CN108194703A - 一种施工顶管的修正施工系统及其修正方法 - Google Patents

Abstract

一种施工顶管的修正施工系统及其修正方法，施工系统包括工作井、接收井以及贯穿两井之间土体的混凝土管道，混凝土管道包括初始管道节和重置管道节，重置管道节与初始管道节为同尺寸管道节并对接连接，重置管道节的外部围合有修正钢管道，修正钢管道与初始管道节之间的修正空间的前端封堵有第一砌块墙，修正空间的底部浇筑有修正混凝土垫层，修正空间的其余部分填充有注浆料。本发明采用反方向顶入修正管道，作为机头拆卸的保护套，还成为后续重置管道节的支撑，施工过程省时高效安全，综合造价低，经过处理后的混凝土管满足设计要求。

Description

一种施工顶管的修正施工系统及其修正方法

技术领域

本发明涉及顶管施工领域，特别是一种修正顶管施工偏差的系统及其施工方法。

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井内穿过土层一直推进到接收井内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两井之间。

非开挖工程技术彻底解决了管道埋设施工中对城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞等难题，在稳定土层和环境保护方面凸显其优势。这对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下管线复杂的城市是非常重要的，它将为城市创造一个洁净、舒适和美好的环境。

顶管施工不可避免的存在管道延伸的误差，造成其未按照设计轴线成型，尤其是采用重力流的管线，一旦产生偏差，易在接口处发生渗漏或者产生淤积。

发明内容

本发明的目的是提供一种施工顶管的修正施工系统及其修正方法，要解决顶管施工过程中存在管道延伸的误差，造成其未按照设计轴线成型，易在接口处发生渗漏或者产生淤积，顶管施工质量无法保证的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种施工顶管的修正施工系统，包括工作井、接收井以及贯穿两井之间土体的混凝土管道，所述混凝土管道包括自工作井向接收井逐节推进的一组初始管道节，所述工作井的井底上安装有工作井导轨，所述工作井导轨上安置有推进初始管道节的工作井顶管设备，所述工作井顶管设备的后侧井壁上固定连接有供工作井顶管设备推进的工作井后背支撑，

所述混凝土管道还包括自接收井向工作井逐节推进的一组重置管道节，重置管道节与初始管道节为同尺寸管道节并对接连接，

所述重置管道节的外部围合有修正钢管道，所述修正钢管道的前端部延伸至与重置管道节连接的第一块初始管道节的外部，修正钢管道与混凝土管道的叠合部分之间的空隙为修正空间，修正钢管道与初始管道节之间的修正空间的前端封堵有第一砌块墙，所述修正空间的底部、紧贴第一砌块墙浇筑有修正混凝土垫层，所述修正混凝土垫层的上表面标高与重置管道节的底面标高平齐，所述修正空间的其余部分填充有注浆料，所述修正空间的后端封堵有第二砌块墙。

所述接收井的井底上安装有接收井导轨，所述接收井导轨上安置有推进修正钢管道和重置管道节的接收井顶管设备，所述接收井的后侧井壁上固定连接有供接收井顶管设备推进的接收井后背支撑，所述工作井顶管设备的推进方向与接收井顶管设备的推进方向相反。

所述修正钢管道由一组钢管节顺次焊接而成。

所述修正钢管道的外壁涂有润滑层，所述润滑层为蜡层。

所述注浆料为水泥浆液。

所述修正钢管道的内径大于混凝土管道的外径至少10cm。

一种施工顶管的修正施工系统的修正方法，修正步骤如下：

步骤一，先施工工作井的封底，在封底上安装工作井导轨，所述工作井导轨上安置工作井顶管设备，并在工作井顶管设备的后侧井壁上固定连接工作井后背支撑，然后通过工作井顶管设备将混凝土管道自工作井向接收井逐节推进；

步骤二，推进过程中发现混凝土管道前段管道节安装发生偏差，混凝土管道位置和轴线不符合设计及规范要求发生偏差的管道节为重置管道节，混凝土管道位置和轴线符合设计及规范要求未发生偏差的管道节为初始管道节；

步骤三，施工接收井的封底，在封底上安装接收井导轨，所述接收井导轨上安置接收井顶管设备，并在接收井顶管设备的后侧井壁上固定连接接收井后背支撑；

步骤四，修正钢管道顶进：制作修正钢管道，管口处无需封闭，所有钢管顶进前外壁进行涂蜡处理以减小钢管顶进过程中的阻力，确保施工的顺利进行，然后将修正钢管道通过接收井顶管设备利用接收井后背支撑自接收井向工作井推进进入土体；

