CN108980462A - 钢顶管管节中继间及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢顶管管节中继间及其施工方法。该钢顶管管节中继间包括管节主体，其包括前筒体和后筒体，前筒体和后筒体之间设有切割缝，前筒体腔与后筒体腔连通并形成管路通道；相对设置的前撑圈与后撑圈；设于前撑圈和后撑圈之间的密封装置，且密封装置用于隔断切割缝与管路通道；连接于前撑圈和后撑圈之间的千斤顶。该施工方法包括：将前撑圈、后撑圈、插口钢板安装于预定位置；切割管节主体，将其分为前筒体和后筒体；将封口钢板无缝连接于插口钢板和后撑圈之间；通过千斤顶扩大前筒体和后筒体之间的切割缝的宽度。本发明可适应复杂地层条件下钢顶管顶力不足需在管内增设中继间和长时间停止顶进导致原顶进系统无法满足启动顶力的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢顶管管节中继间及其施工方法。
背景技术
顶管法施工作为一种重要的非开挖管线敷设施工方法，具有施工占地面积少、对周围环境影响小、穿越复杂地层和地面地下建构筑物能力强、噪音振动小、适应曲线施工等优点，顶管施工技术不断发展并得到广泛的应用。市政工程的上、下水道、煤气、电力、通信工程、液化石油气、天然气输送管道以及各种油管、动力电缆、宽频网、光纤网等通讯电缆等的敷设都相继采用顶管法施工。
现有的钢顶管管节中继间存在如下问题：在预设中继间和顶进系统无法满足因地质条件复杂导致的顶力突然增大的需求，不能通过现有技术在已顶进管节中增加中继间；在长时间暂停施工导致现有顶进系统无法满足启动顶力，不能灵活设置中继间位置、提高总顶力；在轴线发生较大变形，现有顶进纠偏系统能力不足时，不能满足临时增加中继间提供额外纠偏能力。
由此，业界需要有可适应复杂地层条件下钢顶管顶力不足需在管内增设中继间和长时间停止顶进导致原顶进系统无法满足启动顶力的要求，并能灵活在钢顶管内设置中继间位置、制作方便、提高总顶力和纠偏能力、保护顶管机内作业人员的钢顶管管节中继间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中在长时间暂停施工导致现有顶进系统无法满足启动顶力，不能灵活设置中继间位置、提高总顶力的缺陷，提供一种钢顶管管节中继间及其施工方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种钢顶管管节中继间，所述钢顶管管节中继间包括管节主体，所述管节主体包括前筒体和后筒体，所述前筒体与所述后筒体之间设有切割缝，所述前筒体内设有前筒体腔，所述后筒体内设有后筒体腔，所述前筒体腔与所述后筒体腔连通并形成管路通道，所述前筒体的中心轴线与所述后筒体的中心轴线重合，其特点在于，所述钢顶管管节中继间还包括：
前撑圈和后撑圈，所述前撑圈与所述后撑圈相对设置，所述前撑圈的外周缘与所述前筒体腔的内表面连接，所述前撑圈沿所述前筒体的径向向所述前筒体的中心延伸，所述后撑圈的外周缘与所述后筒体腔的内表面连接，所述后撑圈沿所述后筒体的径向向所述后筒体的中心延伸；
密封装置，所述密封装置设于所述前撑圈和所述后撑圈之间，且所述密封装置用于隔断所述切割缝与所述管路通道；
多个千斤顶，所述千斤顶的一端与所述前撑圈连接，另一端与所述后撑圈连接，多个所述千斤顶沿所述管路通道的周缘等距间隔设置。
