砂石料填塞密实；所述装配式后背墙底部低于工作井1底部400mm～600mm，所述顶推设备3后部在所述装配式后背墙的着力中心高度不小于所述装配式后背墙高度的1/3。
本实施例中，所述顶推设备3为液压千斤顶。
实际使用时，所述支顶钢板的板厚为20mm且其作用是来均匀分布压力。本实施例中，所述装配式后背墙底部低于工作井1底部500mm，这样能使顶推设备3的着力点与所述装配式后背墙后侧被动土的合力点保持一致，有助于减少所述装配式后背墙的倾斜程度。
本实施例中，所述顶铁5为U形顶铁。
所述顶铁5是顶进管道时，液压千斤顶与管壁之间临时设置的传力构件。顶铁采用U形顶铁，U形顶铁通常是一个内径较小、外径与“F”管相同的，有一定厚度的钢结构件，主要作用是把主顶油缸的点推力，分布在被顶“F”管的四周上，均匀并保护管道拼装节6的端面。纵向顶铁(即顶铁5)与管道拼装节6的管端面相接触时，必须使纵向顶铁着力点高度位置位于管道拼装节6的外直径1/3～1/4处，以防止着力点太高造成前管低头。当顶力较大时，管道拼装节6的管端面应加弧形顶铁钢板，以增大管端的受力面积，改善其受力情况，防止管子在顶力过大时损坏。
并且，所述顶铁5与管道拼装节6的管口之间垫装三合板垫圈，当顶力接近管节材料的允许抗压强度时，管端应增加环形顶铁，避免应力集中对管端的损伤。顶进时，工作人员不得在顶铁5的上方与侧面停留，并随时观察顶铁5有无异常迹象。
本实施例中，所述顶推设备3包括左右两组布设布设的所述液压千斤顶。顶进开始时，缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进；顶进中若发现油压突然增高，立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进；千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。
本实施例中，步骤302中进行钢套头工具管顶进之前，先做预顶试验，以便检验液压系统的性能、液压缸行程以及传力设备的中心线和垂直度等。
本实施例中，步骤302中所述顶推长度为钢套管2-1长度的。
本实施例中，所述工作井1的上部外侧设置有工作平台10，所述工作井1上方安装有龙门架11，所述工作平台10为供管道拼装节6水平放置和供龙门架11安装的平台。
实际使用时，采用龙门架11将钢套头工具管2或管道拼装节6吊装至工作井1内。
本实施例中，步骤303中、步骤4012中、步骤4022中和步骤4042中对钢套头工具管2内土体进行开挖时，先采用运输车12将所开挖土体向后运至工作井1内侧底部，再采用龙门吊11将运输车12吊装至工作井1外侧，从而实现对所开挖土体进行外运的目的。因而，所述龙门吊11为对运输车12进行吊装的吊装设备。
本实施例中，所述运输车12为手推车，具体是四轮手推车。
本实施例中，步骤301中将钢套头工具管2吊装入工作井1内的导轨4上后，对钢套头工具管2前端、中部和后端的底部高程分别进行测量，并对钢套头工具管2的管道中心轴线进行测量，使钢套头工具管2沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设。
步骤302中对钢套头工具管2向前顶推过程中，每向前顶推50cm～100cm，对钢套头工具管2的高程与中心轴线进行一次测量；步骤4012中对所述前端拼装节与钢套头工具管2同步进行向前顶推过程中，每向前顶推50cm～100cm，对所述前端拼装节与钢套头工具管2所组成拼接管的高程与中心轴线进行一次测量；步骤4022中对所述当前顶推管道进行向前顶推过程中，每向前顶推50cm～100cm，对所述当前顶推管道的高程与中心轴线进行一次测量；步骤4042中对所述待顶推管道进行向前顶推过程中，每向前顶推50cm～100cm，对所述待顶推管道的高程与中心轴线进行一次测量。
步骤四中管道顶进过程中，每向前顶推30m～50m，对钢套头工具管2与此时已顶进完成的所有管道拼装节的高程与中心轴线分别进行一次测量。
顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部分密合后，再按正常顶进速度顶进。顶进中若发现油路子压力增高，应停止顶进，检查原因并经过处理后方可继续顶进，回镐时，油路压力不得过大，速度不得过快。挖出的土方要及时外运，及时顶进，使顶力限制在较小的范围内。并且，应对管道的长度进行测量和记录，根据管道的长度，每顶进2m及每完成一根管道顶进时，应对钢套头工具管及第一节管道的垂直和侧向位置进行检测，记录的结果应绘制成图表。另外，监测系统还应在适当的时间间隔内对其它参数进行常规的监测。
测量工作在顶管过程中是非常重要的，测量准确与否直接关系到顶管的质量，从工作井的定位到顶进过程中的测量工作均安排二名专职测量人员日夜监测，并通过测量成果来指导工人施工。
其中，对中心轴线进行测量时，顶进长度在60cm范围内，采用垂球拉线的方法进行测量，要求两垂球的间距尽可能拉大，用水平尺测量头一节管前端的中心偏差；一次顶进超过60cm，应采用经纬仪或激光导向仪测量，即用激光束进行定位。
实际进行高程测量时，用水准仪与高程尺相配合进行测量，根据工作井1内设置的水准点标高(不少于两个)，测管道拼装节6的走向趋势。测量后应与工作井1内另一水准点闭合。
本实施例中，针对粉砂土地层顶管过程中钢套管工具管2易跑偏或栽头的情况，更应着力加大控制测量，高程控制用水准仪测量；而中心轴线测量采用激光经纬仪与光靶配合的方法：在钢套管工具管2内合理设置光靶一个，无论钢套管工具管2的运动方式如何，或高或低或偏或转，光靶始终处于钢套管工具管2的中央，激光经纬仪的红色光束一直照在光靶上，便于顶进控制和纠偏，保证工程施工质量。
本实施例中，步骤303中、步骤4012中、步骤4022中和步骤4042中对钢套头工具管2内土体进行开挖后，还需人工由上至下分层对钢套头工具管2正前方的土体进行开挖，开挖长度为30cm～50cm。
管前挖土是控制管节(即管道拼装节6)顶时方向和高程，减少偏差的重要作业，是保证顶管质量及管上构筑物安全的关键，本发明顶管掘进时主要采用钢套头工具管2超前顶入，施工人员在安全区域，防止粉砂土地层坍塌，管道内砂子通过管内水平运输设备(即运输车12)和工作井1上方的龙门吊11垂直运输提升至地面，管内水平运输通过运输车12托运土体，人工或卷扬机吊运，然后将砂子运至指定的地点进行堆置。
在一般顶管地段，土质良好，可超越前端30cm～50cm，并且自上而下分层开挖；钢套头工具管2迎面的超挖量应根据土质条件确定。
对钢套头工具管2周围的超挖情况，在不允许土下沉的顶管地段(如上面有重要构筑物或其它管道)，钢套头工具管2周围一律不得超挖；在一般顶管地段，上面允许超挖15mm，但在下面135°范围内不得超挖，一定要保持管壁与土基表面吻合。
当顶进作业停顿时间较长，为防止开挖面的松动或坍塌，应对挖掘面及时采取正面支撑或全部封闭措施。
本实施例中，步骤四中管道顶进过程中，对钢套头工具管2与此时已顶进完成的所有管道拼装节组成的已顶进管道进行纠偏时，采用挖土校正法和顶木校正法进行纠偏。
纠偏是指钢套头工具管2偏离设计轴线(即所施工地下管道的管道设计中心轴线)后，利用钢套头工具管2的纠偏机构或其它措施改变管端的方向，减少轴线偏差的方法。管道在顶进过程中，由于迎面阻力、管壁摩擦力分部不均和千斤顶顶力的微小偏心等都可能导致工具管前进的方向偏离或旋转。为保证管道的施工质量，必须及时纠正，才能避免施工偏差超过允许值。顶进过程中要“勤顶、勤挖、勤测、勤纠”。
当测量结果超出允许范围外，就要进行纠偏，顶管纠偏是逐步进行的，形成误差后不可立即将已顶好的管子校正到位，应缓慢慢进行，使管子复位，不能猛、纠硬调，以防产生相反的结果。纠偏采用人工与钢套头工具管2联合应用的方法进行。
由于钢套头工具管2(即顶管中的第一节管)要承受工具管纠偏较大的不均匀反复应力，故钢套头工具管2的质量一定要好，同时为保证纠偏较大的灵敏度，钢套头工具管2的长度不宜过长。
其中，挖土校正法是指在钢套头工具管2偏向设计中心线(即所施工地下管道的管道设计中心轴线)的一侧(即偏移方向的另一侧)适当超挖，以使迎面阻力减小，而在相对一侧不超挖或留坎，使迎面阻力加大，形成力偶，让钢套头工具管2调向，逐渐回到设计位置。高程检查结果如发现管子“低头”时，则在管顶处上多挖土，管底处略挖出向上的斜坡；若管子顶进过程中发生“抬头”时，则在观前下部稍多挖土，管顶少挖土，再进行顶进即得以校正。挖土校正法适用于当偏差在10mm～30mm范围内时校正。