步骤五，机头移除：修正钢管道外包初始管道节的前端固定连接的工作井顶管设备的机头，然后在修正钢管道的掩护下将机头的管路和线缆与工作井顶管设备的连接解除，清理机头的泥土，然后采用钢丝绳牵引法，利用接收井顶管设备将机头拉出；

步骤六，继续将修正钢管道推进进入土体直至顶进至第一块初始管道节的外部；

步骤七，重置管道节的拆除：

机头拉出后，重置管道节和初始管道节的连接位置人工利用分拆设备进行拆分，继续采用钢丝绳牵引法，利用接收井顶管设备将重置管道节逐节拉出，拆除后将多余的土体人工清出干净；

步骤八，修正钢管道内的土体清理以及重置管道节拆除完毕后，在修正钢管道与第一块初始管道节之间的修正空间内通过砌筑砌块形成第一砌块墙进行封堵；

步骤九，重置管道节修正：使用全站仪对修正钢管道的高程及轴线位置进行二次测量确定重置管道节的底面标高，然后在修正钢管道的底部浇筑修正混凝土垫层，作为后期二次安装的重置管道节的支撑，保证安装的混凝土管节的轴线位置符合设计及规范要求；

步骤十，重置管道节的二次安装：将修正混凝土垫层与重置管道节底部的高差按坡度进行找平，待修正混凝土垫层达到强度后，按顺序将通过接收井顶管设备自接收井向工作井推进重置管道节并与初始管道节进行对接；

步骤十一，注浆填充：管道顶进对接完成后进行复测，全部满足要求后砌筑第二砌块墙，利用混凝土管道的注浆孔填充注浆料，将修正空间填充密实。

所述步骤四和步骤六中，修正钢管道的推进速度不大于20mm/min，修正钢管道由一组钢管节顺次焊接而成，钢管节每节长度为2.5m，钢管节顶进2m后采用焊接方式与下节钢管节进行连接。

所述步骤四和步骤六中的具体施工如下：

步骤a，安装顶铁并挤牢，待管前挖土满足要求后，启动液压泵，操纵控制阀，使接收井顶管设备设进油，活塞伸出一个行程，形成长度为70cm-80cm，将修正钢管道推进一段距离；

步骤b，操纵控制阀，使接收井顶管设备反向进油，活塞回缩；

步骤c，安装多块顶铁，重复上述操作，直到管端与接收井顶管设备之间可以放下一节修正钢管道为止；

当接收井顶管设备的顶镐行程为2m时，则不用再进行步骤c，每一节修正钢管道直接顶进到位。

所述步骤十一中，为避免安装完成的混凝土管道在注浆过程中上浮，注浆分3次进行，每次注浆高度不超过填充高度的1/3，第一次注浆浆液初凝后进行第二次注浆。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明纠正了混凝土管道在地下延伸的偏差，特别适用于大中型管径的非开挖铺设。具有经济、高效，保护环境的综合功能。本发明的修正系统可以在不开挖地面、不拆迁、不破坏地面建筑物、不破坏环境、不影响管道的段差变形的情况，对产生偏差的管道进行修正施工。

本发明创造性的在接受井中同样设置了一套顶管系统，采用反方向顶入修正管道，不但作为机头拆卸的保护套，还成为后续重置管道节的支撑，在底部施工辅助垫层，完成对重置管道节的修正，然后利用该顶管系统将重置管道节安装完成，施工过程省时高效安全，综合造价低，经过处理后的混凝土管，轴线最大偏差为30mm，高程最大偏差为+30mm，满足设计要求。

本发明可广泛用于城市地下给排水管道、天然气石油管道、通讯电缆等各种管道的非开挖铺设，在修正过程能节约一大笔征地拆迁费用、减少对环境污染和道路的堵塞，具有显著的经济效益和社会效益。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是修正方法步骤四的结构示意图。

图2是修正方法步骤五的结构示意图。

图3是修正方法步骤七的结构示意图。

图4是修正方法步骤九完成结构示意图。

图5是修正方法步骤十的结构示意图。

图6是修正方法步骤十一完成的结构示意图即修正系统的示意图。

图7是图6中A-A处第一砌块墙和C-C处第二砌块墙的剖面结构示意图。

图8是图6中B-B处注浆料剖面结构示意图。

附图标记：1－工作井、11－工作井导轨、12－工作井顶管设备、13－工作井后背支撑、2－接收井、21－接收井导轨、22－接收井顶管设备、23－接收井后背支撑、3－土体、4－混凝土管道、41－初始管道节、411－第一块初始管道节、42－重置管道节、5－修正钢管道、6－修正空间、7－第一砌块墙、8－修正混凝土垫层、9－注浆料、10－机头、14－第二砌块墙。

