CN111706347B - 一种顶管反向清障施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及顶管施工技术领域，尤其是涉及一种顶管反向清障施工方法，包括施工测量、顶进后背去结构加固、导轨安装、障碍区加固、清障管顶进、清障施工、拔除后背墙结构加固、导轨改装、清障管拔管准备、清障管拔管、原遇阻顶进管顶进等施工步骤。本发明施工前、施工过程中注重施工沿线的土体支护加固，减小清障过程中土体流失、陷落等问题发生；而且清障完成后原遇阻顶进管随清障管朝接收井顺向前进，可减小原遇阻顶进管的顶进力，减小清障施工对顶管施工周期的影响；同时根据施工情况选择对接收井井壁进行多次加固，提高其承载能力，确保施工过程安全、有序进行。

Description

一种顶管反向清障施工方法

技术领域

本发明涉及顶管施工技术领域，尤其是涉及一种顶管反向清障施工方法。

背景技术

顶管施工是不开挖管道的施工方式，是先从地面开挖两个基坑井（工作井、接收井）；再将顶进管从工作井安放，通过千斤顶或中继间等主顶装置，对安装于顶进管（位于最前面的一节顶进管为工具管）后端的顶铁施加顶进推力，进而使顶进管从工作井的预留口穿出，穿越土层到达接收井的预留口边；然后通过接收井的预留口穿出，形成管道的施工。

由于顶管施工为土层区域内进行，遇到较大障碍物（比如石块、填块等）时，将影响顶管的顺利施工。

授权公告号为CN103603371B的中国专利公开了一种海底环境顶管工程预清障回填顶进施工方法，在顶管施工前，对顶管施工沿线上存在的沉船、大块岩石、大范围坚硬岩层等障碍物采用水下垂直钻孔爆破清除，对深层小块岩石等障碍物采用全回转设备清除，并对清障区分层回填塑性较好的利于顶管施工的出土。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：上述专利采用提前对施工沿线进行检测、爆破、清除，用于减少顶管施工过程中遇到障碍物的情况，但提前钻孔清除障碍物的方式容易造成施工沿线土体的变化，而且该施工方式也不利于地面顶管施工操作。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种顶管反向清障施工方法，其具有 减小改变施工沿线土体、无需提前钻孔施工的特点。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种顶管反向清障施工方法，包括以下步骤：

S1施工测量，根据原遇阻顶进管、障碍物、工作井、接收井的预留口的坐标，建立地面控制网，测量顶管施工控制轴线、施工管道轴线与水准线；

S2顶进后背墙结构加固，包括：

S2.1浇筑顶进后背墙，在接收井的预留口对面一侧内壁浇筑钢筋混凝土，形成顶进后背墙，顶进后背墙与井壁固定，顶进后背墙与地面垂直；

S2.2增设钢板，在顶进后背墙朝向接收井的内侧面紧贴设置有钢板A，钢板A与顶进后背墙之间的空隙用素混凝土浆液浇灌填充；

S2.3土体加固，在顶进后背墙对应的井壁外的土体打设多排桩，形成顶进加固土体结构；

S3导轨安装，在接收井底部安装导轨；

S4障碍区加固，使用高压旋喷方式，在对包含障碍物、原遇阻顶进管所在位置的两侧的土体打桩加固；

S5清障管顶进，包括：

S5.1分段顶进清障管，将清障管（位于最前面的一段为工具管）从接收井的预留口朝原遇阻顶进工具管方向、分段依次顶进；

S5.2泥浆套灌注，每段清障管的管壁均设有多个灌注孔，采用触变泥浆系统通过灌注孔，对清障管外周灌注触变泥浆，形成泥浆套；

S6清障施工，清障管顶进至障碍物所在位置时，转动安装于清障管的工具管的刀盘，对障碍物进行剪切、压轧、破碎，并将破碎后的障碍物从清障管清除；

S7拔除后背墙结构加固，包括：

S7.1浇筑拔除后背墙，在接收井的预留口上下两侧井壁内浇筑钢筋混凝土，形成拔除后背墙，拔除后背墙与井壁固定，拔除后背墙与地面垂直；

S7.2增设钢板，在拔除后背墙内朝向接收井的侧面紧贴设置有钢板B，钢板B与拔除后背墙之间的空隙用素混凝土浆液浇灌填充，同时拆除顶进后背墙的钢板A；

S7.3土体加固，在拔除后背墙对应的井壁外的土体打设多排桩，形成拔除加固土体结构，预留口两侧的拔除加固土体结构之间间隔不小于预留口的内径，桩的深度从地面开始直到与接收井底板底面一致；