当偏差大于30mm或利用挖土校正法无效时，用1根圆木，所述圆木的一端顶在钢套头工具管2偏向设计中心线的另一侧(即偏移方向)内管壁上，另一端支在垫有木板的管前土壤上，支架稳定后开动顶进设备3，利用顶进时斜支在钢套头工具管2的所述圆木所产生的分力使钢套头工具管2得以校正。所述圆木由后向前逐渐向偏向设计中心线的一侧倾斜。
本实施例中，步骤五中对前后相邻两个所述管道拼装节6之间的连接处进行密封处理时，前后相邻两个所述管道拼装节6之间采用橡胶圈进行密封，再采用油麻与石棉水泥进行填塞，最后用聚硫密封膏密封，防止渗水漏水。橡胶圈采用氯丁橡胶，使用寿命50年。
步骤六中进行管道闭水试验时，所采用的闭水试验方法为混凝土管道采用的常规闭水试验方法。
本实施例中，步骤六中进行管道闭水试验时，试验水头应比上游管内顶高2m，如井高不足2m时，以检查井高度为准。闭水试验应进行外观检查，管道、接头不得有漏水现象，在管内装满水浸泡24h后方可进行观测，观测30min的渗水量，实际渗水量＝(30min渗水高度×井口面积×48000)/井段长度；混凝土管道闭水试验允许渗水量按下式计算，Q的单位为m3/(24h·km)。
实施例2
本实施例中，如图5所示，与实施例1不同的是：步骤一中所述支撑环2-2为钢环，所述支撑环2-2为厚度为0.8cm～1.2cm的薄支撑环，所述薄支撑环的前侧沿圆周方向设置有多道三角形加劲肋2-4，所述三角形加劲肋2-4外侧固定在钢套管2-1的内侧壁上。
本实施例中，所述支撑环2-2的厚度为1cm。
实际使用时，可根据具体需要，对支撑环2-2的厚度进行相应调整。
并且，所述支撑环2-2和插口2-3均与钢套管2-1加工制作为一体。
本实施例中，其余方法步骤均与实施例1相同。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、工作井施工：对用于顶进所施工地下管道的工作井(1)进行施工，所述工作井(1)位于所施工地下管道的后侧，所施工地下管道位于工作井(1)与接收井之间；
所施工地下管道为由多个管道拼装节(6)从前至后拼接而成且埋设于粉砂土地层内的拼接式管道，多个所述管道拼装节(6)中位于最前侧的管道拼装节(6)为前端拼装节，多个所述管道拼装节(6)中位于最后侧的管道拼装节(6)为后端拼装节；所施工地下管道为给排水管道或污水管道，所述管道拼装节(6)为预制混凝土管节；所述前端拼装节的前端安装有钢套头工具管(2)，所施工地下管道与钢套头工具管(2)呈同轴布设且二者组成待顶进管道；
所述钢套头工具管(2)包括钢套管(2-1)、安装在钢套管(2-1)后端内侧的支撑环(2-2)和固定在支撑环(2-2)上且供所述前端拼装节前部同轴套装的插口(2-3)，所述钢套管(2-1)、支撑环(2-2)和插口(2-3)呈同轴布设，所施工地下管道和钢套管(2-1)均为圆管，所述钢套管(2-1)的外径与所施工地下管道的外径相同，所述插口(2-3)为圆筒状且其外径不大于所施工地下管道的内径，所述支撑环(2-2)与钢套管(2-1)呈垂直布设，所述支撑环(2-2)的后侧壁与钢套管(2-1)的后侧壁相平齐，所述前端拼装节的前侧壁支顶在支撑环(2-2)上；所述钢套管(2-1)的壁厚为0.8cm～1.2cm且其长度为80cm～120cm，所述管道拼装节的长度大于钢套管(2-1)的长度；
步骤二、顶进设备安装：在步骤一中施工完成的工作井(1)的内侧底部安装顶进设备；
所述顶进设备包括沿所施工地下管道的管道设计中心轴线对所述待顶进管道进行顶推的顶推设备(3)、供所述待顶进管道向前移动的导轨(4)、供顶推设备(3)后部支顶的后支顶机构和安装于顶推设备(3)前侧的顶铁(5)，所述导轨(4)位于顶推设备(3)的正下方，所述后支顶机构固定在工作井(1)的后侧井壁(7)上，所述后支顶机构位于顶推设备(3)后侧，所述顶铁(5)位于顶推设备(3)与所述待顶进管道之间；
步骤三、钢套头工具管顶进，过程如下：
步骤301、钢套头工具管吊装就位：将钢套头工具管(2)吊装入工作井(1)内的导轨(4)上，并使钢套头工具管(2)沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；
