CN109084082A - 一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法，包括：S100计算顶管在浅覆土区各处所受上浮荷载的大小；S200在所述顶管内底部铺设供配重小车移动的轨道，各管节内轨道相接；S300当机头即将进入浅覆土区时，在紧邻所述机头的管节内布置一辆配重小车，所述配重小车的前端通过连接线与所述机头的后端连接；S400所述机头每顶进单位距离d，则在最末的配重小车后再布置一辆配重小车，且相邻的两个配重小车通过连接线连接；S500当所述机头穿越整个浅覆土区后，停止布置新的配重小车，撤去最前端配重小车与所述机头间的连接线，将最末端配重小车通过连接线与沉井后壁连接。本发明能自由方便地调整配重点与配重量，大幅提高了工作效率，节省了大量人力物力。

Description

一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法

技术领域

本发明涉及一种顶管抗浮施工的管内配重方法，具体地，涉及一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法。

背景技术

顶管施工以其不需开挖、对周围环境影响较小等优点而在城市管线的建设和改造中得到推广和应用。然而当顶管穿越江、河、湖、海等复杂情形时，抗浮是在水下顶进施工时需要解决的技术难题之一，特别是待穿越区域水深较大，顶管上方覆土较浅的情形。管内配重是解决顶管上浮难题的方法之一。经过对国内顶管抗浮技术文献的检索，在管内堆置砂包是最常用的一种管内配重方法。钟显奇、周志强等在《给水排水》2011，No 2，pp.93-96上发表的“西江引水工程大直径钢管顶管施工关键技术措施及效果”中利用顶管内放置砂包的方法解决了西江引水工程大直径钢管顶管穿越超浅覆土河道工程。然而利用砂包进行管内配重时，配重量大小不能被准确把握，搬运时机动性较差，需要大量的人力和物力。由此，业界需要更加方便、经济的管内配重方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法，通过在管内安装轨道和载重小车，解决了现有的管内配重作业中，配重大小不能准确把握，配重搬运时机动性较差，耗费大量人力和物力的问题。

为实现上述目的，本发明所述的一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法，包括：

S100，计算顶管在浅覆土区各处所受上浮荷载的大小；

S200，在所述顶管内底部铺设供配重小车移动的轨道，管节内的轨道互相连接；

S300，当机头即将进入浅覆土区时，在紧邻所述机头的管节内根据所述管节在当前浅覆土区所受的上浮荷载的大小布置一辆配重小车，所述配重小车的前端通过连接线与所述机头的后端连接；

S400，所述机头每顶进单位距离d，则在最末的配重小车后再布置一辆配重小车，且相邻的两个配重小车通过连接线连接；

S500，当所述机头穿越整个浅覆土区两倍管节长度的距离后，停止布置新的配重小车，撤去最前端配重小车与所述机头间的连接线，将最末端配重小车通过连接线与沉井后壁连接。

进一步的，在所述S100中，顶管在浅覆土区各处所受上浮荷载的大小的计算公式为：

其中，F为所受上浮荷载，ρ为水的密度，g为重力加速度，L为进入浅覆土区域的顶管长度,D为顶管外径。

进一步的，所述S200包括：S201测量配重小车的轮距；S202根据所述配重小车的轮距，在所述顶管底部铺设供所述配重小车移动的轨道。

进一步的，在所述S202中，所述轨道采用焊接方式铺设。

进一步的，所述S300与S400之间，还包括：S310在所述配重小车中，配置与所述配重小车当前位置的上浮荷载相等的配重。

进一步的，在所述S400中，每相邻的两个配重小车的间距也为单位距离d。

进一步的，所述单位距离d不大于单个管节的长度。

进一步的，所述S400与S500之间，还包括：S410根据所述步骤S100中计算出的所述顶管在浅覆土区各处所受上浮荷载的大小，随着顶管在浅覆土区随所述机头前进，调整每个配重小车的配重。

进一步的，在所述S310和S410中，所述每个配重小车中堆置有用于配重的钢锭块，所述每个配重小车的配重调整通过增减其上的标准重量的钢锭块实现。

优选的，在所述S300和S500中，所述连接线为钢丝绳。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提出的一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法，当顶管随机头前进，进而顶管各处的上浮荷载不断变化时，顶管内的配重点可在轨道上随意移动，配重量也可随意调整，以对应上浮荷载的变化进行调节。本方法解决了顶管穿越海底浅覆土管内配重移动搬运困难的问题，节省了大量人力和物力，经济效益明显，可广泛适用于顶管穿越江、河、湖的情况，施工工艺安全可靠，具有广阔的市场前景。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提出的一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法的一实施例的流程图；

