CN108412505A - 顶管施工结构与顶管施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种顶管施工结构与顶管施工方法，主要是在基坑成型之后，在基坑中由后至前依次安装后背墙、后背钢板、顶管机、导轨、液压千斤顶托架以及掘进机，通过使用液压千斤顶托架，可使管道平稳输送到位，并利于撤出吊带，防止管道表面损伤，通过顶管机与掘进机的协同作用，将管道一节一节地向前推送，完成顶管施工。

Description

顶管施工结构与顶管施工方法

技术领域

本发明涉及顶管施工。

背景技术

随着经济的发展与建设，我国水利水电工程的数量越来越多，相关的技术也变得愈发成熟起来，在众多的施工技术中，顶管施工的应用能够显著的促进工程经济效益的提高，并且能够在工程建设中起到十分重要的作用。

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。顶管法施工就是在基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。

在顶管施工过程中，一般情况管道采用起重机吊装方式下设至顶管基坑或基坑底部轨道上，但由于管道下设过程中，管道摆放会出现偏差。若下设管道采用专用下设模具，会造成成本增加；若采用吊带吊装，又产生吊带取出困难等问题，并造成在管道下设困难，严重时可能造成管道外壁损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种顶管施工结构与顶管施工方法，解决现有技术中存在的上述技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种顶管施工结构，其特征是包括：

基坑，具有底板；

后背墙，形成于基坑的后侧；

后背钢板，紧贴于后背墙前侧并且垂直于地面；

顶管机，后端抵靠于后背钢板的前侧，前端能够推送管道；

两根导轨，平行铺设于顶管机的前方的底板上，用于限定管道的顶进方向；

液压千斤顶托架，固定在两根导轨之间，用于将管道承接至导轨上；

驱动装置，布置在基坑外，与液压千斤顶托架通过油路相连；

掘进机，布置在导轨上，并位于所述管道前方。

所述的顶管施工结构，其中：所述液压千斤顶托架包括液压缸、活塞杆以及固定在活塞杆末端的钢托架，所述钢托架一侧具有与管道外壁弧度贴合的圆弧面，另一侧通过套管与所述活塞杆形成连接。

所述的顶管施工结构，其中：后背钢板与后背墙之间的空隙以C10素混凝土浇灌填充。

所述的顶管施工结构，其中：还包括两根纵向工字钢，所述两根导轨平铺于纵向工字钢之上。

所述的顶管施工结构，其中：还包括横向工字钢，其一端抵在基坑侧墙上，另一端与导轨焊接，每根导轨焊接有不少于三根横向工字钢。

本发明还提供一种顶管施工方法，其特征是包括如下步骤：

1)基坑成型：基坑具有底板；

2)测量定位；

3)设备安装：

后背安装：形成后背墙，并在后背墙前垂直地面放置后背钢板；

导轨安装：两根导轨平行铺设于顶管路径的下方，为管道顶进限定方向；

液压千斤顶托架安装：在基坑上布置驱动装置，用于驱动液压千斤顶托架；将液压千斤顶托架采用高压油管与所述驱动装置连接，并将千斤顶托架放置在两根导轨之间固定；

4)掘进机就位：将掘进机放入基坑内的导轨上；

5)顶管机就位：顶管机后端抵靠于后背钢板的前侧；

6)管道安装：

管道采用吊带进行吊装，升起液压千斤顶托架，将管道缓慢吊至基坑底部工作平台，待管道放置在液压千斤顶托架后，撤出吊带，将液压千斤顶托架放下；

7)顶进施工：

掘进机与顶管机同时动作，掘进机将管道前方的土石挖开，顶管机使管道跟随掘进机向前推送，推送到最远位置则顶管机收回，掘进机停止动作；

8)重复上述步骤6)与步骤7)，直至所有的管道均已安装到位。

所述的顶管施工方法，其中：后背钢板与后背墙之间的空隙以C10素混凝土浇灌填充。

所述的顶管施工方法，其中：顶管机包括顶镐以及位于顶镐前端的顶铁。

所述的顶管施工方法，其中：顶管机的顶进速度控制在30mm～50mm/min，入洞后的前10米以及纠偏时用较低速度，以后视出土情况、刀盘扭矩情况适当加快顶进速度。

所述的顶管施工方法，其中：在导轨安装过程中，还包括如下步骤：

A、在基坑底部沿顶进方向平行地设置两根纵向工字钢，测量纵向工字钢的高程，使其与顶进坡度相一致；

B、将导轨平铺于纵向工字钢之上，并使基坑处的导轨顶面与被顶进管道内底高程相同；

C、两根导轨平行、等高，等于或略高于该处管道设计高程，其纵坡与管道设计坡度一致；

D、再使用横向工字钢稳固导轨，横向工字钢一端须牢牢抵在基坑侧墙上，另一端与导轨焊接，每根导轨焊接有不少于三根横向工字钢。

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：通过使用液压千斤顶托架，可使管道平稳输送到位，并利于撤出吊带，防止管道表面损伤；通过顶管机与掘进机的协同作用，将管道一节一节地向前推送，完成顶管施工。

