CN111503366A - 一种曲线顶管中继间及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲线顶管中继间及施工方法，包括壳体、前特管、后特管、液压千斤顶、密封圈、前撑圈、后撑圈，所述壳体为钢筒，表面光滑，前特管与壳体焊接为一个整体，液压千斤顶通过钢抱箍焊接固定在壳体上，后特管与壳体之间通过密封圈连接，形成径向可调的密封空间。密封圈设置两道，中间设置4只可以压注润滑油脂的牛油孔，以减轻顶进时密封圈的摩损。管节上还设置有4只注浆孔，顶进时可进行同步注浆，以减小顶进阻力。本发明适用于长距离顶管施工当一次顶进有困难顶管顶力不足时需增设中继间和复杂地层条件下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，本中继间密封性能好，适用于地下水丰富地层。

Description

一种曲线顶管中继间及施工方法

技术领域

本发明属于管道顶管施工技术领域，具体涉及一种曲线顶管中继间及施工方法。

背景技术

顶管施工技术作为一种重要的非开挖地下管线敷设施工工艺,具有对地面交通影响小、穿越复杂地段能力强、环境污染小等优点。

申请号为2017210150413，申请日为2017年8月9日的实用新型专利“一种球墨铸铁顶管中继间装置”，该专利结构设置连接件、滑座、连接套、套环、固定螺栓、顶板、钢套管、滑道和滑块等部件相互组装在一起，来解决中继间的防水问题。

申请号为2016213617837，申请日为2016年12月12日的实用新型专利“球墨铸铁顶管中继间装置”，该专利包括前端顶管、后端顶管,所述前端顶管、后端顶管均为球墨铸铁管，所述球墨铸铁管为外包钢筋混凝土、插口段焊有顶推法兰的管或带有整体铸造顶推法兰的管,所述球墨铸铁管的接口型式为滑入式柔性接口，所述前端顶管、后端顶管之间外接钢套管，前端顶管和后端顶管均为可拆卸的方式连接，解决了中继间容易拆除的问题。

申请号为2018112154352，申请日为2018年10月8日的发明专利申请“钢顶管管节中继间及其施工方法”，该专利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。

上述专利及申请文件中，均存在一个共同的问题：所有的部件均为分体式连接设置，这样在施工的过程中，容易造成漏水漏泥沙的问题。

现有的顶管中继间存在如下问题：

1、在长距离S型曲线顶管施工作业中不能在顶管内灵活设置中继间位置，当发生较大变形不能满足增加临时中继间提高纠偏能力，当发生故障长时间停止顶进导致现有顶进系统不能启动顶力的需要。

2、由于中继间启动伸缩次数很多，密封圈极易摩损失效而发生漏水、漏泥砂、漏浆等现象，给工程带来严重后果，甚至发生工程事故。

因此，需要一种安装拆卸方便，且能够有效防漏水漏泥沙的中继间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种曲线顶管中继间及施工方法，解决了现有技术中中继间部件独立装配容易造成漏水、漏泥沙的问题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种曲线顶管中继间，包括壳体、前特管、后特管、液压千斤顶、密封圈、前撑圈、后撑圈，所述壳体为钢筒，表面光滑，前特管与壳体焊接为一个整体，液压千斤顶通过钢抱箍焊接固定在壳体上，后特管与壳体之间通过密封圈连接，形成径向可调的密封空间。

多个液压千斤顶呈周向布置在壳体上，液压千斤顶通过前撑圈顶在前特管上、通过后撑圈支撑在后特管上。

前特管的后端内嵌前撑圈，后特管的前端内嵌后撑圈，前撑圈和后撑圈均为竹胶板；后特管预留凹槽，凹槽处安装密封圈。

凹槽处安装两道密封圈，遇水膨胀填充壳体和后特管之间的空隙，形成密封结构。

两道密封圈之间设置4个能够压注润滑油脂的油孔，顶进时通过压注润滑油在两个密封圈之间起润滑作用。

前特管的内壁上环向等间距设置4个注浆孔，顶进时进行同步注浆。

一种应用曲线顶管中继间的施工方法，包括如下步骤：

步骤1、将前特管、后特管和液压千斤顶安装在壳体的预定位置；

步骤2、在前特管的后端内嵌前撑圈、后特管的前端内嵌后撑圈，将液压千斤顶安装在前撑圈和后撑圈之间，通过抱箍沿壳体周向均匀固定；

步骤3、将前特管与壳体整体顶入土层，壳体的后端环口与即将顶入土体中的后特管通过密封圈连接，形成径向可调的密封结构；

步骤4、顶管时，控制液压千斤顶推动相应管道向前顶进；

步骤5、液压千斤顶顶进时，控制注浆孔进行同步注浆；

步骤6、顶管工序结束后，拆除中继间；

步骤7、将后特管继续顶进与前特管对接。

液压千斤顶伸长顶进时，后端顶在后撑圈上，前端伸长部分将对前撑圈施加向前的推力。

中继间拆除按照伸顶镐、回油路、先电器后设备的顺序进行拆除，液压千斤顶按照先顶侧、再两侧、后底侧的顺序进行拆除。

步骤4中，顶管在顶进的过程中如果发生倾斜，导致轴线偏差超过允许值时，通过开启部分液压千斤顶，对管线进行强行纠偏。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本技术方案顶管中继间前特管和壳体采用一体化设置，后特管和壳体之间采用径向可调密封形式，并设二道密封圈。在二道密封圈之间设置4个可以压注润滑油脂的油嘴，以减轻顶进时密封圈的摩损。还设置有4个注浆孔，顶进时可进行同步注浆，以减小顶进阻力。

2、本方案的前撑圈和后撑圈都是竹胶板，不是和壳体焊接成一个整体的钢板，好处就是避免顶进过程中顶坏管道(或管道破损)，后续拆除工序少。

3、本技术方案的顶管中继间的施工方法适用于长距离一次顶进顶力不足时的工况和复杂地层条件下由于长时间停止顶进导致原顶进系统无法满足启动顶力的工况。

4、中继间液压系统工作压力较低，设备故障率小，可靠性高。中继环的结构形式是经过机床车切削加工的，尺寸精度高。

附图说明

图1为本发明顶管中继间装置的局部结构剖面图。

图2为本发明顶管中继间装置的前特管注浆孔布置图。

图3为本发明顶管中继间装置的前视图。

其中，图中的标识为：1-前特管；2-壳体；3-液压千斤顶；4-密封圈；5-后特管；6-油孔；7-注浆孔；07-注浆主管；8-前特管内壁；11-前撑圈；12-后撑圈；31-钢抱箍；32-液压油管；51凹槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构及工作过程作进一步说明。

本发明顶管中继间的设计目的主要为了解决以下难题：

1、长距离曲线顶管施工一次顶进时顶力不足。

2、复杂地层条件下由于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。

3、管道轴线发生过大变形，需要进行纠偏。

一种曲线顶管中继间，包括壳体、前特管、后特管、液压千斤顶、密封圈、前撑圈、后撑圈，所述壳体为钢筒，表面光滑，前特管与壳体焊接为一个整体，液压千斤顶通过钢抱箍焊接固定在壳体上，后特管与壳体之间通过密封圈连接，形成径向可调的密封空间。

具体实施例一，如图1至图3所示，

以施工排水系统工程顶管为例进行说明。该工程所处环境，地上车流量较多，地下有电力、信息、电信、燃气、给水等管线，施工环境复杂。该道路下方设计管径为

和直径2700mm的钢筋混凝土管，壁厚210㎜，且曲率半径均为600m的S形曲线顶管，全长587m。

一种曲线顶管中继间，包括壳体2、前特管1、后特管5、液压千斤顶3、密封圈4、前撑圈11、后撑圈12，所述壳体2为钢筒，表面光滑，前特管1与壳体2焊接为一个整体，液压千斤顶3和液压油管32通过钢抱箍31焊接固定在壳体2上，后特管5与壳体2之间通过密封圈4连接，形成径向可调的密封空间。

所述壳体为15mm厚钢筒，前特管1、后特管5和液压千斤顶3安装在壳体2的预定位置，前特管1和后特管5为特制管节，前特管1后内嵌接前撑圈11，后特管5前端内嵌后撑圈12，前撑圈11和后撑圈12均为竹胶板；前特管1与壳体2焊接成一个整体，后特管5预留凹槽51，凹槽51处安装密封圈4。安装后，前特管1、后特管5和壳体2的轴线在一条直线上。

所述液压千斤顶3通过钢抱箍11焊接在壳体2上，液压千斤顶3和钢抱箍11有若干个，环形等间距布置在壳体2上，液压千斤顶3的一端与前特管1连接，另一端与后特管5连接。所述液压千斤顶的行程为200-300mm；液压千斤顶的数量设置为：Φ2000管道设20只、Φ2400管道设24只、Φ2700管道设26只。

通过设置钢抱箍、前撑圈和后撑圈,为液压千斤顶提供了支撑平台,并方便液压千斤顶随时调整位置，能够适应长距离一次顶进顶力不足时，工况和复杂地层条件下，由于长时间停止顶进导致原顶进系统无法满足启动顶力的工况。

所述密封圈4，安装处要预留凹槽51，使密封圈既能止水又能适应结构的沉降要求，密封圈的宽度为15-20cm。所述密封圈4设置二道，遇水膨胀填充壳体和后特管之间的空隙，形成密封结构；在密封圈4之间设置4只可以压注润滑油脂的牛油孔，顶进时通过压注牛油在两个密封圈之间起润滑作用，以减轻顶进时密封圈4的摩损，提高密封圈的使用寿命。管节环向设有4只注浆孔7，顶进时可通过注浆主管07进行同步注浆，以减小顶进阻力，注浆液为触变泥浆。

多个液压千斤顶呈周向布置在壳体上，液压千斤顶通过前撑圈11顶在前特管1上、通过后撑圈12支撑在后特管5上。

在本技术方案中,顶管施工过程中需承受周围地层的泥土压力，液压千斤顶伸缩顶进过程中可能导致中继间周围水土涌入管内，在前特管管节前轴向均匀设置4个注浆孔进行同步注浆，使管节外壁形成泥浆膜，减少顶进过程中泥水涌入，提高工作的安全性。

一种应用曲线顶管中继间的施工方法，包括如下步骤：

步骤1、将前特管、后特管和液压千斤顶安装在壳体的预定位置；

步骤2、在前特管的后端内嵌前撑圈、后特管的前端内嵌后撑圈，将液压千斤顶安装在前撑圈和后撑圈之间，通过抱箍沿壳体周向均匀固定；

步骤3、将前特管与壳体整体顶入土层，壳体的后端环口与即将顶入土体中的后特管通过密封圈连接，形成径向可调的密封结构；

步骤4、顶管时，控制液压千斤顶推动相应管道向前顶进；

步骤5、液压千斤顶顶进时，控制注浆孔进行同步注浆；

步骤6、顶管工序结束后，拆除中继间；

步骤7、将后特管继续顶进与前特管对接。

具体实施例二，

一种应用曲线顶管中继间的施工方法，包括如下步骤：

步骤1、将前特管、后特管和液压千斤顶安装在壳体的预定位置；

步骤2、在前特管的后端内嵌前撑圈、后特管的前端内嵌后撑圈，将液压千斤顶安装在前撑圈和后撑圈之间，通过抱箍沿壳体周向均匀固定多个；

步骤3、将前特管与壳体整体顶入土层，壳体的后端环口与即将顶入土体中的后特管通过密封圈连接，形成径向可调的密封结构，密封圈宽度15-20cm；

步骤4、顶管时，控制液压千斤顶推动相应管道向前顶进，液压千斤顶伸长顶进时，后端顶在后撑圈上，前端伸长部分将对前撑圈施加向前的推力，液压千斤顶的行程200-300mm；液压千斤顶伸长顶进时，壳体与后特管上的密封圈相互挤压，有效阻挡周围地层水土进入中继间；

步骤5、液压千斤顶顶进时，控制注浆孔通过注浆主管进行同步注浆，以减小顶进阻力，注浆孔设置在前特管内壁四周，注浆液为触变泥浆；

步骤6、顶管工序结束后，应立即拆除中继间，中继间拆除按照伸顶镐、回油路、先电器后设备的顺序进行拆除，液压千斤顶按照先顶侧、再两侧、后底侧的顺序进行拆除；

步骤7、将后特管继续顶进与前特管对接。

其中，步骤4中，施工过程中，当顶管穿越土质偏软或软硬不均地层发生倾斜，导致轴线偏差超过允许值时，可通过开启部分液压千斤顶，对管线进行强行纠偏，克服中继间偏转能力不足的问题。同时，通过设置密封圈和/或止水带，有效密封缺口，阻止周围泥砂涌入壳体，保障顶管中继间作业安全。通过设置两道密封圈将壳体与后特管形成径向可调密封形式。

本发明前撑圈和后撑圈都是竹胶板，不是和壳体焊接成一个整体的钢板，好处就是避免顶进过程中顶坏管道(或管道破损)，后续拆除工序少。

本技术方案的顶管中继间的施工方法适用于长距离一次顶进顶力不足时的工况和复杂地层条件下由于长时间停止顶进导致原顶进系统无法满足启动顶力的工况。

本方案中继间位置设置灵活，工艺简单、安拆方便，能够提高顶管的总顶力和纠偏能力，操作简单，只需一名操作人员就可控制。

通过参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种曲线顶管中继间，包括壳体、前特管、后特管、液压千斤顶、密封圈、前撑圈、后撑圈，其特征在于：所述壳体为钢筒，表面光滑，前特管与壳体焊接为一个整体，液压千斤顶通过钢抱箍焊接固定在壳体上，后特管与壳体之间通过密封圈连接，形成径向可调的密封空间。

2.根据权利要求1所述的曲线顶管中继间，其特征在于：多个液压千斤顶呈周向布置在壳体上，液压千斤顶通过前撑圈顶在前特管上、通过后撑圈支撑在后特管上。

3.根据权利要求2所述的曲线顶管中继间，其特征在于：前特管的后端内嵌前撑圈，后特管的前端内嵌后撑圈，前撑圈和后撑圈均为竹胶板；后特管预留凹槽，凹槽处安装密封圈。

4.根据权利要求3所述的曲线顶管中继间，其特征在于：凹槽处安装两道密封圈，遇水膨胀填充壳体和后特管之间的空隙，形成密封结构。

5.根据权利要求4所述的曲线顶管中继间，其特征在于：两道密封圈之间设置4个能够压注润滑油脂的油孔，顶进时通过压注润滑油在两个密封圈之间起润滑作用。

6.根据权利要求1所述的曲线顶管中继间，其特征在于：前特管的内壁上环向等间距设置4个注浆孔，顶进时进行同步注浆。

7.一种应用曲线顶管中继间的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、将前特管、后特管和液压千斤顶安装在壳体的预定位置；

步骤2、在前特管的后端内嵌前撑圈、后特管的前端内嵌后撑圈，将液压千斤顶安装在前撑圈和后撑圈之间，通过抱箍沿壳体周向均匀固定；

步骤3、将前特管与壳体整体顶入土层，壳体的后端环口与即将顶入土体中的后特管通过密封圈连接，形成径向可调的密封结构；

步骤4、顶管时，控制液压千斤顶推动相应管道向前顶进；

步骤5、液压千斤顶顶进时，控制注浆孔进行同步注浆；

步骤6、顶管工序结束后，拆除中继间；

步骤7、将后特管继续顶进与前特管对接。

8.根据权利要求7所述的应用曲线顶管中继间的施工方法，其特征在于：液压千斤顶伸长顶进时，后端顶在后撑圈上，前端伸长部分将对前撑圈施加向前的推力。

9.根据权利要求7所述的应用曲线顶管中继间的施工方法，其特征在于：中继间拆除按照伸顶镐、回油路、先电器后设备的顺序进行拆除，液压千斤顶按照先顶侧、再两侧、后底侧的顺序进行拆除。

10.根据权利要求7所述的应用曲线顶管中继间的施工方法，其特征在于：步骤4中，顶管在顶进的过程中如果发生倾斜，导致轴线偏差超过允许值时，通过开启部分液压千斤顶，对管线进行强行纠偏。

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