步骤302、钢套头工具管顶进：采用顶推设备(3)且沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，对步骤301中所述钢套头工具管(2)向前顶推，顶推长度不大于钢套管(2-1)的长度；
步骤303、人工管内挖土：人工对钢套头工具管(2)内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井(1)外侧；
步骤四、管道顶进：由前至后分别对所施工地下管道中的多个所述管道拼装节(6)进行顶进，过程如下：
步骤401、前端拼装节顶进，包括以下步骤：
步骤4011、前端拼装节吊装就位：将所述前端拼装节吊装入工作井(1)内的导轨(4)上后，再将所述前端拼装节前部同轴套装在步骤303中所述钢套头工具管(2)的插口(2-3)上，并使所述前端拼装节沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；
步骤4012、前端拼装节与钢套头工具管同步顶进：采用顶推设备(3)且沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，对步骤4011中所述前端拼装节与钢套头工具管(2)同步进行向前顶推，直至所述前端拼装节后端位于工作井(1)内的长度为20cm～50cm为止；
对步骤4011中所述前端拼装节与钢套头工具管(2)同步进行向前顶推时，一次向前顶推完成或分多次进行向前顶推，每次向前顶推的顶推长度均不大于钢套管(2-1)的长度；每次向前顶推完成后，均采用人工对钢套头工具管(2)内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井(1)外侧；
步骤402、下一个管道拼装节顶进，包括以下步骤：
步骤4021、下一个管道拼装节吊装就位：将当前所顶进管道拼装节吊装入工作井(1)内的导轨(4)上，并对当前所顶进管道拼装节与上一个已顶进完成的所述管道拼装节进行拼接，使当前所顶进管道拼装节沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；
所述钢套头工具管(2)、当前所顶进管道拼装节和位于钢套头工具管(2)与当前所顶进管道拼装节之间的所有管道拼装节组成当前顶推管道；
步骤4022、当前顶推管道顶进：采用顶推设备(3)且沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，对步骤4021中所述当前顶推管道进行向前顶推，直至当前所顶进管道拼装节后端位于工作井(1)内的长度为20cm～50cm为止；
对步骤4021中所述当前顶推管道进行向前顶推时，一次向前顶推完成或分多次进行向前顶推，每次向前顶推的顶推长度均不大于钢套管(2-1)的长度；每次向前顶推完成后，均采用人工对钢套头工具管(2)内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井(1)外侧；
步骤403、一次或多次重复步骤402，直至完成所施工地下管道中除所述后端拼接节之外的所有管道拼装节(6)的顶进过程；
步骤404、后端拼接节顶进，包括以下步骤：
步骤4041、后端拼接节吊装就位：按照步骤4021中所述的方法，对所述后端拼接节进行吊装就位，获得所述待顶推管道；
步骤4042、待顶推管道顶进：采用顶推设备(3)沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，且根据所施工地下管道后端的设计位置，对步骤4041中所述待顶推管道进行向前顶推，直至将所施工地下管道顶推到位；
对步骤4041中所述待顶推管道进行向前顶推时，一次向前顶推完成或分多次进行向前顶推，每次向前顶推的顶推长度均不大于钢套管(2-1)的长度；每次向前顶推完成后，均采用人工对钢套头工具管(2)内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井(1)外侧；
步骤五、管道接口处理：对步骤4042中顶推到位的所施工地下管道中前后相邻两个所述管道拼装节(6)之间的连接处进行密封处理；