S8导轨改装，在导轨与拔除后背墙结构的钢板B之间增设新的横向工字钢，使导轨与拔除后背墙结构之间紧固连接；

S9清障管拔管准备，将主顶装置换向移动安装至接收井的预留口上下两侧，在预拔除的清障管外壁均匀安装多个拔除托座；

S10清障管拔管，使用主顶装置对拔除托座施以水平推力，把清障管逐节从预留口拔除；

S11原遇阻顶进管顺向顶进，随清障管拔管引导，原遇阻顶进管顺向顶进，保持同等速度，并与清障管保持一定距离。

通过采用上述技术方案，本发明施工方法将接收井改造成清障工作井，通过接收井的预留口朝障碍物方向顶进，将障碍物从原遇阻顶进管的前方破碎、清除，然后清障管再从接收井的预留口倒回拔除，同时引导原遇阻顶进管顺向顶进。整个施工过程中无需额外增加钻孔清理障碍物，在清障施工前还对障碍物、原遇阻顶进管的工具管所在位置进行加固，减小清障过程中土体流失、陷落等问题发生；而且清障完成后原遇阻顶进管随清障管朝接收井顺向前进，可减小原遇阻顶进管的顶进力，减小清障施工对顶管施工周期的影响。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤S2顶进后背墙结构加固施工前，先在接收井井壁内侧安装多道环箍，多道环箍分别位于预留口的上方、下方；最靠近预留口上面、下面的两道环箍的间距不小于预留口的内径；环箍与井壁之间与顶进后背墙、拔除后背墙对应的位置加设有钢片；环箍与井壁之间通过锚固件固定。

通过采用上述技术方案，一般顶进施工中，接收井的只是分段接收顶进管，接收井井壁的承载能力较弱。当接收井改造为清障工作井时，需要对接收井进行加固；其中步骤S2顶进后背墙结构加固、步骤S7拔除后背墙结构加固中，针对的是主顶装置抵靠的部位进行加固。但当清障管顶进、清障管拔除反作用力超出原接收井井壁的承载范围时，接收井井壁将受到向中间挤压、或往两侧拉伸变形，存在造成接收井井壁开裂破损的情况发生。通过在接收井井壁内设环箍将接收井井壁的受到的挤压力、拉伸力分散，提高接收井井壁的承载能力。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：步骤S9清障管拔管准备时，在拔除托座对应的清障管内壁增加钢内衬。

通过采用上述技术方案，在与拔除托座对应的清障管内壁增加钢内衬，可提高清障管与拔出托座连接部位的强度，有助于减小主顶装置对拔除托座施力导致清障管受力变形的情况发生。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述钢内衬包括多块弧形钢板，每一弧形钢板的两端部均固定设有连板；相邻弧形钢板的连板之间采用紧固件固定连接；所有弧形钢板依次通过连板固定连接后，形成内箍圈；所述内箍圈与清障管内径相匹配；所述钢内衬的轴向长度不小于拔除托座的轴向长度。

通过采用上述技术方案，钢内衬结构简单、拆装方便，安装时采用紧固件连接组成内箍圈，使其牢固安装在清障管内壁；清障管拔出后，还可拆卸紧固件、将钢内衬从清障管拆卸；拆装简便。

钢内衬的轴向长度大于拔出托座的轴向长度，进一步确保钢内衬、清障管与拔除托座连接结构稳固，确保钢内衬实现减小清障管拔除过程中发生变形概率的效果。

清障管拔除施工前，还可在清障管管口安装辅助件，辅助件下端滑动安装于导轨上面，再通过主顶装置、拔出托座将清障管拔除。辅助件既可以进一步减小清障管拔除过程中受力变形的可能，还可辅助配合主顶装置、接收井的预留口等，确保清障管沿其轴向拔除，减小倾斜偏移。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述连板与弧形钢板之间设有加强筋板。

通过采用上述技术方案，钢内衬的连板沿内箍圈径向设置，配合加强筋板，使相邻弧形钢板之间的连接结构牢固，使安装后的钢内衬结构稳固、起到支撑作用。

加强筋板的结构还可设置为其高度由与连板连接一端向另一端逐渐减小，这样还可逐渐消减加强筋板受到的应力，还可节约加强筋板的耗材。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括步骤S12顶进纠偏，在步骤S5清障管顶进过程中，清障管根据步骤S1施工测量的数据调整顶进方向、纠偏。

通过采用上述技术方案，步骤S12顶进纠偏穿插在清障管顶进过程中进行，通过多次复核测量清障管与原遇阻顶进管的轴线，调整清障管前端的清障工具管的前进轴向，确保清障施工顺利进行。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，步骤S3导轨安装包括以下步骤：