附图说明

图1是本发明提供的顶管施工方法的流程图；

图2是液压千斤顶托架的结构示意图；

图3是顶管施工结构的剖面结构示意图；

图4是图3中的基坑纵剖结构示意图。

附图标记说明：后背墙1；后背钢板2；导轨3；纵向工字钢4；液压千斤顶托架5；液压缸51；活塞杆52；钢托架53；套管54；油管55；吊钩56；驱动装置6；掘进机7；顶镐81；顶铁82；管道9。

具体实施方式

如图1、图3、图4所示，本发明提供的顶管施工方法，包括如下步骤：施工准备、测量定位、设备安装(又包括导轨、后背与液压托架的安装)、顶管入洞、顶进(管道下设)、出洞、设备拆除直至完成，其中：

1)施工准备，除了常规准备工作(包括基坑成型)之外，本发明主要是准备液压千斤顶托架5，如图2所示，所述液压千斤顶托架5主要包括液压缸51、活塞杆52以及固定在活塞杆52末端的钢托架53，所述钢托架53一侧具有与管道外壁弧度贴合的圆弧面，另一侧通过套管54与所述活塞杆52形成连接；此外，所述液压缸51上设有高压油管55，用于驱动活塞杆52伸缩运动，所述液压缸51还设有吊钩56，便于吊装；钢托架53采用厚3cm宽30cm钢板现场制作而成，并与所述套管54焊接连接，制作完成后将套管54放置在活塞杆52上；

2)测量定位，为常规工作，在此不予赘述；

3)设备安装：

(1)后背安装：用于提供顶管推进反作用力；

①顶管后背(简称后背)的结构基本为：基坑锚喷混凝土+混凝土后背墙1+后背钢板2；

②形成后背墙1，并在后背墙1前垂直地面放置后背钢板2，后背钢板2与混凝土后背墙1之间的空隙以C10素混凝土浇灌填充。

③后背墙1表面要平顺，并且垂直于顶进管道的轴线，避免产生偏心受压。

(2)导轨安装：两根导轨3平行铺设于顶管路径的下方，为管道顶进限定方向；导轨3安装是顶管施工中一项重要的工作，安装的准确与否直接影响管道的顶进质量；

①导轨3内距的确定：

导轨3内距的计算公式为：

式中：B—导轨3内距，m；

D₁—管道外径，m；

D—管道中心线到导轨3高程差，m；

这样确定的导轨3顶面与管道流水面高程相同；

②导轨3安装：

A、在基坑底部沿顶进方向平行地设置两根纵向工字钢4，测量纵向工字钢4的高程，使其与顶进坡度相一致；

B、将钢质导轨3平铺于纵向工字钢4之上，并使基坑处的导轨3顶面与被顶进管道内底高程相同；

C、两根导轨3平行、等高，等于或略高于该处管道设计高程，其纵坡与管道设计坡度一致；

D、再使用横向工字钢(未予图示)稳固导轨3，横向工字钢一端须牢牢抵在基坑侧墙上，另一端与导轨3焊接，每根导轨3焊接有不少于三根横向工字钢；

(3)液压千斤顶托架5安装：

①在基坑上布置驱动装置6，用于驱动液压千斤顶托架5；

②将液压千斤顶托架5采用高压油管55与所述驱动装置6连接，并将千斤顶托架放置在两根导轨3之间固定，液压油缸以及活塞杆52均与管道中心线重合；

4)掘进机7就位：

使用吊车吊装，将掘进机7轻轻放入基坑内的导轨3上，掘进机7前端距止水墙一定距离(约400mm)；掘进机7的轴线与基坑轴线、导轨3轴线以及主顶油缸的轴线保持一致；

5)顶管机就位：

顶管机包括顶镐81以及位于顶镐81前端的顶铁82，顶镐81后端抵靠在所述后背钢板2上，所述顶铁82用于与管道的后端贴接；

6)管道安装：

管道9下坑前先进行外观检查，包括管端面是否平直、管壁表面是否光洁、管体上有无裂缝等等，检查合格的管道9采用吊带进行吊装，管道9吊装时，升起液压千斤顶托架5，由现场信号工指挥，将管道9缓慢吊至基坑底部工作平台，待管道9放置在液压千斤顶托架5后，撤出吊带，将液压千斤顶托架5放下；

7)顶进施工：

掘进机7与顶镐81同时动作，掘进机7将管道9前方的土石挖开，顶镐81在油压作用下伸长，使管道9跟随掘进机7向前推送，推送到最远位置则顶镐81收回，掘进机7停止动作；顶镐81的顶进速度控制在30mm～50mm/min，入洞后的前10米以及纠偏时用较低速度，以后视出土情况、刀盘扭矩情况适当加快顶进速度；