图2为本发明提出的一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法中轨道安装方法的流程图；

图3为本发明提出的一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法的另一个实施例的流程图；

图4为本发明提出的一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法的另一个实施例的流程图；

图5为顶管内配重小车放置方式的示意图；

图6为顶管内配重小车及轨道的截面示意图；

图中：1为轨道，2为连接线，3为配重小车，4为沉井后壁。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参照图1所示，本发明顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法的一实施例流程图，包括：S100计算顶管在浅覆土区各处所受上浮荷载的大小；S200在顶管内底部铺设供配重小车3移动的轨道1，各管节内轨道相接；S300当机头即将进入浅覆土区时，在紧邻机头的管节内布置一辆配重小车3，配重小车3的前端通过连接线2与机头的后端连接；S400机头每顶进单位距离d，则在最末的配重小车3后再布置一辆配重小车3，且相邻的两个配重小车3通过连接线2连接；S500当机头穿越整个浅覆土区两倍管节长度的距离后，停止布置新的配重小车3，撤去最前端配重小车3与机头间的连接线2，将最末端配重小车3通过连接线2与沉井后壁4连接。

具体的，当顶管穿越江、河、湖时，其会受到上浮荷载的作用。而顶管穿越江、河、湖中的浅覆土区时，由于其各区段暴露在水中的体积各不相同，深度也可能互有差异，因此，顶管中各个管节的配重是不尽相同的，需要配以不同的配重以稳定顶管在浅覆土区的姿态。

在本实施例中，需要先根据计算得到顶管在浅覆土区各处所受上浮荷载的大小，以此作为配重的参考标准；而后在顶管内底部铺设好供配重小车3移动的轨道1，轨道1可以使配重小车3方便在顶管内移动，作业人员只需推动配重小车3即可改变配重点位置。配重量一般都很大，相对于现有技术利用沙包来进行配重，若移动配重点就要搬运沙包的配重方式，本发明以配重小车3辅以轨道1的方式进行配重，效率较现有技术具有显著的提升；参照图5所示，当机头即将进入浅覆土区时，即向紧邻机头的管节中放置一辆配重小车3，配重小车3通过连接线2与机头连接，配重小车3即可在轨道1上的位置稳定；机头每顶进单位距离d，则在最末的配重小车3后再布置一辆配重小车3，且相邻的两个配重小车3通过连接线2连接，由于最前端的配重小车3在轨道1上的位置稳定，因此其后依次相连的各个配重小车3在轨道1上的位置也都保持稳定；当机头穿越浅覆土区一定距离后，代表其后的顶管已贯通浅覆土区，配重点需要稳定位置而不再随着顶管移动，此时则将最前端的配重小车3与机头间的连接线2撤去，将最末端的配重小车3通过连接线2与沉井后壁4连接，配重小车3便不会再随着顶管移动，配重点得以稳定。

在本发明的部分实施例中，在步骤S100中，顶管在浅覆土区各处所受上浮荷载的大小的计算公式为：

其中，F为所受上浮荷载，ρ为水的密度，g为重力加速度，L为进入浅覆土区域的顶管长度,D为顶管外径。

较佳的，在上述任一实施例的基础上，参照图2、图6所示，步骤S200包括：S201测量配重小车3的轮距；S202根据配重小车3的轮距，在顶管底部铺设供配重小车3移动的轨道1；

具体的，配重小车3在管内布置时，需放置到轨道1上。因此，轨道1的铺设应根据测得的配重小车3的轮距设置。

较佳的，在上述任一实施例的基础上，步骤S202中，轨道1采用焊接方式铺设。

以下提供另一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法的实施例，参照图3所示，S100计算顶管在浅覆土区各处所受上浮荷载的大小；S200在顶管内底部铺设供配重小车3移动的轨道1；S300当机头即将进入浅覆土区时，在紧邻机头的管节内布置一辆配重小车3，配重小车3的前端通过连接线2与机头的后端连接；S310在配重小车3中，配置与配重小车3当前位置的上浮荷载相等的配重；S400机头每顶进单位距离d，则在最末的配重小车3后再布置一辆配重小车3，且相邻的两个配重小车3通过连接线2连接；S500当机头穿越整个浅覆土区两倍管节长度的距离后，停止布置新的配重小车3，撤去最前端配重小车3与机头间的连接线2，将最末端配重小车3通过连接线2与沉井后壁4连接。

具体的，最先设置的配重小车3，应当先调整自身配重量，以对应顶管初入浅覆土区时受到的上浮荷载。

较佳的，在上述任一实施例的基础上，在步骤S400中，每相邻的两个配重小车3的间距也为单位距离d。

具体的，由于放置配重小车3的放置点位置始终不变，机头每前进距离d，就放置一个配重小车3，则每相邻的两个配重小车3的间距也为单位距离d。

较佳的，在上述任一实施例的基础上，单位距离d不大于单个管节的长度。

具体的，若单位距离d大于单个管节的长度，则会出现部分管节没有配重小车3的情况。因此，为了保证每节管节均有配重小车3配重，单位距离d不能大于单个管节的长度。每个管节中应视情况调整配重小车3的数量以及配重，例如：当浅覆土区非常长时，顶管会受到非常大的上浮荷载，即使单个配重小车3的配重满载也未必能满足当前管节的配重要求，此时单位距离d则应该满足不大于半个管节的长度的条件，视情况调节单个管节中配重小车3的数量。

以下提供再一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法的实施例说明，参照图4所示，S100计算顶管在浅覆土区各处所受上浮荷载的大小；S200在顶管内底部铺设供配重小车3移动的轨道1；S300当机头即将进入浅覆土区时，在紧邻机头的管节内布置一辆配重小车3，配重小车3的前端通过连接线2与机头的后端连接；S310在配重小车3中，配置与配重小车3当前位置的上浮荷载相等配重；S400机头每顶进单位距离d，则在最末的配重小车3后再布置一辆配重小车3，且相邻的两个配重小车3通过连接线2连接；S410根据步骤S100中计算出的顶管在浅覆土区各处所受上浮荷载的大小，随着顶管在浅覆土区随机头前进，调整每个配重小车3的配重；S500当机头穿越整个浅覆土区两倍管节长度的距离后，停止布置新的配重小车3，撤去最前端配重小车3与机头间的连接线2，将最末端配重小车3通过连接线2与沉井后壁连接。

具体的，随着顶管在浅覆土区的持续前行，各管节在浅覆土区的位置变化，每个管节受到的上浮荷载也在不断改变。此时，机头每顶进单位距离d，则应该调整一次所有配重小车3的配重，以满足各个配重小车3所在管节的配重需要。

较佳的，在上述任一实施例的基础上，在步骤S310和S410中，每个配重小车3中堆置有用于配重的钢锭块，每个配重小车3的配重调整通过增减其上的标准重量的钢锭块实现。

较佳的，在上述任一实施例的基础上，在步骤S300和S500中，连接线2为钢丝绳。

本发明提出的一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法，能自由方便地调整配重点与配重量，相对现有技术，大幅提高了工作效率，节省了大量人力物力。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法，其特征在于，包括：

S100，计算顶管在浅覆土区各处所受上浮荷载的大小；

S200，在所述顶管内底部铺设供配重小车移动的轨道，各管节内轨道相接；

S300，当机头即将进入浅覆土区时，在紧邻所述机头的管节内根据所述管节在当前浅覆土区所受的上浮荷载的大小布置一辆配重小车，所述配重小车的前端通过连接线与所述机头的后端连接；

S400，所述机头每顶进单位距离d，则在最末的配重小车后再布置一辆配重小车，且相邻的两个配重小车通过连接线连接；

S500，当所述机头穿越整个浅覆土区两倍管节长度的距离后，停止布置新的配重小车，撤去最前端配重小车与所述机头间的连接线，将最末端配重小车通过连接线与沉井后壁连接。

2.根据权利要求1一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法，其特征在于，在所述S100中，顶管在浅覆土区各处所受上浮荷载的大小的计算公式为：

其中，F为所受上浮荷载，ρ为水的密度，g为重力加速度，L为进入浅覆土区域的顶管长度,D为顶管外径。

3.根据权利要求1所述的一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法，其特征在于，所述S200包括：

S201，测量配重小车的轮距；

S202，根据所述配重小车的轮距，在所述顶管底部铺设供所述配重小车移动的轨道。

4.根据权利要求3所述的一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法，其特征在于，在所述S202中，所述轨道采用焊接方式铺设。

5.根据权利要求1所述的一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法，其特征在于，所述S300与S400之间，还包括：

S310，在所述配重小车中，配置与所述配重小车当前位置的上浮荷载相等的配重。

6.根据权利要求5所述的一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法，其特征在于，在所述S400中，每相邻的两个配重小车的间距也为单位距离d。

7.根据权利要求1或6所述的一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法，其特征在于，所述单位距离d不大于单个管节的长度。

8.根据权利要求1所述的一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法，其特征在于，所述S400与S500之间，还包括：

S410，根据所述S100中计算出的所述顶管在浅覆土区各处所受上浮荷载的大小，随着顶管在浅覆土区随所述机头前进，调整每个配重小车的配重。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法，其特征在于，所述每个配重小车中堆置有用于配重的钢锭块，所述每个配重小车的配重调整通过增减其上的标准重量的钢锭块实现。

10.根据权利要求1-8任一项所述的一种顶管抗浮施工的管内轨道式可移动配重方法，其特征在于，所述连接线为钢丝绳。