在本技术方案中，通过设置前撑圈和后撑圈，为千斤顶提供了可操作的支撑平台，并方便千斤顶随时调整位置。通过设置多个千斤顶，能够可适应复杂地层条件下钢顶管顶力不足需在管内增设中继间和长时间停止顶进导致原顶进系统无法满足启动顶力的要求。同时，在现场施工过程中，位于管节主体顶进方向前方的顶管穿越土质不均匀地层或者软硬地层交界处易发生偏斜，一旦轴线偏差过大，克服现有中继间纠偏能力不足，通过部分开启千斤顶，对管线进行强制纠偏，达到调整顶进轴线的目的，保证管道沿设计轴线顶进。通过设置密封装置，可有效密封承切割缝处、阻止管周水土涌入，保障钢顶管管节中继间作业安全。
较佳地，所述密封装置包括：
插口钢板，所述插口钢板位于所述管路通道内，且所述插口钢板的形状为闭合的环形，所述插口钢板平行于所述前筒体腔的内壁面设置，所述插口钢板与所述前筒体腔的内壁面之间设有间隙；
封口钢板，所述插口钢板位于所述管路通道内，所述封口钢板的一端与所述插口钢板无缝连接，另一端与所述后撑圈无缝连接，所述封口钢板对应于所述切割缝设置；
第一限位部和第二限位部，所述第一限位部和第二限位部均设于所述插口钢板中面向所述前筒体腔的内壁面的一面，且所述第一限位部和所述第二限位部沿所述前筒体的轴向间隔设置，且均位于所述插口钢板远离所述切割缝的一端；
密封圈，所述密封圈设于所述第一限位部和所述第二限位部之间，且所述密封圈密封所述插口钢板与所述前筒体腔的内壁面之间的间隙。
在本技术方案中，钢顶管管节中继间在工作过程中，后筒体通过千斤顶顶进前筒体，前筒体和后筒体发生相对位移使原管节主体伸长，通过插口钢板和封口钢板与前筒体的管壁之间的第一限位部和第二限位部、以及和密封圈，可有效密封切割缝、阻止管周水土涌入，保障中继间作业安全。
较佳地，所述密封装置还包括第三限位部，所述第三限位部设于所述插口钢板中面向所述前筒体腔的内壁面的一面，且位于所述插口钢板靠近所述切割缝的一端。
在本技术方案中，通过设置第三限位部，保持插口钢板与前筒体的平行位置，使钢顶管管节中继间的结构更稳定。
较佳地，所述密封圈为Y型密封圈，所述Y型密封圈的开口部朝向所述切割缝设置。
在本技术方案中，通过设置Y型密封圈的开口部朝向切割缝，当管周水土涌入切割缝时，能够更好地起到密封阻挡作用。
较佳地，所述钢顶管管节中继间还包括：
前撑圈筋板，所述前撑圈筋板的底端与所述前撑圈连接，所述前撑圈筋板的一侧与所述前筒体腔的内表面连接，且所述前撑圈筋板设于所述前撑圈中远离所述密封装置的一面；
后撑圈筋板，所述后撑圈筋板的底端与所述后撑圈连接，所述后撑圈筋板的一侧与所述后筒体腔的内表面连接，且所述后撑圈筋板设于所述后撑圈中远离所述密封装置的一面。
在本技术方案中，通过设置前撑圈筋板，能够对前撑圈起到支撑作用，使前撑圈的结构更为牢固；通过设置后撑圈筋板，能够对后撑圈起到支撑作用，使后撑圈的结构更为牢固。
较佳地，所述管节主体的筒壁开设有第一注浆孔和第二注浆孔，所述第一注浆孔位于所述前筒体上，且位于所述前撑圈远离所述后撑圈的一侧，所述第二注浆孔位于所述后筒体上，且位于所述后撑圈远离所述前撑圈的一侧。
在本技术方案中，顶管施工过程中需承受周围地层的水土压力，在切割钢顶管管节过程中可能导致顶管周围水土涌入管内，在切割管节前通过均布设置在前筒体的第一注浆孔和后筒体的第二注浆孔进行注浆，在管节的外壁形成良好的泥浆套，减少切割管节过程中管周水土涌入，提高工作的安全性。
本发明还提供一种钢顶管管节中继间的施工方法，其特点在于，所述钢顶管管节中继间的施工方法包括以下步骤：
步骤S1、将如上所述中的钢顶管管节中继间安装于预定位置；
步骤S2、切割所述管节主体的筒壁，将所述管节主体分为所述前筒体和所述后筒体，并在所述前筒体和所述后筒体之间形成所述切割缝；
步骤S3、将所述封口钢板无缝连接于所述插口钢板和所述后撑圈之间，并通过所述密封圈密封所述插口钢板与所述前筒体腔的内壁面之间的间隙，安装所述千斤顶于所述前撑圈和所述后撑圈之间；
步骤S4、通过所述千斤顶扩大所述前筒体和所述后筒体之间的切割缝的宽度，从而推动所述管路通道的位移。
本技术方案的钢顶管管节中继间的施工方法可适应复杂地层条件下钢顶管顶力不足需在管内增设中继间和长时间停止顶进导致原顶进系统无法满足启动顶力的要求，并且具有位置设置灵活，制作方便，能够提高钢顶管总顶力，增加钢顶管调整顶进方向和纠偏能力，并能对顶管机内作业人员形成有效保护等特点。
较佳地，在步骤S2中的切割所述管节主体的筒壁前还包括，通过开设于所述管节主体的筒壁上的第一注浆孔和第二注浆孔向所述管节主体的外部注浆，所述第一注浆孔和所述第二注浆孔分别位于所述切割缝的相对应的两侧。
在本技术方案中，顶管施工过程中需承受周围地层的水土压力，在切割钢顶管管节过程中可能导致顶管周围水土涌入管内，在切割管节前通过均布设置在管节主体的筒壁上的第一注浆孔和第二注浆孔进行注浆，在管节的外壁形成良好的泥浆套，减少切割管节过程中管周水土涌入，提高工作的安全性。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的钢顶管管节中继间可适应复杂地层条件下钢顶管顶力不足需在管内增设中继间和长时间停止顶进导致原顶进系统无法满足启动顶力的要求：
1)在复杂地层条件下，顶管随着顶进距离增大导致顶力不足时，及时在管内增加本发明的钢顶管管节中继间，提供中继顶力，增加总顶力，提高穿越复杂地层的长距离顶管工程的施工效率。
2)在遇到障碍物或者其他工程问题造成顶进施工长时间停顿，现有的中继间无法提供足够的重启顶力，在合理位置增设本发明的钢顶管管节中继间，提供中继顶力同时增加总顶力，提高长时间停顿后重启顶进的施工效率。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的一种钢顶管管节中继间的内部结构示意图。
图2为本发明较佳实施例的一种钢顶管管节中继间的前视结构示意图。
图3为本发明较佳实施例的一种钢顶管管节中继间的施工方法中步骤S300的局部结构示意图。
图4为本发明较佳实施例的一种钢顶管管节中继间的施工方法中步骤S400的局部结构示意图。
附图标记说明
钢顶管管节中继间1
管节主体前筒体11
后筒体12
切割缝13
管路通道14
前筒体腔141
后筒体腔142
管节主体的筒壁15
前撑圈20
后撑圈30
插口钢板41
封口钢板42
第一限位部43
第二限位部44
第三限位部45
密封圈46
开口部461
千斤顶50
前撑圈筋板61
后撑圈筋板62
第一注浆孔71
第二注浆孔72
顶管2
顶进方向A
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。
请结合图1至图4予以理解，本实施案例提供一种钢顶管管节中继间1，其包括：管节主体、前撑圈20、后撑圈30、密封装置和多个千斤顶50。
管节主体包括前筒体11和后筒体12，前筒体11与后筒体12之间设有切割缝13，前筒体11内设有前筒体腔141，后筒体12内设有后筒体腔142，前筒体腔141与后筒体腔142连通并形成管路通道14，前筒体11的中心轴线与后筒体12的中心轴线重合。