步骤六、管道闭水试验：对步骤五中管道接口处理后的所施工地下管道进行闭水试验。
2.按照权利要求1所述的一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征在于：步骤六中对所施工地下管道进行闭水试验后，还需对工作井(1)和所述接收井分别进行回填。
3.按照权利要求1或2所述的一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征在于：步骤一中所述工作井(1)和所述接收井均为由上至下开挖形成的竖井；所述竖井为立方体结构，所述竖井的四个井壁均呈竖直向布设且其四个所述井壁均为现浇钢筋混凝土结构，所述竖井的内侧底部为水平封底层(9)，所述水平封底层(9)为钢筋混凝土层，所述竖井的四个所述井壁与水平封底层(9)紧固连接为一体；所述竖井的四个所述井壁分别为前侧井壁(8)、位于前侧井壁(8)正后方的后侧井壁(7)以及分别连接于前侧井壁(8)与后侧井壁(7)左右两侧之间的左侧井壁与右侧井壁；
所述工作井(1)的前侧井壁(8)上预留有进洞洞口，所述接收井的后侧井壁(7)上预留有出洞洞口，所述进洞洞口和所述出洞洞口均为圆形且二者均沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设，所述进洞洞口的直径比钢套头工具管(2)的外径大0.05m～0.1m，所述出洞洞口的直径比所述进洞洞口的直径大0.8m～1.2m。
4.按照权利要求3所述的一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征在于：所述立井的四个井壁外侧均设置有一个高压旋喷桩支护结构，每个所述高压旋喷桩支护结构均包括多个沿所支护井壁由前至后布设在同一竖直面上的高压旋喷桩，所述高压旋喷桩呈竖直向布设且其直径为Φ450mm～Φ550mm，所述高压旋喷桩的底部高度低于所述立井的底部高度，所述高压旋喷桩支护结构中相邻两个所述高压旋喷桩之间的间距为350mm～450mm，四个所述井壁外侧的所述高压旋喷桩支护结构组成一个立方体状止水帷幕；所述立井的四个井壁组成一个立方体状井壁结构，所述立方体状井壁结构由上至下分别为多个井壁节段，所述立方体状井壁结构与其外侧的立方体状止水帷幕紧固连接为一体；
位于工作井(1)的前侧井壁(8)外侧的所述高压旋喷桩支护结构上设置有进洞口，所述进洞口位于所述进洞洞口的正前方且二者的直径相同；
步骤四中进行管道顶进之前，对所述接收井进行施工；
所述工作井(1)和所述接收井均采用逆作法进行施工；
采用逆作法对工作井(1)进行施工时，过程如下：
步骤A1、高压旋喷桩支护结构施工：对工作井(1)四个井壁外侧的所述高压旋喷桩支护结构分别进行施工；
步骤A2、土体开挖及井壁施工：由上至下分多次对工作井(1)内的土体进行开挖；每一次开挖完成后，均对本次开挖成型的坑体的所述井壁节段进行施工；
对所述进洞洞口所处的所述井壁节段进行施工时，还需对所述进洞洞口正前方的所述高压旋喷桩支护结构上所述进洞口所处区域进行破除，并获得所述进洞口；
步骤A3、封底施工：对工作井(1)内侧底部的水平封底层(9)进行施工；
位于所述接收井的后侧井壁(7)外侧的所述高压旋喷桩支护结构上设置有出洞口，所述出洞口位于所述出洞洞口的正后方且二者的直径相同；
采用逆作法对所述接收井进行施工时，过程如下：
步骤B1、高压旋喷桩支护结构施工：对所述接收井四个井壁外侧的所述高压旋喷桩支护结构分别进行施工；
步骤B2、土体开挖及井壁施工：由上至下分多次对所述接收井内的土体进行开挖；每一次开挖完成后，均对本次开挖成型的坑体的所述井壁节段进行施工；
对所述出洞洞口所处的所述井壁节段进行施工时，还需对所述出洞洞口正后方的所述高压旋喷桩支护结构上所述出洞口所处区域进行破除，并获得所述出洞口；
步骤B3、封底施工：对所述接收井内侧底部的水平封底层(9)进行施工。
5.按照权利要求1或2所述的一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征在于：步骤一中所述顶推设备(3)和导轨(4)均沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；所述钢套管(2-1)的壁厚为0.8cm～1.2cm，所述插口(2-3)的长度为15cm～25cm。