S3.1纵向工字钢设置，在接收井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；

S3.2导轨铺设，将导轨平铺于纵向工字钢之上，并使接收井的导轨顶面与清障管内底高程相同；两根导轨平行、等高，导轨的纵坡与管道设计坡度一致；

S3.3导轨稳固，每根导轨分别使用横向工字钢稳固，横向工字钢的一端牢固抵于钢板A内侧，另一端与导轨焊接，每根导轨焊接有多根横向工字钢。

通过采用上述技术方案，导轨结构包括纵向工字钢、导轨、横向工字钢，纵向工字钢可提高接收井底部对导轨、及安装于导轨上面顶铁或辅助件的承载力，同时确保导轨的坡度保持稳定。

导轨安装要求反复校测，使导轨中线、高程、轨距、坡度符合设计要求；导轨面应光滑，安装应牢固，确保清障顶进过程中清障管不发生跳动和侧向位移。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，步骤S2.3土体加固中，桩的深度从地面开始直到与接收井底板底面一致。

通过采用上述技术方案，顶进加固土体结构的宽度大于顶进后背墙的宽度，确保加固后土体足以支撑、分担顶进后背墙所受的清障管顶进的反作用力。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：步骤S1施工测量包括以下步骤：

S1.1地面控制网建立，在对包含障碍物、原遇阻顶进管所在位置的已知控制区域进行检核并满足精度要求后，建立地面控制网，对已知控制区域进行增加防护，将接收井内的顶进轴线起点与原遇阻顶进管的终点都归置于该控制网中；

S1.2施工轴线测量，在接收井井壁上安装一个强制对中架仪台，在接收井井下安装一个架仪器平台，装上强制对中盘；通过地面控制网、顶管顶进轴线控制网，用导线法将地面坐标向井下传递，并以井下的架仪器平台作为测站、井壁的强制对中架仪台作为后视来控制清障管顶进；

S1.3管道轴向确定，按接收井的预留口的实际坐标与设计终点的坐标测量放线，确定清障管顶进轴线并将轴线投放到接收井测量平台上、井壁上；

S1.4水准测量，通过对多次水准测量数据的对比分析，保证高程控制的精度，确保顶进轴线精度。

通过采用上述技术方案，施工前多维度测量有助于施工精确，减小施工偏差。同时将施工沿线的区域归在控制网内，有助于提前加强监测、防护，避免突发路面坍塌等问题造成措施不及。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：步骤S6清障施工包括以下步骤：

S6.1调整顶进轴线，从清障管向原受阻管进行精确测量，确定其实际的中心坐标和轴线，作为清障管顶进提供目标坐标和轴线控制走向；

S6.2障碍物破碎，清障管的工具管继续顶进并转动工具管的刀盘，靠刀盘正面压力对障碍进行剪切和压轧，被破碎的障碍进入刀盘后的偏心破碎装置进行二次破碎后，由泥水将残土经排泥管运走；

S6.3障碍清除，清障管在接近到原遇阻顶进管时，原遇阻顶进管往清障管的工具管方向打入高压水，把清障管破碎的且位于其前方的砾石、碎石向清障管方向推进，使其由清障管清除；

S6.4探距监测，通过安装在清障管的探距雷达，探测原遇阻顶进管的位置，用于控制清障管的顶进速度。

通过采用上述技术方案，障碍清除统一尽量由清障管收集，原遇阻顶进管辅助清障，为原遇阻顶进管顶进施工清理障碍阻隔。使用探距监测可实时监测清障管与原遇阻顶进管的间隔，避免二者相撞。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1、本发明施工前、施工过程中注重施工沿线的土体支护加固，减小清障过程中土体流失、陷落等问题发生；

2、清障完成后原遇阻顶进管随清障管朝接收井顺向前进，可减小原遇阻顶进管的顶进力，减小清障施工对顶管施工周期的影响；

3、根据施工情况选择对接收井井壁进行多次加固，提高其承载能力，确保施工过程安全、有序进行；

4、清障管拔除施工前对每一预拔除的清障管进行支撑加固，减小清障管拔除过程发生变形损坏，利于清障管再利用。

附图说明

图1是本发明施工流程框图；

图2是本发明施工结构示意图；

图3是本发明清障管顶进施工时接收井的俯视结构示意图；

图4是本发明接收井井壁加固结构示意图；

图5是本发明清障管顶进施工结构示意图；

图6是本发明障碍区结构示意图；

图7是本发明清障管拔除施工时接收井的俯视结构示意图；

图8是本发明清障管拔管准备结构示意图；

图9是本发明清障管拔管准备断面结构示意图。

图中，1、障碍物；2、原遇阻顶进管；3、接收井；4、预留口；5、清障管；6、顶进后背墙；7、钢板；8、顶进加固土体结构；9、环箍；10、拔除后墙结构；11、钢片；12、纵向工字钢；13、导轨；14、横向工字钢；15、顶铁；16、辅助件；17、止水帷幕；18、钢板；19、拔除加固土体结构；20、主顶装置；21、拔除托座；22、钢内衬；23、弧形钢板；24、连板；25、紧固件；26、加强筋板；27、工作井。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，为本发明公开一种顶管反向清障施工方法，包括S1施工测量、S2顶进后背去结构加固、S3导轨安装、S4障碍区加固、S5清障管顶进、S6清障施工、S7拔除后背墙结构加固、S8导轨改装、S9清障管拔管准备、S10清障管拔管、S11原遇阻顶进管顶进、S12顶进纠偏等施工步骤。

如图1、图2所示，S1施工测量，根据原遇阻顶进管2、障碍物1、工作井27、接收井3的坐标，进行S1.1地面控制网建立、S1.2施工轴线测量、S1.3管道轴向确定、S1.4水准测量步骤。

S1.1地面控制网建立，在对包含障碍物1、原遇阻顶进管2所在位置的已知控制区域进行检核并满足精度要求后，建立地面控制网，对已知控制区域进行增加防护，将接收井3内的顶进轴线起点与原遇阻顶进管2的终点都归置于该控制网中。

S1.2施工轴线测量，在接收井井壁上安装一个强制对中架仪台，在接收井井下安装一个架仪器平台，装上强制对中盘；通过地面控制网、顶管顶进轴线控制网，用导线法将地面坐标向井下传递，并以井下的架仪器平台作为测站、井壁的强制对中架仪台作为后视来控制清障管顶进。

S1.3管道轴向确定，按接收井3的预留口的实际坐标与设计终点的坐标测量放线，确定清障管5顶进轴线并将轴线投放到接收井3测量平台上、井壁上。

S1.4水准测量，通过对多次水准测量数据的对比分析，保证高程控制的精度，确保顶进轴线精度。在清障管5顶进到最后较短距离（比如30m）时，应对管道进行全线复核。

施工前多维度测量有助于施工精确，减小施工偏差。同时将施工沿线的区域归在控制网内，有助于提前加强监测、防护，避免突发路面坍塌等问题造成措施不及。在清障、顶管施工过程中，定期对控制网进行复测，对于控制网内的地面变形沉降或其他因素导致的控制区域移位及时进行修正。

如图1、图3所示，S2顶进后背墙结构加固，包括S2.1浇筑顶进后背墙、S2.2增设钢板、S2.3土体加固步骤。

S2.1浇筑顶进后背墙，在接收井3的预留口对面一侧内壁浇筑钢筋混凝土，形成顶进后背墙6，顶进后背墙6与井壁固定，顶进后背墙6与地面垂直。

S2.2增设钢板，在顶进后背墙6朝向接收井3的内侧面紧贴设置有钢板A7，钢板A7与顶进后背墙6之间的空隙用素混凝土浆液浇灌填充。钢板A7为清障管顶进的反作用力提供一个垂直的受力面，并使顶进后背墙6受力均匀。

S2.3土体加固，在顶进后背墙6对应的井壁外的土体打设多排桩，并搭接高压旋喷桩提高桩身的抗压强度，形成顶进加固土体结构8。顶进加固土体结构8的宽度大于顶进后背墙6的宽度，确保加固后土体足以支撑、分担顶进后背墙6所受的清障管5顶进的反作用力。桩直径800mm，相邻桩间距600mm，该桩搭接200mm高压旋喷桩，使桩身无侧限抗压强度大于1.5Mpa。

如图4所示，在接收井3井壁内侧安装多道环箍9，多道环箍9分别位于预留口的上方、下方；最靠近预留口上面、下面的两道环箍9的间距不小于预留口的内径；与顶进后墙结构6、拔除后墙结构10对应的、环箍9与井壁之间加设有钢片11；环箍9与井壁之间通过锚固件固定。通过在接收井3井壁内设环箍9将接收井3井壁的受到的挤压力、拉伸力分散，提高接收井3井壁的承载能力，可减少接收井3井壁因受到向中间挤压力、或往两侧拉伸力变形，造成接收井3井壁开裂破损的情况发生