前撑圈20与后撑圈30相对设置，前撑圈20的外周缘与前筒体腔141的内表面连接，前撑圈20沿前筒体11的径向向前筒体11的中心延伸，后撑圈30的外周缘与后筒体腔142的内表面连接，后撑圈30沿后筒体12的径向向后筒体12的中心延伸。这样，通过设置前撑圈20和后撑圈30，为千斤顶50提供了可操作的支撑平台，并方便千斤顶50随时调整位置。在本实施例中，前撑圈20和后撑圈30均为由Q235B钢板切割成300mm的圆环。
密封装置，密封装置设于前撑圈20和后撑圈30之间，且密封装置用于隔断切割缝13与管路通道14。密封装置包括：插口钢板41、封口钢板42、第一限位部43、第二限位部44、第三限位部45和密封圈46。这样，通过设置密封装置，可有效密封切割缝13、阻止管周水土涌入，保障钢顶管管节中继间1作业安全。
插口钢板41位于管路通道14内，且插口钢板41的形状为闭合的环形，插口钢板41平行于前筒体腔141的内壁面设置，插口钢板41与前筒体腔141的内壁面之间设有间隙。
插口钢板41位于管路通道14内，封口钢板42的一端与插口钢板41无缝连接，另一端与后撑圈30无缝连接，封口钢板42对应于切割缝13设置。在本实施例中，插口钢板41根据前筒体11大小由钢板卷制拼接而成。
第一限位部43和第二限位部44均设于插口钢板41中面向前筒体腔141的内壁面的一面，且第一限位部43和第二限位部44沿前筒体11的轴向间隔设置，且均位于插口钢板41远离切割缝13的一端。
第三限位部45设于插口钢板41中面向前筒体腔141的内壁面的一面，且位于插口钢板41靠近切割缝13的一端。这样，通过设置第三限位部45，保持插口钢板41与前筒体11的平行位置，使钢顶管管节中继间1的结构更稳定。在本实施例中，第一限位部43、第二限位部44和第三限位部45均为圆钢。
密封圈46设于第一限位部43和第二限位部44之间，且密封圈46密封插口钢板41与前筒体腔141的内壁面之间的间隙。在本实施例中，密封圈46为Y型密封圈46，Y型密封圈46的开口部461朝向切割缝13设置。这样，通过设置Y型密封圈46的开口部461朝向切割缝13，当管周水土涌入切割缝13时，能够更好地起到密封阻挡作用。这样，钢顶管管节中继间1在工作过程中，后筒体12通过千斤顶50顶进前筒体11，前筒体11和后筒体12发生相对位移使原管节主体伸长，通过插口钢板41和封口钢板42与前筒体11的管壁之间的第一限位部43和第二限位部44、以及和密封圈46，可有效密封切割缝13、阻止管周水土涌入，保障中继间作业安全。
千斤顶50的一端与前撑圈20连接，另一端与后撑圈30连接，多个千斤顶50沿管路通道14的周缘等距间隔设置。这样，通过设置多个千斤顶50，能够可适应复杂地层条件下钢顶管顶力不足需在管内增设中继间和长时间停止顶进导致原顶进系统无法满足启动顶力的要求。同时，在现场施工过程中，位于管节主体顶进方向A前方的顶管2穿越土质不均匀地层或者软硬地层交界处易发生偏斜，一旦轴线偏差过大，克服现有中继间纠偏能力不足，通过部分开启千斤顶50，对管线进行强制纠偏，达到调整顶进轴线的目的，保证管道沿设计轴线进行。在本实施例中，千斤顶50的数量24个，千斤顶50为50吨的千斤顶50，在其他实施例中，也可以根据需要调整千斤顶50的数量和吨位。具体地，千斤顶50的柱塞的一端朝向前撑圈20，千斤顶50的底座的一端与后撑圈30连接。