8)重复上述步骤6)与步骤7)，直至所有的管道9均已安装到位。

本发明技术方案带来的有益效果是：很好的解决了管道9下放所发生的管口磕碰、管道9就位及成本增加的问题，有效的保证井下人员操作过程中安全问题。同时，合理采用托架，可减少管道9安装不到位的拆改工作量，从而最大限度的降低工程成本。

如图2、图3、图4所示，本发明还提供一种顶管施工结构，包括：

基坑，具有底板；

后背墙1，形成于基坑的后侧；

后背钢板2，紧贴于后背墙1前侧并且垂直于地面；

顶管机，后端抵靠于后背钢板2的前侧，前端能够推送管道9；

两根导轨3，平行铺设于顶管机的前方的底板上，用于限定管道9的顶进方向；

液压千斤顶托架5，固定在两根导轨3之间，用于将管道9承接至导轨3上；

驱动装置6，布置在基坑外，与液压千斤顶托架5通过油路相连；

掘进机7，布置在导轨3上，并位于所述管道9前方。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种顶管施工结构，其特征是包括：

基坑，具有底板；

后背墙，形成于基坑的后侧；

后背钢板，紧贴于后背墙前侧并且垂直于地面；

顶管机，后端抵靠于后背钢板的前侧，前端能够推送管道；

两根导轨，平行铺设于顶管机的前方的底板上，用于限定管道的顶进方向；

液压千斤顶托架，固定在两根导轨之间，用于将管道承接至导轨上；

驱动装置，布置在基坑外，与液压千斤顶托架通过油路相连；

掘进机，布置在导轨上，并位于所述管道前方。

2.根据权利要求1所述的顶管施工结构，其特征在于：所述液压千斤顶托架包括液压缸、活塞杆以及固定在活塞杆末端的钢托架，所述钢托架一侧具有与管道外壁弧度贴合的圆弧面，另一侧通过套管与所述活塞杆形成连接。

3.根据权利要求1所述的顶管施工结构，其特征在于：后背钢板与后背墙之间的空隙以C10素混凝土浇灌填充。

4.根据权利要求1所述的顶管施工结构，其特征在于：还包括两根纵向工字钢，所述两根导轨平铺于纵向工字钢之上。

5.根据权利要求4所述的顶管施工结构，其特征在于：还包括横向工字钢，其一端抵在基坑侧墙上，另一端与导轨焊接，每根导轨焊接有不少于三根横向工字钢。

6.一种顶管施工方法，其特征是包括如下步骤：

1)基坑成型：基坑具有底板；

2)测量定位；

3)设备安装：

后背安装：形成后背墙，并在后背墙前垂直地面放置后背钢板；

导轨安装：两根导轨平行铺设于顶管路径的下方，为管道顶进限定方向；

液压千斤顶托架安装：在基坑上布置驱动装置，用于驱动液压千斤顶托架；将液压千斤顶托架采用高压油管与所述驱动装置连接，并将千斤顶托架放置在两根导轨之间固定；

4)掘进机就位：将掘进机放入基坑内的导轨上；

5)顶管机就位：顶管机后端抵靠于后背钢板的前侧；

6)管道安装：

管道采用吊带进行吊装，升起液压千斤顶托架，将管道缓慢吊至基坑底部工作平台，待管道放置在液压千斤顶托架后，撤出吊带，将液压千斤顶托架放下；

7)顶进施工：

掘进机与顶管机同时动作，掘进机将管道前方的土石挖开，顶管机使管道跟随掘进机向前推送，推送到最远位置则顶管机收回，掘进机停止动作；

8)重复上述步骤6)与步骤7)，直至所有的管道均已安装到位。

7.根据权利要求6所述的顶管施工方法，其特征在于：后背钢板与后背墙之间的空隙以C10素混凝土浇灌填充。

8.根据权利要求6所述的顶管施工方法，其特征在于：顶管机包括顶镐以及位于顶镐前端的顶铁。

9.根据权利要求6所述的顶管施工方法，其特征在于：顶管机的顶进速度控制在30mm～50mm/min，入洞后的前10米以及纠偏时用较低速度，以后视出土情况、刀盘扭矩情况适当加快顶进速度。

10.根据权利要求6所述的顶管施工方法，其特征在于：在导轨安装过程中，还包括如下步骤：

A、在基坑底部沿顶进方向平行地设置两根纵向工字钢，测量纵向工字钢的高程，使其与顶进坡度相一致；

B、将导轨平铺于纵向工字钢之上，并使基坑处的导轨顶面与被顶进管道内底高程相同；

C、两根导轨平行、等高，等于或略高于该处管道设计高程，其纵坡与管道设计坡度一致；

D、再使用横向工字钢稳固导轨，横向工字钢一端须牢牢抵在基坑侧墙上，另一端与导轨焊接，每根导轨焊接有不少于三根横向工字钢。