具体实施方式

实施例参见图6-8所示，一种施工顶管的修正施工系统，包括工作井1、接收井2以及贯穿两井之间土体3的混凝土管道4，所述混凝土管道包括自工作井1向接收井2逐节推进的一组初始管道节41，所述工作井的井底上安装有工作井导轨11，所述工作井导轨11上安置有推进初始管道节41的工作井顶管设备12，所述工作井顶管设备12的后侧井壁上固定连接有供工作井顶管设备12推进的工作井后背支撑13。

所述混凝土管道4还包括自接收井2向工作井1逐节推进的一组重置管道节42，重置管道节42与初始管道节41为同尺寸管道节并对接连接。

所述重置管道节42的外部围合有修正钢管道5。所述修正钢管道5由一组钢管节顺次焊接而成。所述修正钢管道的外壁涂有润滑层，所述润滑层为蜡层。钢管的直径既能满足人员施工空间的要求又要能够达到纠偏的目的同时综合考虑成本问题。因此所述修正钢管道5的内径大于混凝土管道4的外径至少10cm。

所述修正钢管道5的前端部延伸至与重置管道节42连接的第一块初始管道节411的外部，修正钢管道5与混凝土管道4的叠合部分之间的空隙为修正空间6，修正钢管道5与初始管道节41之间的修正空间6的前端封堵有第一砌块墙7，所述修正空间6的底部、紧贴第一砌块墙7浇筑有修正混凝土垫层8，所述修正混凝土垫层8的上表面标高与重置管道节42的底面标高平齐，所述修正空间6的其余部分填充有注浆料9。所述注浆料9为水泥浆液。所述修正空间6的后端封堵有第二砌块墙14。

所述接收井2的井底上安装有接收井导轨21，所述接收井导轨21上安置有推进修正钢管道5和重置管道节42的接收井顶管设备22，所述接收井2的后侧井壁上固定连接有供接收井顶管设备22推进的接收井后背支撑23，所述工作井顶管设备12的推进方向与接收井顶管设备22的推进方向相反。

本发明中涉及的顶管设备一般为上下左右四个千斤顶。

这种采用施工顶管的修正施工系统的修正方法，修正步骤如下：

步骤一，先施工工作井1的封底，在封底上安装工作井导轨11，所述工作井导轨11上安置工作井顶管设备12，并在工作井顶管设备12的后侧井壁上固定连接工作井后背支撑13，然后通过工作井顶管设备12将混凝土管道4自工作井1向接收井2逐节推进。

步骤二，推进过程中发现混凝土管道前段管道节安装发生偏差，混凝土管道位置和轴线不符合设计及规范要求发生偏差的管道节为重置管道节42，混凝土管道位置和轴线符合设计及规范要求未发生偏差的管道节为初始管道节41。

步骤三，施工接收井2的封底，在封底上安装接收井导轨21，所述接收井导轨21上安置接收井顶管设备22，并在接收井顶管设备22的后侧井壁上固定连接接收井后背支撑23。

步骤四，参见图1所示，修正钢管道顶进：制作修正钢管道5，管口处无需封闭，所有钢管顶进前外壁进行涂蜡处理以减小钢管顶进过程中的阻力，确保施工的顺利进行，然后将修正钢管道5通过接收井顶管设备22利用接收井后背支撑23自接收井2向工作井1推进进入土体。

步骤五，参见图2所示，机头移除：修正钢管道5外包初始管道节41的前端固定连接的工作井1顶管设备的机头10，然后在修正钢管道5的掩护下将机头10的管路和线缆与工作井顶管设备的连接解除，清理机头10的泥土，然后采用钢丝绳牵引法，利用接收井顶管设备22将机头拉出。

步骤六，继续将修正钢管道5推进进入土体直至顶进至第一块初始管道节411的外部。

步骤七，参见图3所示，重置管道节的拆除：

机头拉出后，重置管道节42和初始管道节41的连接位置人工利用分拆设备进行拆分，继续采用钢丝绳牵引法，利用接收井顶管设备22将重置管道节逐节拉出，拆除后将多余的土体人工清出干净。

步骤八，修正钢管道5内的土体清理以及重置管道节42拆除完毕后，在修正钢管道5与第一块初始管道节411之间的修正空间6内通过砌筑砌块形成第一砌块墙7进行封堵。

步骤九，重置管道节修正：使用全站仪对修正钢管道5的高程及轴线位置进行二次测量确定重置管道节42的底面标高，然后在修正钢管道5的底部浇筑修正混凝土垫层，作为后期二次安装的重置管道节42的支撑，保证安装的混凝土管节的轴线位置符合设计及规范要求，参见图4所示。