在本实施例中，钢顶管管节中继间1还包括：前撑圈筋板61和后撑圈筋板62。前撑圈筋板61的底端与前撑圈20连接，前撑圈筋板61的一侧与前筒体腔141的内表面连接，且前撑圈筋板61设于前撑圈20中远离密封装置的一面；这样，通过设置前撑圈筋板61，能够对前撑圈20起到支撑作用，使前撑圈20的结构更为牢固。后撑圈筋板62的底端与后撑圈30连接，后撑圈筋板62的一侧与后筒体腔142的内表面连接，且后撑圈筋板62设于后撑圈30中远离密封装置的一面。这样，通过设置后撑圈筋板62，能够对后撑圈30起到支撑作用，使后撑圈30的结构更为牢固。在本实施例中，前撑圈筋板61和后撑圈筋板62的数量均为24个，且沿管节主体的周向等距间隔设置。在其他实施例中，也可以根据需要调整前撑圈筋板61和后撑圈筋板62的尺寸和数量。
在本实施例中，管节主体的筒壁15开设有第一注浆孔71和第二注浆孔72，第一注浆孔71位于前筒体11上，且位于前撑圈20远离后撑圈30的一侧，第二注浆孔72位于后筒体12上，且位于后撑圈30远离前撑圈20的一侧。这样，顶管2施工过程中需承受周围地层的水土压力，在切割钢顶管2管节过程中可能导致顶管2周围水土涌入管内，在切割管节前通过均布设置在前筒体11的第一注浆孔71和后筒体12的第二注浆孔72进行注浆，在管节的外壁形成良好的泥浆套，减少切割管节过程中管周水土涌入，提高工作的安全性。在本实施例中，第一注浆孔71和第二注浆孔72的数量均为8个，且沿管节主体的周向等距间隔设置于管节主体的筒壁15上。在其他实施例中，也可以根据需要调整第一注浆孔71和第二注浆孔72的位置和数量。
本实施例涉及地下建筑工程施工机械领域，本实施例的钢顶管管节中继间1，可适应复杂地层条件下钢顶管顶力不足需在管内增设中继间和长时间停止顶进导致原顶进系统无法满足启动顶力要求，并能灵活设置中继间在钢顶管内位置、制作方便、提高总顶力和纠偏能力、保护顶管内作业人员的安全。
本发明还提供一种钢顶管管节中继间1的施工方法，该施工方法包括以下步骤：
步骤S100、将如上所述的前撑圈20、后撑圈30、插口钢板41安装于预定位置；
步骤S200、通过开设于管节主体的筒壁15上的第一注浆孔71和第二注浆孔72向管节主体的外部注浆，第一注浆孔71和第二注浆孔72分别位于切割缝13的相对应的两侧；
步骤S300、切割管节主体的筒壁15，将管节主体分为前筒体11和后筒体12，并在前筒体11和后筒体12之间形成切割缝13；
步骤S400、将封口钢板42无缝连接于插口钢板41和后撑圈30之间，并通过密封圈46密封插口钢板41与前筒体腔141的内壁面之间的间隙，安装千斤顶50于前撑圈20和后撑圈30之间；
步骤S500、通过千斤顶50扩大前筒体11和后筒体12之间的切割缝13的宽度，从而推动所述管路通道的位移。
其中，在步骤S300中，分段对称切割钢顶管管节中继间1的管节主体的筒壁15，可以提高施工效率，缩短施工时间。
本实施例的钢顶管管节中继间的施工方法可适应复杂地层条件下钢顶管顶力不足需在管内增设中继间和长时间停止顶进导致原顶进系统无法满足启动顶力的要求，并且具有位置设置灵活，制作方便，能够提高钢顶管总顶力，增加钢顶管调整顶进方向和纠偏能力，并能对顶管机内作业人员形成有效保护等特点。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种钢顶管管节中继间，所述钢顶管管节中继间包括管节主体，所述管节主体包括前筒体和后筒体，所述前筒体与所述后筒体之间设有切割缝，所述前筒体内设有前筒体腔，所述后筒体内设有后筒体腔，所述前筒体腔与所述后筒体腔连通并形成管路通道，所述前筒体的中心轴线与所述后筒体的中心轴线重合，其特征在于，所述钢顶管管节中继间还包括：