如图1、图5所示，S3导轨安装，在接收井底部安装导轨；包括S3.1纵向工字钢设置、S3.2导轨铺设、S3.3导轨稳固。

S3.1纵向工字钢设置，在接收井3底部沿顶进方向平行地设置两根纵向工字钢12，测量纵向工字钢12的高程，使其与顶进坡度相一致；

S3.2导轨铺设，将导轨13平铺于纵向工字钢12之上，并使接收井3的导轨顶面与清障管5内底高程相同；两根导轨13平行、等高，导轨13的纵坡与管道设计坡度一致；

S3.3导轨稳固，每根导轨13分别使用横向工字钢14稳固，横向工字钢14的一端牢固抵于钢板A7内侧，另一端与导轨13焊接，每根导轨13焊接有多根横向工字钢14。

导轨结构包括纵向工字钢12、导轨13、横向工字钢14，纵向工字钢12可提高接收井底部对导轨13、及安装于导轨13上面顶铁15或辅助件16的承载力，同时确保导轨13的坡度保持稳定。导轨安装要求反复校测，使导轨13中线、高程、轨距、坡度符合设计要求；导轨13面应光滑，安装应牢固，确保清障顶进过程中清障管5不发生跳动和侧向位移。

如图6所示，S4障碍区加固，使用高压旋喷方式，在对包含障碍物2、原遇阻顶进管2所在位置的两侧的土体打桩加固。用于加强原遇阻顶进管2的工具管两侧土体的强度和稳定性、并形成一道止水帷幕，使清障后原遇阻顶进管2顺利顶进。

这是由于清障管5顶进过程中、清障管5拔管过程中均会对障碍区周边土体会造成振动，在清障管5拔出过程中容易出现土体流水。因此需要对原遇阻顶进管2两侧土体进行加固处理。加固结构可设置为：打设直径800mm的桩，相邻桩间距600mm，搭接长度200mm的高压旋喷桩，桩身无侧限抗压强度大于1.2MPa，该加固结构范围为纵向10m、原遇阻顶进管管节中心线上下各3m。

如图1、图5所示，S5清障管顶进，包括S5.1分段顶进清障管、S5.2泥浆套灌注。

S5.1分段顶进清障管，将清障管5（位于最前面的一段为工具管）从接收井3的预留口4朝原遇阻顶进工具管2方向、分段依次顶进。通过安装在导轨13上的主顶装置20、顶铁15等将清障管5逐节从预留口4顶进。

S5.2泥浆套灌注，每段清障管的管壁均设有多个灌注孔，采用触变泥浆系统通过灌注孔，对清障管外周灌注触变泥浆，形成泥浆套。

触变泥浆包括水泥、水玻璃，其中水泥为425号普通硅酸盐水泥，水玻璃的波美度为45°Be'，模数为2.4，按1:1的比例以双液灌浆方式注入的一种灌浆材料。触变泥浆的制备包括两个步骤，一是水泥加水水化形成水泥浆，二是水泥浆与水玻璃溶液混合发生反应生成固结体。

在清障管顶进过程中，将触变泥浆灌注在管节外围、形成泥浆套，使清障管在泥浆套中前进，减小摩阻力（可降低顶力值50%~70%）。往清障管外围灌浆具有多个功能，一是减小摩阻力，将清障顶进中清障管等与土体之间的干摩擦转换为液体摩擦，可大幅减小顶进的摩阻力；二是填补作用，灌注的触变泥浆可填补清障管与土体之间的空隙；三是支撑作用，在浆触变泥浆浆体的压力下，可减小土体变形，使管道稳定。

如图6所示，S6清障施工，包括S6.1调整顶进轴线、S6.2障碍物破碎、S6.3障碍清除、S6.4探距监测。

S6.1调整顶进轴线，从清障管5向原受阻管2进行精确测量，确定其实际的中心坐标和轴线，作为清障管5顶进提供目标坐标和轴线控制走向。

S6.2障碍物破碎，清障管5的工具管继续顶进并转动工具管的刀盘，靠刀盘正面压力对障碍进行剪切和压轧，被破碎的障碍进入刀盘后的偏心破碎装置进行二次破碎后，由泥水将残土经排泥管运走。

S6.3障碍清除，清障管5在接近到原遇阻顶进管2时，原遇阻顶进管2往清障管5的工具管方向打入高压水，把清障管5破碎的且位于其前方的砾石、碎石向清障管5方向推进，使其由清障管5清除。