步骤十，参见图5所示，重置管道节的二次安装：将修正混凝土垫层8与重置管道节42底部的高差按坡度进行找平，待修正混凝土垫层8达到强度后，按顺序将通过接收井顶管设备自接收井2向工作井1推进重置管道节42，并与初始管道节41进行对接。

步骤十一，注浆填充：管道顶进对接完成后进行复测，全部满足要求后砌筑第二砌块墙14，利用混凝土管道的注浆孔填充注浆料9，将修正空间6填充密实，参见图6-8所示。

所述步骤四和步骤六中，修正钢管道5的推进速度不大于20mm/min，修正钢管道由一组钢管节顺次焊接而成，钢管节每节长度为2.5m，钢管节顶进2m后采用焊接方式与下节钢管节进行连接。

所述步骤四和步骤六中的具体施工如下：

步骤a，安装顶铁并挤牢，待管前挖土满足要求后，启动液压泵，操纵控制阀，使接收井顶管设备设进油，活塞伸出一个行程，形成长度为70cm-80cm，将修正钢管道推进一段距离；

步骤b，操纵控制阀，使接收井顶管设备反向进油，活塞回缩；

步骤c，安装多块顶铁，重复上述操作，直到管端与接收井顶管设备之间可以放下一节修正钢管道为止；

安装过程中每顶进3m复测一次修正钢管道的高程以及轴线偏差。

所述步骤十一中，为避免安装完成的混凝土管道在注浆过程中上浮，注浆分3次进行，每次注浆高度不超过填充高度的1/3，第一次注浆浆液初凝后进行第二次注浆。

经过修正后的混凝土管道，轴线最大偏差为30mm，高程最大偏差为+30mm，满足设计要求。

Claims (10)

1.一种施工顶管的修正施工系统，包括工作井（1）、接收井（2）以及贯穿两井之间土体（3）的混凝土管道（4），所述混凝土管道包括自工作井（1）向接收井（2）逐节推进的一组初始管道节（41），所述工作井的井底上安装有工作井导轨（11），所述工作井导轨（11）上安置有推进初始管道节（41）的工作井顶管设备（12），所述工作井顶管设备（12）的后侧井壁上固定连接有供工作井顶管设备（12）推进的工作井后背支撑（13），其特征在于：

所述混凝土管道（4）还包括自接收井（2）向工作井（1）逐节推进的一组重置管道节（42），重置管道节（42）与初始管道节（41）为同尺寸管道节并对接连接，

所述重置管道节（42）的外部围合有修正钢管道（5），所述修正钢管道（5）的前端部延伸至与重置管道节（42）连接的第一块初始管道节（411）的外部，修正钢管道（5）与混凝土管道（4）的叠合部分之间的空隙为修正空间（6），修正钢管道（5）与初始管道节（41）之间的修正空间（6）的前端封堵有第一砌块墙（7），所述修正空间（6）的底部、紧贴第一砌块墙（7）浇筑有修正混凝土垫层（8），所述修正混凝土垫层（8）的上表面标高与重置管道节（42）的底面标高平齐，所述修正空间（6）的其余部分填充有注浆料（9），所述修正空间（6）的后端封堵有第二砌块墙（14）。

2.根据权利要求1所述的施工顶管的修正施工系统，其特征在于：所述接收井（2）的井底上安装有接收井导轨（21），所述接收井导轨（21）上安置有推进修正钢管道（5）和重置管道节（42）的接收井顶管设备（22），所述接收井（2）的后侧井壁上固定连接有供接收井顶管设备（22）推进的接收井后背支撑（23），所述工作井顶管设备（12）的推进方向与接收井顶管设备（22）的推进方向相反。

3.根据权利要求1所述的施工顶管的修正施工系统，其特征在于：所述修正钢管道（5）由一组钢管节顺次焊接而成。

4.根据权利要求1或3所述的施工顶管的修正施工系统，其特征在于：所述修正钢管道的外壁涂有润滑层，所述润滑层为蜡层。

5.根据权利要求1所述的施工顶管的修正施工系统，其特征在于：所述注浆料（9）为水泥浆液。

6.根据权利要求1所述的施工顶管的修正施工系统，其特征在于：所述修正钢管道（5）的内径大于混凝土管道（4）的外径至少10cm。

7.一种采用权利要求1-6任意一项所述的施工顶管的修正施工系统的修正方法，其特征在于，修正步骤如下：

步骤一，先施工工作井（1）的封底，在封底上安装工作井导轨（11），所述工作井导轨（11）上安置工作井顶管设备（12），并在工作井顶管设备（12）的后侧井壁上固定连接工作井后背支撑（13），然后通过工作井顶管设备（12）将混凝土管道（4）自工作井（1）向接收井（2）逐节推进；