前撑圈和后撑圈，所述前撑圈与所述后撑圈相对设置，所述前撑圈的外周缘与所述前筒体腔的内表面连接，所述前撑圈沿所述前筒体的径向向所述前筒体的中心延伸，所述后撑圈的外周缘与所述后筒体腔的内表面连接，所述后撑圈沿所述后筒体的径向向所述后筒体的中心延伸；
密封装置，所述密封装置设于所述前撑圈和所述后撑圈之间，且所述密封装置用于隔断所述切割缝与所述管路通道；
多个千斤顶，所述千斤顶的一端与所述前撑圈连接，另一端与所述后撑圈连接，多个所述千斤顶沿所述管路通道的周缘等距间隔设置。
2.如权利要求1所述的钢顶管管节中继间，其特征在于，所述密封装置包括：
插口钢板，所述插口钢板位于所述管路通道内，且所述插口钢板的形状为闭合的环形，所述插口钢板平行于所述前筒体腔的内壁面设置，所述插口钢板与所述前筒体腔的内壁面之间设有间隙；
封口钢板，所述插口钢板位于所述管路通道内，所述封口钢板的一端与所述插口钢板无缝连接，另一端与所述后撑圈无缝连接，所述封口钢板对应于所述切割缝设置；
第一限位部和第二限位部，所述第一限位部和第二限位部均设于所述插口钢板中面向所述前筒体腔的内壁面的一面，且所述第一限位部和所述第二限位部沿所述前筒体的轴向间隔设置，且均位于所述插口钢板远离所述切割缝的一端；
密封圈，所述密封圈设于所述第一限位部和所述第二限位部之间，且所述密封圈密封所述插口钢板与所述前筒体腔的内壁面之间的间隙。
3.如权利要求2所述的钢顶管管节中继间，其特征在于，所述密封装置还包括第三限位部，所述第三限位部设于所述插口钢板中面向所述前筒体腔的内壁面的一面，且位于所述插口钢板靠近所述切割缝的一端。
4.如权利要求2所述的钢顶管管节中继间，其特征在于，所述密封圈为Y型密封圈，所述Y型密封圈的开口部朝向所述切割缝设置。
5.如权利要求1所述的钢顶管管节中继间，其特征在于，所述钢顶管管节中继间还包括：
前撑圈筋板，所述前撑圈筋板的底端与所述前撑圈连接，所述前撑圈筋板的一侧与所述前筒体腔的内表面连接，且所述前撑圈筋板设于所述前撑圈中远离所述密封装置的一面；
后撑圈筋板，所述后撑圈筋板的底端与所述后撑圈连接，所述后撑圈筋板的一侧与所述后筒体腔的内表面连接，且所述后撑圈筋板设于所述后撑圈中远离所述密封装置的一面。
6.如权利要求1所述的钢顶管管节中继间，其特征在于，所述管节主体的筒壁开设有第一注浆孔和第二注浆孔，所述第一注浆孔位于所述前筒体上，且位于所述前撑圈远离所述后撑圈的一侧，所述第二注浆孔位于所述后筒体上，且位于所述后撑圈远离所述前撑圈的一侧。
7.一种钢顶管管节中继间的施工方法，其特征在于，所述钢顶管管节中继间的施工方法包括以下步骤：
步骤S1、将如权利要求2所述的钢顶管管节中继间的所述前撑圈、所述后撑圈、所述插口钢板安装于预定位置；
步骤S2、切割所述管节主体的筒壁，将所述管节主体分为所述前筒体和所述后筒体，并在所述前筒体和所述后筒体之间形成所述切割缝；
步骤S3、将所述封口钢板无缝连接于所述插口钢板和所述后撑圈之间，并通过所述密封圈密封所述插口钢板与所述前筒体腔的内壁面之间的间隙，安装所述千斤顶于所述前撑圈和所述后撑圈之间；
步骤S4、通过所述千斤顶扩大所述前筒体和所述后筒体之间的切割缝的宽度，从而推动所述管路通道的位移。
8.如权利要求7所述的钢顶管管节中继间的施工方法，其特征在于，在步骤S2中的切割所述管节主体的筒壁前还包括，通过开设于所述管节主体的筒壁上的第一注浆孔和第二注浆孔向所述管节主体的外部注浆，所述第一注浆孔和所述第二注浆孔分别位于所述切割缝的相对应的两侧。
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