6.按照权利要求1或2所述的一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征在于：步骤一中所述插口(2-3)为壁厚为0.8cm～1.2cm的钢管，所述支撑环(2-2)为钢环或由多个圆弧形支撑钢板组成的圆形支撑环。
7.按照权利要求1或2所述的一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征在于：步骤一中所述支撑环(2-2)的外径与钢套管(2-1)的内径一致，所述支撑环(2-2)与钢套管(2-1)焊接固定为一体或加工制作为一体；所述插口(2-3)与支撑环(2-2)焊接固定为一体或加工制作为一体；
所述支撑环(2-2)为厚度为15cm～25cm的厚支撑环或厚度为0.8cm～1.2cm的薄支撑环，所述薄支撑环的前侧沿圆周方向设置有多道三角形加劲肋(2-4)，所述三角形加劲肋(2-4)外侧固定在钢套管(2-1)的内侧壁上。
8.按照权利要求1或2所述的一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征在于：步骤301中将钢套头工具管(2)吊装入工作井(1)内的导轨(4)上后，对钢套头工具管(2)前端、中部和后端的底部高程分别进行测量，并对钢套头工具管(2)的管道中心轴线进行测量，使钢套头工具管(2)沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；
步骤302中对钢套头工具管(2)向前顶推过程中，每向前顶推50cm～100cm，对钢套头工具管(2)的高程与中心轴线进行一次测量；步骤4012中对所述前端拼装节与钢套头工具管(2)同步进行向前顶推过程中，每向前顶推50cm～100cm，对所述前端拼装节与钢套头工具管(2)所组成拼接管的高程与中心轴线进行一次测量；步骤4022中对所述当前顶推管道进行向前顶推过程中，每向前顶推50cm～100cm，对所述当前顶推管道的高程与中心轴线进行一次测量；步骤4042中对所述待顶推管道进行向前顶推过程中，每向前顶推50cm～100cm，对所述待顶推管道的高程与中心轴线进行一次测量；
步骤四中管道顶进过程中，每向前顶推30m～50m，对钢套头工具管(2)与此时已顶进完成的所有管道拼装节的高程与中心轴线分别进行一次测量。
9.按照权利要求1或2所述的一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征在于：步骤303中、步骤4012中、步骤4022中和步骤4042中对钢套头工具管(2)内土体进行开挖后，还需人工由上至下分层对钢套头工具管(2)正前方的土体进行开挖，开挖长度为30cm～50cm。
步骤四中管道顶进过程中，对钢套头工具管(2)与此时已顶进完成的所有管道拼装节组成的已顶进管道进行纠偏时，采用挖土校正法和顶木校正法进行纠偏。
10.按照权利要求1或2所述的一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征在于：步骤一中多个所述管道拼装节(6)的长度均相同；步骤二中所述导轨(4)包括左右两个呈平行布设的轨道，两个所述轨道均沿所施工地下管道的管道设计中心轴线进行布设且二者呈对称布设；所述轨道的长度为管道拼装节(6)长度的1.5倍～2倍，两个所述轨道之间的间距为管道拼装节(6)外径的0.45倍～0.6倍；
所述后支顶机构为布设在工作井(1)的后侧井壁(7)前侧的装配式后背墙，所述装配式后背墙与顶推设备(3)呈垂直布设；所述装配式后背墙包括支顶钢板和固定于所述支顶钢板与工作井(1)的后侧井壁(7)之间的支撑骨架，所述支撑骨架由方木和/或型钢拼接而成；所述装配式后背墙与工作井(1)的后侧井壁(7)之间的间隙采用砂石料填塞密实；所述装配式后背墙底部低于工作井(1)底部400mm～600mm，所述顶推设备(3)后部在所述装配式后背墙的着力中心高度不小于所述装配式后背墙高度的1/3。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |