CN109798396B - 一种复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道工程施工技术领域，特别涉及一种复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺。其包括以下步骤：（1）施工准备；（2）管道轴线测量定位；（3）顶管工作井施工；（4）安装导轨；（5）安装工具管帽；（6）顶管设备安装和调试；（7）管道顶进施工；（8）砌筑检查井；（9）沟槽回填恢复路面。本发明应用于复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进施工，可降低路面破坏程度，施工流程简单，施工成本低，施工工期短，管道润滑减阻，施工精准率高，本发明顶管顶进的推力较小、顶进距离长，大大提高了工程进度，提高了工作效率。

Description

一种复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺

技术领域

本发明涉及管道工程施工技术领域，特别涉及一种复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺。

背景技术

随着我国经济持续稳定地增长，城市化进程的进一步加快，我国的地下管线的需求量也在逐年增加。随着人们对环境保护意识的增强顶管技术将在我国地下管线的施工中起到越来越重要的地位和作用。非开挖技术的发展必将向规模化、规范化、国际化的方向发展。顶管工法是在地面下采用非开挖技术铺设管道的一种施工方法，国内的顶管工法应用越来越广泛，而且长距离、大口径顶管的应用也越来越多。对于土层复杂，顶管管道口径大、管壁厚、顶进距离长的顶管施工，其产生的形变倾向力也就越大，顶进方向调整难度较大。在市政给水、排水、中水、燃气管道工程中，管道顶进是工程中较为关键的一道工序，该工序直接影响管道在顶管井中的安装效果、安装空间和使用寿命。

专利CN 106015733 A，一种直顶钢管管道顶进施工方法，该直顶钢管管道顶进施工方法，在注浆管道的侧壁设置通孔，并于所述通孔的外侧设置挡泥板；将所述注浆管道固定安装在直顶钢管的外侧壁上，利用从所述通孔喷出的减阻泥浆，辅助所述直顶钢管在土方中向前顶进。

上述专利虽用直顶钢管代替了混凝土管，节省了空间和材料成本，又将注浆管道设置在直顶钢管的外侧壁上，避免了在直顶钢管的管壁上开孔造成防腐层受损、杜绝了注浆孔堵塞和注浆方向直冲土方造成注浆效果低下的问题，但是其在顶进的过程中未使用固砂剂，有可能会出现塌方的情况，以及其导轨没有采取固定措施，在顶进的过程中可能会出现导轨的偏移，从而影响导轨的导向性精确度，以及增大了管线偏差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种降低路面破坏程度，施工流程简单，施工成本低，施工工期短，管道润滑减阻，施工精准率高的复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺，包括以下步骤：

(1)、施工准备：按照施工要求施工场地达到水通、电通、道路通和场地平整，准备施工用材料及机械，待用；

(2)、管道轴线测量定位：首先控制网布设，然后根据设计图纸在开挖沟槽前进行顶管中线定位，再根据放坡方案测沟槽上口开挖位置线，然后在上口开挖位置线外侧对称钉设一对高程桩，最后根据沟槽上口开挖位置线进行开挖工作,开挖过程中需要对开挖尺寸进行检测并在人工清底前测放高程控制柱；

(3)、顶管工作井施工：在沟槽开挖好后进行路面切割并选择工作井位置，选定工作井的位置后计算开挖断面尺寸并进行开挖，开挖完成后进行工作井支护施工；

(4)、安装导轨：工作井支护施工完成后，在工作井底部安装的枕铁上安装导轨并采用防止导轨发生侧移的支撑组件进行加固；

(5)、安装工具管帽：工具管帽一端设置为斜切刃口，另一端通过顶梁安装有微型千斤顶后再通过螺纹连接方式与工作管连接安装；

(6)、顶管设备安装和调试：工作井支护施工完成后，在工作井内安装工作平台，工作平台安装完成后安装顶铁，然后安装顶进设备，顶进设备安装完成后先进行顶进设备试车运行；

(7)、管道顶进施工：顶进施工前先进行顶进安全检查，安全检查没有问题后，施工人员进入管道内将管道内土体挖掘外运，放工作管继续顶进至顶管接收井，在顶管顶进过程中，在工具管帽的注浆预留孔注入固砂剂与水比例为2.1:1搅拌均匀后制备的固砂浆，每顶进一只工作管进行一次中线高程测量；

(8)、砌筑检查井：管道顶进完毕后根据工程具体情况将工作井、接收井砌筑成检查井；

(9)、沟槽回填恢复路面：首先进行闭水试验，闭水试验合格后进行沟槽回填，回填完成后管道两侧同时进行夯实，并按设计要求恢复路面。

上述的复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺，所述步骤(2)中所述控制网布设包括通过管线工程平面控制测量方法进行平面控制网布设和用高程控制测量方法进行高程控制网布设，所述的顶管中线定位采用极坐标方法测放顶管中线桩，所述高程桩的纵向间距为8-12m。

上述的复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺，所述步骤(3)中开挖断面尺寸是根据据检查井尺寸、工作面宽度、现场环境、土质、地下水位及支撑材料规格、管径、管长、顶管机具设备规格、顶力、下管及出土方法计算设定，所述工作井支护施工包括砌筑工作井侧墙以及工作井底部砌筑找平底座。

上述的复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺，步骤(4)中所述的支撑组件设置于导轨两侧并分别与工作井的侧墙固定连接。

上述的复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺，所述步骤(5)中的工具管帽前端上部设有若干用空压机将固砂浆压入上层土体的注浆预留孔。

上述的复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺，步骤(7)中所述的工作管的外壁上设有用于顶进过程中减小土层与工作管外壁摩擦的若干润滑泥浆预留孔，通过活塞式注浆泵将润滑剂注入润滑泥浆预留孔，所述润滑剂为膨润土-聚合物浆液，所述膨润土-聚合物浆液由如下重量百分比组分制备而成，膨润土：9-13％，纯碱：3-7％，聚丙烯酰胺：0.005-0.009％，腐殖酸钾：0.5-1.5％，石墨粉：0.5-0.7％。

上述的复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺，所述膨润土-聚合物浆液由如下重量百分比组分制备而成，膨润土：11％，纯碱：5％，聚丙烯酰胺：0.007％，腐殖酸钾：1％，石墨粉：0.6％。

上述的复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺，所述工作管为钢筋混凝土管，所述工作管每顶进60cm注入一次润滑剂，一节工作管全部顶进洞内时对每一节工作管管道都注满润滑剂。

上述的复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺，步骤(9)中所述闭水试验的水位应为试验段上游管内顶以上2m，浸泡1-2天后再进行闭水试验，并观察水位的变化。

上述的复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺，步骤(9)中所述管道两侧同时进行夯实时，两夯实面的高差不大于300mm。

本发明复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺的有益效果是：通过在工作管的前端安装有工具管帽，工具管帽通过斜切刃口提高对土层的穿透效率，另一方面提高视觉可见性，在工具管帽预留有固砂剂预留孔，对上方土体进行注浆固化，防止疏松土体洒落增加顶进阻力，在工具管帽处设一定数量的微型千斤顶，用于管道中心偏移校正；为提高大管径顶管施工精准率，制作简易支撑组件，使得导轨不发生侧向移动；通过对导轨的加固时导轨安装精度提升，起到良好的导向作用，大大的减小管线偏差。；预留润滑泥浆预留孔，一方面大部分浆液的流向与顶进方向一致，浆液流动会给管具施加与顶进方向相同的力，另一方面，向顶进方向相反方向流动的浆液可以保证后面管具顶进过程的润滑作用，从而实现对整节管具的润滑，有效降低了顶管阻力。本发明可实现在对复杂土层顶管施工时润滑减阻及护壁防塌的目的，顶管施工精准率高，大大降低了管线偏差，施工效率高、成本低。

附图说明

图1为本发明的施工流程框图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，一种复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺，包括以下步骤：

(1)、施工准备：按照施工要求施工场地达到水通、电通、道路通和场地平整，准备施工用材料及机械，待用；同时将材料储存场地，项目部办公室等进场就位，主要机械进场并进行施工前检测。

(2)、管道轴线测量定位：a、首先控制网布设，控制网布设包括通过管线工程平面控制测量方法进行平面控制网布设和用高程控制测量方法进行高程控制网布设，高程控制点每100m布设一点，施工期间定期复测；b、然后根据设计图纸在开挖沟槽前进行顶管中线定位，采用极坐标方法测放管线中线桩时，在起点、终点、平面折点、竖向折点及直线段控制点等位置测设中心柱，管中线每10m设置一中心，根据放坡方案测放沟槽上口开挖位置线，然后在上口开挖位置线外侧对称钉设一对高程桩，高程桩的纵向间距为8-12m,本实施例中高程柱的中纵向间距为10m；c、最后根据沟槽上口开挖位置线进行开挖工作,开挖过程中，测量人员必须对中线、高程、坡度、沟槽下口线、槽底工作面宽度等进行检测，沟槽开挖到底后，依据定位控制柱采用投点法向槽底投测管线中心线，采用水准测量将地面高程引测至沟槽底，d、管道顶进时，每顶进1节管材测量一次，工程竣工后，应对管线中心线和管道高程进行测量。

(3)、顶管工作井施工：在沟槽开挖好后进行路面切割并选择工作井位置，选定工作井的位置后计算开挖断面尺寸并进行开挖，开挖完成后进行工作井支护施工；其中，工作井位置的选择：1)一般选择在设计图中管道的检查井室位置；2)工作井处应便于设备、材料运输及下管、出土、排水、并具备有少量堆放管材及暂存土出等条件的位置；3)单向顶进，顶管段两端条件相近时，工作井宜选在管线下游；4)工作井距离铁路、公路路线较近时，必须保证足够的安全距离或有采取加固措施的条铁；5)工作井应选择在地下管线较少的部位。工作井支护施工包括砌筑工作井侧墙以及工作井底部砌筑找平底座。工作井的开挖断面尺寸，应根据检查井尺寸、工作面宽度、现场环境、土质、地下水位及支撑材料规格、管径、管长、顶管机具设备规格、顶力、下管及出土方法等条件定，具体工作井的开挖断面尺寸计算公式如下：

工作井底宽：B＝D+2S+2C

工作井底长：L＝L1+L2+L3+L4+L5

式中B工作井底宽(m)

L一工作井底长

S一管两侧操作宽度(m)一般为每侧1.3m-1.7m；

C一单侧支护板厚度(m)，一般采用0.3m；

D一管外径(m)

L1—管子顶进后，尾部压在导轨上的最小长度，一般取0.3m-0.6m

L2—管节长度(m)

L3—出土工作面长度，一般为1.0m-1.2m

L4—液压油缸的长度(m)

L5—后背的厚度一般取1.0m

(4)、安装导轨：工作井支护施工完成后，在工作井底部安装的枕铁上安装导轨并采用防止导轨发生侧移的支撑组件进行加固，支撑组件设置于导轨两侧并分别与工作井的侧墙固定连接。

其中，导轨安装时：1)导轨应选用钢质材料制作，宜根据管材质量选配钢轨作导轨；2)在检验合格的枕铁或枕木上安装导轨；3)当工作井底有水、土质松软、管径较大时，应浇筑水泥混凝土基础，将枕铁或枕木埋设土中。宜结合管道基础设计，确定混凝土面的高程及宽度，水泥混凝土基础的宽度优选的比管径大450mm，厚度可为180mm-280mm，混凝土基础顶面应低于枕铁或枕木面10mm-20mm；4)当工作井底无水，土质坚实，可挖土槽埋设枕铁或枕木，枕铁或枕木长度优选的采用2-3m，管外缘两边各长出200mm-300mm。其埋设间距可根据管重、顶力和土质选取400mm-800mm；枕铁优选的采用型钢制成，并附有固定导轨的特制螺栓，枕铁应直顺、平整。采用枕木时，截面不小于150mmx150mm。5)导轨及枕铁安装质量要求：枕铁或枕木的安装高程宜低于管外底高程10mm-20mm，间距均匀，导轨应直顺、平行、等高，导轨安装牢固，其纵坡与管道设计坡地一致差允许偏差±1mm，导轨内距允许偏差±2mm，中心线允许偏差为±3mm，顶面高程允许偏差为±2mm。本实施例中，水泥混凝土基础的厚度为230mm，混凝土基础顶面应低于枕铁或枕木面15mm；4)当工作井底无水，土质坚实，可挖土槽埋设枕铁或枕木，枕铁或枕木长度优选的采用1.5m，管外缘两边各长出250mm。其埋设间距可根据管重、顶力和土质选取600mm；导轨及枕铁安装质量要求：枕铁或枕木的安装高程宜低于管外底高程15mm，间距均匀，导轨应直顺、平行、等高，导轨安装牢固。