步骤二，推进过程中发现混凝土管道前段管道节安装发生偏差，混凝土管道位置和轴线不符合设计及规范要求发生偏差的管道节为重置管道节（42），混凝土管道位置和轴线符合设计及规范要求未发生偏差的管道节为初始管道节（41）；

步骤三，施工接收井（2）的封底，在封底上安装接收井导轨（21），所述接收井导轨（21）上安置接收井顶管设备（22），并在接收井顶管设备（22）的后侧井壁上固定连接接收井后背支撑（23）；

步骤四，修正钢管道顶进：制作修正钢管道（5），管口处无需封闭，所有钢管顶进前外壁进行涂蜡处理以减小钢管顶进过程中的阻力，确保施工的顺利进行，然后将修正钢管道（5）通过接收井顶管设备（22）利用接收井后背支撑（23）自接收井（2）向工作井（1）推进进入土体；

步骤五，机头移除：修正钢管道（5）外包初始管道节（41）的前端固定连接的工作井（1）顶管设备的机头（10），然后在修正钢管道（5）的掩护下将机头（10）的管路和线缆与工作井顶管设备的连接解除，清理机头（10）的泥土，然后采用钢丝绳牵引法，利用接收井顶管设备（22）将机头拉出；

步骤六，继续将修正钢管道（5）推进进入土体直至顶进至第一块初始管道节（411）的外部；

步骤七，重置管道节的拆除：

机头拉出后，重置管道节（42）和初始管道节（41）的连接位置人工利用分拆设备进行拆分，继续采用钢丝绳牵引法，利用接收井顶管设备（22）将重置管道节逐节拉出，拆除后将多余的土体人工清出干净；

步骤八，修正钢管道（5）内的土体清理以及重置管道节（42）拆除完毕后，在修正钢管道（5）与第一块初始管道节（411）之间的修正空间（6）内通过砌筑砌块形成第一砌块墙（7）进行封堵；

步骤九，重置管道节修正：使用全站仪对修正钢管道（5）的高程及轴线位置进行二次测量确定重置管道节（42）的底面标高，然后在修正钢管道（5）的底部浇筑修正混凝土垫层，作为后期二次安装的重置管道节（42）的支撑，保证安装的混凝土管节的轴线位置符合设计及规范要求；

步骤十，重置管道节的二次安装：将修正混凝土垫层（8）与重置管道节（42）底部的高差按坡度进行找平，待修正混凝土垫层（8）达到强度后，按顺序将通过接收井顶管设备自接收井（2）向工作井（1）推进重置管道节（42），并与初始管道节（41）进行对接；

步骤十一，注浆填充：管道顶进对接完成后进行复测，全部满足要求后砌筑第二砌块墙（14），利用混凝土管道的注浆孔填充注浆料（9），将修正空间（6）填充密实。

8.根据权利要求7所述的施工顶管的修正施工系统的修正方法，其特征在于：所述步骤四和步骤六中，修正钢管道（5）的推进速度不大于20mm/min，修正钢管道由一组钢管节顺次焊接而成，钢管节每节长度为2.5m，钢管节顶进2m后采用焊接方式与下节钢管节进行连接。

9.根据权利要求8所述的施工顶管的修正施工系统的修正方法，其特征在于：所述步骤四和步骤六中的具体施工如下：

步骤a，安装顶铁并挤牢，待管前挖土满足要求后，启动液压泵，操纵控制阀，使接收井顶管设备设进油，活塞伸出一个行程，形成长度为70cm-80cm，将修正钢管道推进一段距离；

步骤b，操纵控制阀，使接收井顶管设备反向进油，活塞回缩；

步骤c，安装多块顶铁，重复上述操作，直到管端与接收井顶管设备之间可以放下一节修正钢管道为止；

安装过程中每顶进3m复测一次修正钢管道的高程以及轴线偏差。

10.根据权利要求7所述的施工顶管的修正施工系统的修正方法，其特征在于：所述步骤十一中，为避免安装完成的混凝土管道在注浆过程中上浮，注浆分3次进行，每次注浆高度不超过填充高度的1/3，第一次注浆浆液初凝后进行第二次注浆。