S6.4探距监测，通过安装在清障管5的探距雷达，探测原遇阻顶进管2的位置，用于控制清障管5的顶进速度。

障碍清除尽量统一由清障管5收集，原遇阻顶进管2辅助清障，为原遇阻顶进管2顶进施工清理障碍阻隔。使用探距监测可实时监测清障管与原遇阻顶进管的间隔，避免二者相撞。

如图1、图7所示，S7拔除后背墙结构加固，包括S7.1浇筑拔除后背墙、S7.2增设钢板、S7.2增设钢板、S7.3土体加固。

S7.1浇筑拔除后背墙，在接收井3的预留口4（见图5）两侧井壁内浇筑钢筋混凝土，形成拔除后背墙10，拔除后背墙10与井壁固定，拔除后背墙10与地面垂直。

S7.2增设钢板，在拔除后背墙内侧面紧贴设置有钢板B18，钢板B18与拔除后背墙10之间的空隙用素混凝土浆液浇灌填充，钢板B18为清障管5拔除的反作用力提供一个垂直的受力面，并使拔除后背墙受力均匀。同时拆除顶进后背墙6的钢板A7。

S7.3土体加固，在拔除后背墙10对应的井壁外的土体打设多排桩，形成拔除加固土体结构19，预留口4（见图5）两侧的拔除加固土体结构19之间间隔不小于预留口4（见图5）的内径，桩的深度从地面开始直到与接收井底板底面一致。

桩直径800mm，相邻桩间距600mm，该桩搭接200mm高压旋喷桩，使桩身无侧限抗压强度大于1.2Mpa。该加固结构是为了提高接收井的井外土体在拔管时的承受能力，确保清障管顺利拔管；该加固结构的范围为预留口外侧6m，宽度、深度为预留口中心左右、上下方向各4m。

如图7所示，S8导轨改装，在导轨13与拔除后背墙结构10的钢板之间增设新的横向工字钢14，使导轨13与拔除后背墙结构10之间紧固连接。

如图8所示，S9清障管拔管准备，将主顶装置20换向移动安装至接收井3的预留口4（见图5）两侧，在预拔除的清障管5外壁均匀安装多个拔除托座21；在拔除托座21对应的清障管5内壁增加钢内衬22。

如图9所示，钢内衬22包括多块弧形钢板23，每一弧形钢板23的两端部均固定设有连板24；相邻弧形钢板23的连板24之间采用紧固件25固定连接；所有弧形钢板23依次通过连板24固定连接后，形成内箍圈；内箍圈与清障管5内径相匹配；钢内衬22的轴向长度不小于拔除托座21的轴向长度。连板24与弧形钢板23之间设有加强筋板26。加强筋板26的高度由与连板24连接一端向另一端逐渐减小，这样还可逐渐消减加强筋板26受到的应力，还可节约加强筋板26的耗材。在与拔除托座21对应的清障管5内壁增加钢内衬22，可提高清障管5与拔出托座21连接部位的强度，有助于减小主顶装置20对拔除托座21施力导致清障管5受力变形的情况发生。

如图7所示，同时，在清障管5管口安装辅助件16，辅助件16下端滑动安装于导轨13上面，再通过主顶装置20、拔出托座21将清障管5拔除。辅助件16既可以进一步减小清障管5拔除过程中受力变形的可能，还可辅助配合主顶装置10、接收井3的预留口4（见图5）等，确保清障管5沿其轴向拔除，减小倾斜偏移。

如图7所示，S10清障管拔管，使用主顶装置20对拔除托座21施以水平推力，把清障管5逐节从预留口4拔除。

如图2所示，S11原遇阻顶进管顺向顶进，随清障管5拔管引导，原遇阻顶进管2顺向顶进，保持同等速度，并与清障管5保持一定距离。原遇阻顶进管2进入接收井3内加固土体后，全线复测顶管轴线，并在在接收井内安装接收装置，使其与原遇阻顶进管的工具管基本平行或略低于原遇阻顶进管的工具管。原遇阻顶进管进洞后利用纠偏油缸将原遇阻顶进管的工具管略抬高，使原遇阻顶进管顺利到达轨道上，最后利用原遇阻顶进管内辅助油缸将原遇阻顶进管的工具管慢慢推出。

在拆除原遇阻顶进管后，接收井地面布置一台压浆泵，利用触变泥浆系统，确保预留口不渗漏。拆除清障管用的主顶装置、顶进后背墙结构、拔除后背墙结构、导轨、泥浆系统、通风系统、控制系统等各类设施。

清理场地，完成清障、拔管、引导、原顶管顺向顶进等整个施工过程。

S12顶进纠偏，在步骤S5清障管顶进过程中，清障管根据步骤S1施工测量的数据调整顶进方向、纠偏。步骤S12顶进纠偏穿插在清障管顶进过程中进行，通过多次复核测量清障管与原遇阻顶进管的轴线，调整清障管前端的清障工具管的前进轴向，确保清障施工顺利进行。

如图1、图2所示，本实施例施工原理：本发明施工方法将接收井改造成清障工作井，通过接收井3的预留口4（见图5）朝障碍物方向顶进，将障碍物1从原遇阻顶进管2的前方破碎、清除，然后清障管5再从接收井3的预留口4（见图5）倒回拔除，同时引导原遇阻顶进管2顺向顶进。整个施工过程中无需额外增加钻孔清理障碍物，在清障施工前还对障碍物1、原遇阻顶进管2的工具管所在位置进行加固，减小清障过程中土体流失、陷落等问题发生；而且清障完成后原遇阻顶进管2随清障管朝接收井3顺向前进，可减小原遇阻顶进管2的顶进力，减小清障施工对顶管施工周期的影响。

如图3、图7所示，由于清障管5顶进过程还需要借助多测量设备（强制对中架仪台、架仪器平台等）纠偏、检测，对接收井3内的空间占用较多，因此将对接收井3拔除后背墙结构加固步骤移到清障完成后再施工，可使清障管5顶进过程中接收井3内的空间更大一些，提高接收井3内空间的使用率。而且还可以有效避免拔除后背墙结构加固后对清障管5顶进步骤的影响，加固后预留口4外侧的土体整体硬度提高，与清障管之间产生的摩阻力也增大等。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种顶管反向清障施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1施工测量，根据原遇阻顶进管(2)、障碍物(1)、工作井(27)、接收井(3)的预留口(4)的坐标，建立地面控制网，测量顶管施工控制轴线、施工管道轴线与水准线；

S2顶进后背墙结构加固，包括：

S2.1浇筑顶进后背墙，在接收井(3)的预留口(4)对面一侧内壁浇筑钢筋混凝土，形成顶进后背墙(6)，顶进后背墙(6)与井壁固定，顶进后背墙(6)与地面垂直；

S2.2增设钢板，在顶进后背墙(6)朝向接收井(3)的侧面紧贴设置有钢板A(7)，钢板A(7)与顶进后背墙(6)之间的空隙用素混凝土浆液浇灌填充；

S2.3土体加固，在顶进后背墙(6)对应的井壁外的土体打设多排桩，形成顶进加固土体结构(8)；

S3导轨安装，在接收井(3)底部安装导轨(13)；

S4障碍区加固，使用高压旋喷方式，在对包含障碍物(1)、原遇阻顶进管(2)所在位置的两侧的土体打桩加固；

S5清障管顶进，包括：

S5.1分段顶进清障管，将清障管(5)从接收井(3)的预留口(4)朝原遇阻顶进工具管方向、分段依次顶进；

S5.2泥浆套灌注，每段清障管(5)的管壁均设有多个灌注孔，采用触变泥浆系统通过灌注孔，对清障管(5)外周灌注触变泥浆，形成泥浆套；

S6清障施工，清障管(5)顶进至障碍物(1)所在位置时，转动安装于清障管的工具管的刀盘，对障碍物(1)进行剪切、压轧、破碎，并将破碎后的障碍物(1)从清障管(5)清除；

S7拔除后背墙结构加固，包括：

S7.1浇筑拔除后背墙，在接收井(3)的预留口(4)上下两侧井壁内浇筑钢筋混凝土，形成拔除后背墙(10)，拔除后背墙与井壁固定，拔除后背墙(10)与地面垂直；

S7.2增设钢板，在拔除后背墙(10)朝向接收井(3)的侧面紧贴设置有钢板B(18)，钢板B(18)与拔除后背墙(10)之间的空隙用素混凝土浆液浇灌填充，同时拆除顶进后背墙(6)的钢板A(7)；

S7.3土体加固，在拔除后背墙(10)对应的井壁外的土体打设多排桩，形成拔除加固土体结构(19)，预留口(4)两侧的拔除加固土体结构(19)之间间隔不小于预留口(4)的内径，桩的深度从地面开始直到与接收井(3)底板底面一致；

S8导轨改装，在导轨(13)与拔除后背墙结构的钢板B(18)之间增设新的横向工字钢(14)，使导轨(13)与拔除后背墙结构之间紧固连接；

S9清障管拔管准备，将主顶装置(20)换向移动安装至接收井(3)的预留口(4)上下两侧，在预拔除的清障管(5)外壁均匀安装多个拔除托座(21)；

S10清障管拔管，使用主顶装置(20)对拔除托座(21)施以水平推力，把清障管(5)逐节从预留口(4)拔除；

S11原遇阻顶进管顺向顶进，随清障管(5)拔管引导，原遇阻顶进管(2)顺向顶进，保持同等速度，并与清障管(5)保持一定距离。

2.根据权利要求1所述的顶管反向清障施工方法，其特征在于：在步骤S2顶进后背墙结构加固施工前，先在接收井(3)井壁内侧安装多道环箍(9)，多道环箍(9)分别位于预留口(4)的上方、下方；最靠近预留口(4)上面、下面的两道环箍(9)的间距不小于预留口(4)的内径；环箍(9)与井壁之间与顶进后背墙(6)、拔除后背墙(10)对应的位置加设有钢片(11)；环箍(9)与井壁之间通过锚固件固定。

3.根据权利要求1所述的顶管反向清障施工方法，其特征在于：步骤S9清障管拔管准备时，在拔除托座(21)对应的清障管(5)内壁增加钢内衬(22)。

4.根据权利要求3所述的顶管反向清障施工方法，其特征在于：所述钢内衬(22)包括多块弧形钢板(23)，每一弧形钢板(23)的两端部均固定设有连板(24)；相邻弧形钢板(23)的连板(24)之间采用紧固件(25)固定连接；所有弧形钢板(23)依次通过连板(24)固定连接后，形成内箍圈；所述内箍圈与清障管(5)内径相匹配；所述钢内衬(22)的轴向长度不小于拔除托座(21)的轴向长度。

5.根据权利要求4所述的顶管反向清障施工方法，其特征在于：所述连板(24)与弧形钢板(23)之间设有加强筋板(26)。

6.根据权利要求1所述的顶管反向清障施工方法，其特征在于：还包括步骤S12顶进纠偏，在步骤S5清障管顶进过程中，清障管(5)根据步骤S1施工测量的数据调整顶进方向、纠偏。

7.根据权利要求1所述的顶管反向清障施工方法，其特征在于：步骤S3导轨安装包括以下步骤：

S3.1纵向工字钢设置，在接收井(3)底部沿顶进方向平行地设置两根纵向工字钢(12)，测量纵向工字钢(12)的高程，使其与顶进坡度相一致；

S3.2导轨铺设，将导轨(13)平铺于纵向工字钢(12)之上，并使接收井(3)的导轨(13)顶面与清障管(5)内底高程相同；两根导轨(13)平行、等高，导轨(13)的纵坡与管道设计坡度一致；

S3.3导轨稳固，每根导轨(13)分别使用横向工字钢(14)稳固，横向工字钢(14)的一端牢固抵于钢板A(7)内侧，另一端与导轨(13)焊接，每根导轨(13)焊接有多根横向工字钢(14)。

8.根据权利要求1所述的顶管反向清障施工方法，其特征在于，步骤S1施工测量包括以下步骤：

S1.1地面控制网建立，在对包含障碍物(1)、原遇阻顶进管(2)所在位置的已知控制区域进行检核并满足精度要求后，建立地面控制网，对已知控制区域进行增加防护，将接收井(3)内的顶进轴线起点与原遇阻顶进管(2)的终点都归置于该控制网中；

S1.2施工轴线测量，在接收井(3)井壁上安装一个强制对中架仪台，在接收井(3)井下安装一个架仪器平台，装上强制对中盘；通过地面控制网、顶管顶进轴线控制网，用导线法将地面坐标向井下传递，并以井下的架仪器平台作为测站、井壁的强制对中架仪台作为后视来控制清障管(5)顶进；

S1.3管道轴向确定，按接收井(3)的预留口(4)的实际坐标与设计终点的坐标测量放线，确定清障管顶进轴线并将轴线投放到接收井测量平台上、井壁上；

S1.4水准测量，通过对多次水准测量数据的对比分析，保证高程控制的精度，确保顶进轴线精度。

9.根据权利要求1所述的顶管反向清障施工方法，其特征在于，步骤S6清障施工包括以下步骤：

S6.1调整顶进轴线，从清障管(5)向原受阻管进行精确测量，确定其实际的中心坐标和轴线，作为清障管(5)顶进提供目标坐标和轴线控制走向；

S6.2障碍物破碎，清障管(5)的工具管继续顶进并转动工具管的刀盘，靠刀盘正面压力对障碍进行剪切和压轧，被破碎的障碍进入刀盘后的偏心破碎装置进行二次破碎后，由泥水将残土经排泥管运走；

S6.3障碍清除，清障管(5)在接近到原遇阻顶进管(2)时，原遇阻顶进管(2)往清障管(5)方向打入高压水，把清障管(5)破碎的且位于其前方的砾石、碎石向清障管(5)方向推进，使其由清障管(5)清除；

S6.4探距监测，通过安装在清障管(5)的探距雷达，探测原遇阻顶进管(2)的位置，用于控制清障管(5)的顶进速度。

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