(5)、安装工具管帽：工具管帽一端设置为斜切刃口，另一端通过顶梁安装有微型千斤顶后再通过螺纹连接方式与工作管连接安装；其中工具管帽选用一定厚度的钢板卷制焊接成型，其内部安装微型千斤顶用于顶进过程走向纠偏，工具管帽具有提高对土层的穿透效率、提高视觉可见性及注浆固砂等功能，工具管帽前端上部设有若干圆形注浆预留孔，利用空压机将固砂浆压入上层土体。本实施例中，工具管帽选用厚度为2.5mm的钢板卷制焊接成型，注浆预留孔直径为2.5cm。

(6)、顶管设备安装和调试：工作井支护施工完成后，在工作井内安装工作平台，工作平台安装完成后安装顶铁，然后安装顶进设备，顶进设备安装完成后先进行顶进设备试车运行。其中，工作平台安装时，1)应在顶管工作井开挖与支护后进行；2)工作平台承重主梁应根据静载、活载及其他附加荷载计算选用，主梁两端伸出工作抗壁外小于1.2m；3)平台口的长度和宽度均大于工作管管节长度及工作管外壁的0.8m；4)根据起吊设备能力及吊重核算起重架，支搭于工作平台上的起重架宜与防雨、雪棚架结合成体，并安装牢固；5)工作井上的平台口必须安装护栏，上下人处设置牢固的爬梯。

顶铁安装时，1)应有足够的刚度，无歪斜扭曲现象，顶铁上宜有锁定装置，顶铁单块旋转时应能保持稳定；2)顶铁优选的采用型钢焊接成型；3)顶铁放置在管道两侧，且顶铁中心线应与工作管管道中心线平行、对称直顺，顶铁与导轨和顶铁之间的接触面不得有泥土、油污；更换顶铁时，应先使用长度大的顶铁，以减少顶铁连接数量，顶铁的允许连接长度，应根据顶铁的截面尺寸确定。当采用顶铁截面为200mmx300mm时，单行顺向使用的长度不得大于1.5m，双行使用的长度不得大于2.5m，且应在中间加横向顶铁相连；4)顶铁与工作管管口之间应采用缓冲材料衬垫，在顶力作用下，工作管管节承压面应力接近其设计顶镐压力强度时，应采用U形或环形顶铁等措施，以减少工作管管节承压面应力。

顶进设备安装时，1)安装前应对高压油泵、液压油缸、液压管路控制系统、顶铁和压力表标定等进行检查，设备完好，方可安装；2)安装高压油泵、管路及控制系统；液压油缸的着力中心优选的位于工作管总高的14mm处，且不小于组装后背高度的13mm；3)使用一台液压油缸时，其平面中心线应与工作管管道中心线一致，使用多台液压油缸时，各液压油缸中心线应与工作管管道中心线堆成；4)多台液压油缸宜配置油缸台架，且应使油缸布置对称；5)千斤顶的安装高程优选的使千斤顶的着力点位于工作管管端面垂直直径的25％处。

顶进设备试车运行时，1)设备试车运行及顶进时，工作人员不得在顶铁上方及侧面停留，并应随时观察顶铁有无异常迹象；2)顶进开始时，应缓慢进行，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，应立即停止顶进，检查原因并经过处理后，方可继续顶进；3)液压油缸活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。

(7)、管道顶进施工：顶进施工前先进行顶进安全检查，安全检查没有问题后，施工人员进入管道内将管道内土体挖掘外运，放工作管继续顶进至顶管接收井，在顶管顶进过程中，在工具管帽的注浆预留孔注入固砂剂与水比例为2.1:1搅拌均匀制备的固砂浆，每顶进一只工作管进行一次中线高程测量，工具管帽的注浆预留孔设置在工具管帽上、左、右三侧。

进行顶进前安全检查时，1)全部设备经过检查，并经试运转确认正常；导轨的中心线、坡度、高程符合设计规定；2)已具备防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑的措施；3)在人工顶管顶进之前，从安全的角度出发，应先对进洞处土体注入固砂浆进行加固，防止顶帽进门时土方塌落。4)在本实施例中，在顶管顶进过程中，应在工具管帽的注浆预留孔注入固砂浆，固砂浆为砂剂与水的比例为2.1:1搅拌均匀制备而成，将固砂浆搅拌均匀后倒入注浆机内，顶管每顶进50cm时，采用空压机对所有的注浆预留孔进行固砂注浆。

人员进洞挖掘时，初时顶进5-10m范围内，人员进入管道内，将管道内土体挖掘外运，同时增加测量密度，管节允许偏差为：轴线位置3mm，高程±3mm。

放工作管继续顶进至顶管接收井时，1)顶进应连续施工，除不可抗拒情况下，不得中途停止作业；2)顶进施工是应按照规定在两工作管管头接触面位置设置胶合板或橡胶缓冲层，以保证工作管管壁在顶进过程中受力均匀；3)工作管管道接口前将对应的胶圈安装在工作管管道插口上，为保证顶管施工工作管管缝结合紧密，优选的采用随顶随挖的施工工艺。每安装一只工作管都要进行中线高程测量，如有偏差及时纠正；4)在顶管顶进过程中，为减小工作管管壁与土层的摩擦阻力，提高顶管施工进度，在工作管的外壁四周设置有润滑泥浆预留孔，本实施例中，润滑泥浆预留孔的直径为2cm，通过活塞式注浆泵将润滑剂注入预留孔，在顶管顶进过程中，一方面大部分润滑剂浆液的流向与顶进方向一致，润滑剂浆液流动会给工作管管具施加与顶进方向相同的力，另一方面，向顶进方向相反方向流动的润滑剂浆液可以保证后面管具顶进过程的润滑作用，从而实现对整节工作管管具的润滑，有效降低了顶管阻力，且土层与工作管管壁间的润滑剂浆液应保持一定厚度，在工作管管壁外侧形成一层液体层，所以要保证注浆液饱满；5)本发明所用的润滑剂为膨润土-聚合物浆液，在注浆槽内按膨润土-聚合物浆液由如下重量百分比组分制备而成，膨润土：9-13％，纯碱：3-7％，聚丙烯酰胺：0.005-0.009％，腐殖酸钾：0.5-1.5％，石墨粉：0.5-0.7％，本实施例中采用最优方案为，膨润土：11％，纯碱：5％，聚丙烯酰胺：0.007％，腐殖酸钾：1％，石墨粉：0.6％；膨润土-聚合物浆液通过泥浆本身固有的吸附、紊凝、稳定、分散的物化性从而达到润滑减阻及护壁防塌的目的，解决超长管道复杂地层顶管技术难题,制备润滑剂时，将上述组分按比例在搅拌桶中混合搅拌均匀即可；6)在对润滑剂进行注浆之前，应先进行试泵准备工作，检查管道的密闭性，无问题后可进行顶进管道的注浆；7)每顶进60cm对工作管进行注入一次润滑剂，一节工作管全部顶进洞内时进行每一节工作管管道都注满润滑剂；8)在顶进过程中遇到后背倾斜或严重变形或顶铁发现扭曲迹象时，及时采取措施后再继续顶进。

(8)、砌筑检查井：管道顶进完毕后根据工程具体情况将工作井、接收井砌筑成检查井。

(9)、沟槽回填恢复路面：首先进行闭水试验，闭水试验合格后进行沟槽回填，回填完成后管道两侧同时进行夯实，并按设计要求恢复路面；

其中，闭水试验时，在检查井井室修建完成后，在相邻两检查井井室内对管段上游封堵，在养护3～4d达到一定强度后方可进闭水试验。闭水试验的水位，应为试验段上游管内顶以上2m。浸泡1d～2d后进行闭水试验，闭水过程中同时检查管堵、管道、井身，有无漏水和滲水现象，并观察井内水位的变化。

沟槽回填时，1)沟槽回填应在闭水试验合格后进行，且管线经检查合格后；2)回填土料的要求：宜优先利用基槽内挖出的士，但不得含有有机杂质，不得采用淤泥或淤泥质土作为回填材料。回填土料应符合设计及施工规范要求，最佳含水率应通过试验确定；3)回填按基底排水方向由高至低管腔两侧同时分层进行；4)回填土每层虚铺厚度根据设计要求进行，如无设计要求，可通过试验确定；5)夯实：宜采用轻型击实标准，回填土的夯实采用人工夯实和机械夯实两种方法。夯实时，管道两侧同时进行不得使管道位移或损伤。回填压实应逐层进行，管道两夯实面的高差不大于300mm，采用木夯、蛙式夯等压实工具时，应夯夯相连，采用压路机时，碾压的重叠宽度不得小于300mm；6)压实度的确定：沟槽回填土的压实度符合设计要求；7)按照设计要求恢复路面。

以上所述的工作管为钢筋混凝土工作管，由于人工顶管顶力较大，考虑到顶进过程的纠偏，所以未达到国家有关标准的规定和设计要求的管材极有可能出现关口破损、管裂、甚至环形管裂的现象，对施工人员的安全及工程财产造成不可估量的后果，所以对管材要求应注意以下几点：

1.混凝土管节表面光洁、平整、无砂眼和汽泡，接口尺寸符合规定；

2.钢套环尺寸符合设计规定，接口无疵点，焊接接缝平整，肋部与钢板平面垂直，且应按设计规定进行防腐处理。管道接口端部应无破损、顶裂现象，接口处无滴漏；

3.密封橡胶圈安装前保持清洁，无油污；

4.混凝土管接口处加衬垫防止管口受力不均匀而被顶坏；

本发明中固砂剂的成分为智能高分子，在液相形态下以线型结构存在，当固砂剂通过注浆预留孔与工作管管壁外的土层砂粒接触时，自身结构中的氢键与静电吸附产生物化反应，其分子结构由线型伸张状态转变为卷曲合拢状态，对松散的砂粒形成合拢力，将其包笼起来，使得松散砂粒固化。膨润土-聚合物浆液作为水溶性高分子聚合物，是一种极好的絮凝剂，它依靠本身大分子链上有能与水泥、粘土颗粒产生吸附的基团，最终产生凝聚和凝结，具有紊凝作用。膨润土-聚合物浆液中的PAM能够大幅度降低流体通过管线所需要的能量，大大降低了摩擦力，同时对电解质有很好的稳定性并可以使悬浮液中的固体分散粒子被液相充分润湿和均匀分散，具有一定的稳定性及分散性。经实验表明长链的PAM在泥页岩井壁表面上产生多点吸附，并可横过裂缝，从而阻止泥页岩的剥落，所以护壁效果显著。

随着城市管道工程的增多，为避免影响既有建筑物与构筑物，顶管施工作为不开槽施工方法中精度最高的施工方法必将越将增多，而采用本发明的施工方法将极大增加经济效益。

下面采用本发明的施工方法后与传统人工顶进施工方法相比较，见表10.1-2：

表10.1-2本工法与传统方法的经济效益比较

本发明的施工方法的顶管顶进的推力较小、顶进距离长，大大提高了工程进度，提高了工作效率。此外，可以减少或避免中继间的使用，节约施工成本，经济效益好。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、施工准备：按照施工要求施工场地达到水通、电通、道路通和场地平整，准备施工用材料及机械，待用；

(2)、管道轴线测量定位：首先控制网布设，然后根据设计图纸在开挖沟槽前进行顶管中线定位，再根据放坡方案测沟槽上口开挖位置线，然后在上口开挖位置线外侧对称钉设一对高程桩，最后根据沟槽上口开挖位置线进行开挖工作,开挖过程中需要对开挖尺寸进行检测并在人工清底前测放高程控制柱；

(3)、顶管工作井施工：在沟槽开挖好后进行路面切割并选择工作井位置，选定工作井的位置后计算开挖断面尺寸并进行开挖，开挖完成后进行工作井支护施工；

(4)、安装导轨：工作井支护施工完成后，在工作井底部安装的枕铁上安装导轨并采用防止导轨发生侧移的支撑组件进行加固；

(5)、安装工具管帽：工具管帽一端设置为斜切刃口，另一端通过顶梁安装有微型千斤顶后再通过螺纹连接方式与工作管连接安装；所述步骤(5)中的工具管帽前端上部设有若干用空压机将固砂浆压入上层土体的注浆预留孔；

(6)、顶管设备安装和调试：工作井支护施工完成后，在工作井内安装工作平台，工作平台安装完成后安装顶铁，然后安装顶进设备，顶进设备安装完成后先进行顶进设备试车运行；

(7)、管道顶进施工：顶进施工前先进行顶进安全检查，安全检查没有问题后，施工人员进入管道内将管道内土体挖掘外运，放工作管继续顶进至顶管接收井，在顶管顶进过程中，在工具管帽的注浆预留孔注入固砂剂与水比例为2.1:1搅拌均匀后制备的固砂浆，每顶进一只工作管进行一次中线高程测量；

(8)、砌筑检查井：管道顶进完毕后根据工程具体情况将工作井、接收井砌筑成检查井；

(9)、沟槽回填恢复路面：首先进行闭水试验，闭水试验合格后进行沟槽回填，回填完成后管道两侧同时进行夯实，并按设计要求恢复路面；

其中，步骤(4)中所述的支撑组件设置于导轨两侧并分别与工作井的侧墙固定连接；

步骤(7)中所述的工作管的外壁上设有用于顶进过程中减小土层与工作管外壁摩擦的若干润滑泥浆预留孔，通过活塞式注浆泵将润滑剂注入润滑泥浆预留孔，所述润滑剂为膨润土-聚合物浆液，所述膨润土-聚合物浆液由如下重量百分比组分制备而成，膨润土：9-13％，纯碱：3-7％，聚丙烯酰胺：0.005-0.009％，腐殖酸钾：0.5-1.5％，石墨粉：0.5-0.7％。

2.根据权利要求1所述的复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺，其特征是：所述步骤(2)中所述控制网布设包括通过管线工程平面控制测量方法进行平面控制网布设和用高程控制测量方法进行高程控制网布设，所述的顶管中线定位采用极坐标方法测放顶管中线桩，所述高程桩的纵向间距为8-12m。

3.根据权利要求1所述的复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺，其特征是：所述步骤(3)中开挖断面尺寸是根据据检查井尺寸、工作面宽度、现场环境、土质、地下水位及支撑材料规格、管径、管长、顶管机具设备规格、顶力、下管及出土方法计算设定，所述工作井支护施工包括砌筑工作井侧墙以及工作井底部砌筑找平底座。

4.根据权利要求1所述的复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺，其特征是：所述膨润土-聚合物浆液由如下重量百分比组分制备而成，膨润土：11％，纯碱：5％，聚丙烯酰胺：0.007％，腐殖酸钾：1％，石墨粉：0.6％。

5.根据权利要求4所述的复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺，其特征是：所述工作管为钢筋混凝土管，所述工作管每顶进60cm注入一次润滑剂，一节工作管全部顶进洞内时对每一节工作管管道都注满润滑剂。

6.根据权利要求1所述的复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺，其特征是：步骤(9)中所述闭水试验的水位应为试验段上游管内顶以上2m，浸泡1-2d后再进行闭水试验，并观察水位的变化。

7.根据权利要求1所述的复杂地层的长距离大口径混凝土管人工顶进工艺，其特征是：步骤(9)中所述管道两侧同时进行夯实时，两夯实面的高度差不大于300mm。

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