CN111810715A - 非开挖管道更新方法及施工系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于市政工程建设的地下管道更新技术领域。一种非开挖管道更新方法，对非施工区段管内介质进行导流；在施工区段两端进行始发井和接收井的施工；封堵施工区段的两端，并对施工区段的管道内注浆，使得顶管施工处于泥水平衡状态；在始发井中组装顶管机和后配套设备，完成顶管机出洞；通过顶管机循环进行原有管道的切削掘进施工和新管节的顶推铺设，形成新的管道，完成顶管机入洞；拆除、并吊出顶管机和后配套设备；最后将原有的管道与新的管道对接导通。本申请还公开了一种非开挖管道更新施工系统。本申请克服了现有管道修复和更新技术的不足，能够重新定义管道的使用寿命，自动化程度高，施工效率高，减少了对周边商业、居住环境的破坏。

Description

非开挖管道更新方法及施工系统

技术领域

本发明属于市政工程建设的地下管道更新技术领域，具体涉及一种非开挖管道更新方法及施工系统。

背景技术

城市核心区的地下浅层空间的各类市政管道已接近全面更新时期，近年来因管道腐蚀老化引起的城市大雨内涝、管道爆裂、路面坍塌等事故频发，而明挖铺设管道方式对周边建筑物、交通、商业、居住环境产生不良影响。但现有的管道修复及更新技术无法根本解决管道老旧问题，而且对周边管线有一定影响。

因此，迫切需要开发一种对老旧管道改造彻底、降低成本、影响最低、施工周期短的非开挖更新方法，应用于地下管道修复领域的管道置换更新。

发明内容

本发明目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种非开挖管道更新方法及施工系统，克服了现有管道修复和更新技术的不足，能够重新定义管道的使用寿命，自动化程度高，施工效率高，减少了对周边商业、居住环境的破坏。

为实现上述目的，所采取的技术方案是：

一种非开挖管道更新方法，具体包括以下步骤：

a、确定需要进行管道更新的施工区段，并对施工区段两端的非施工区段管内介质进行导流；

b、在施工区段两端进行始发井和接收井的施工、或将原有的工艺井进行改造为始发井和接收井；

c、封堵施工区段的管道两端，对施工区段的管道进行注浆填充、或在顶管机前端设置同步封堵设备，使得掘进面处于土压或泥水平衡状态；

d、在始发井中吊放、并组装顶管机和后配套设备，通过推进设备将顶管机从始发井推出，并对洞圈进行密封；

e、通过顶管机进行原有管道的切削，吊放新的管节，并通过推进设备进行顶推，以此循环进行原有管道的切削掘进施工和新管节的顶推铺设，形成新的管道；

f、在接收井洞门处安装止水装置，顶管机入洞，并对洞圈进行密封；

g、拆除、并吊出顶管机和后配套设备；

h、非施工区段原有的管道与施工区段的新的管道进行对接导通。

根据本发明非开挖管道更新方法，优选地，在步骤a中，在非施工区段的端部砌筑封堵墙，再通过泵站进行非施工区段管内介质的导流。

根据本发明非开挖管道更新方法，优选地，步骤a中，在非施工区段端部砌筑封堵墙，并在非施工区段与施工区段之间布设导流通道；步骤c中，在顶管机前端设置同步封堵设备，并在同步封堵设备与顶管机中部设置有引流管路，由此实现非施工区段之间的导流、以及顶管机前端的土压或泥水平衡。

根据本发明非开挖管道更新方法，优选地，所述同步封堵设备与顶管机同步运动，同步封堵设备与施工区段的管道内壁贴合密封，使得顶管机前端形成压力腔体，并在压力腔体内填充浆液或土体。

根据本发明非开挖管道更新方法，优选地，在步骤e中，对切削后的原有管道渣块进行破碎，再通过泥浆循环设备排出或螺机外运。

一种非开挖管道更新施工系统，用于上述述的非开挖管道更新方法的施工作业，包括：

顶管机；

设置在始发井中的后座墙、推进设备和导轨；

动力站，其用于驱动所述推进设备动作；

泥浆循环设备或螺机，其用于顶管机掘进过程中的循环排渣；以及

起吊设备，用于管节、以及始发井和接收井内设备的起吊。

根据本发明非开挖管道更新施工系统，优选地，还包括导流设备和注浆设备，导流设备用于对施工区段两端的非施工区段管内介质进行导流；注浆设备用于向封堵后的施工区段管内注浆。

根据本发明非开挖管道更新施工系统，优选地，所述推进设备包括液压千斤顶和顶铁，所述动力站为与所述液压千斤顶连接的液压泵站，所述起吊设备为悬臂起重机，所述导流设备为泵站。

根据本发明非开挖管道更新施工系统，优选地，还包括与顶管机一体设置或分体设置的同步封堵设备，所述同步封堵设备用于与所述施工区段的管道内壁密封，且所述同步封堵设备沿所述施工区段运动；在同步封堵设备与顶管机中部布设有引流管路。

根据本发明非开挖管道更新施工系统，优选地，所述顶管机的刀盘和出渣装置之间设置有破碎装置，所述破碎装置用于对切削的渣块进行破碎。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

①本发明整体工艺步骤设计合理，能够实现对报废管道的彻底改造，即废除了旧管，又铺设了新管，重新定义管道线路的使用寿命，在施工过程中将对周边管道的影响降到最低，能够保障原有管道的正常道路，也使得管道周边的地层结构得以重新修复，避免在原有的废旧管道长期影响下存在的安全隐患。

②本发明中泥浆循环设备，将原有管道的碎渣与周边土体、管道介质形成浆液排出井外，经沉淀达标后排入市政管网，剩下少量渣土进行清运，降低周边商业、居住环境的破坏。

③本发明具有较高机械化和自动化，通过人工操作信息系统控制动力、浆液循环等装置进行掘进、纠偏。可实现地面远程控制，机械化程度高，自动化程度高，施工效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1为根据本发明实施例的非施工区段管内介质导流状态示意图。

图2为根据本发明实施例始发井和接收井施工的状态示意图。

图3为根据本发明实施例施工区段管道封堵注浆的状态示意图。

图4为根据本发明实施例始发井内设备吊送和装配的状态示意图。

图5为根据本发明实施例的顶管机出洞的状态示意图。

图6为根据本发明实施例旧管道切削、新管节顶推的状态示意图。

图7为根据本发明实施例顶管机入洞的状态示意图。

图中序号：

110为施工区段、120为非施工区段、130为封堵墙、140为始发井、150为接收井；

210为导流设备、220为注浆设备、230为起吊设备、240为泥浆循环设备；

310为顶管机、320为后座墙、330为推进设备、340为顶铁、350为导轨、360为动力站；

410为原有管道、420为新管节；

510为洞圈密封装置。

具体实施方式

下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

在本发明的描述中，需要理解的是，“第一”、“第二”的表述用来描述本发明的各个元件，并不表示任何顺序、数量或者重要性的限制，而只是用来将一个部件和另一个部件区分开。

应注意到，当一个元件与另一元件存在“连接”、“耦合”或者“相连”的表述时，可以意味着其直接连接、耦合或相连，但应当理解的是，二者之间可能存在中间元件；即涵盖了直接连接和间接连接的位置关系。

应当注意到，使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

应注意到，“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，仅用于表示相对位置关系，其是为了便于描述本发明，而不是所指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应的改变。

参见图1-图7，本申请公开了一种非开挖管道更新方法，具体包括以下步骤：

a、确定需要进行管道更新的施工区段110，在非施工区段120的端部砌筑封堵墙130，通过导流设备210对施工区段110两端的非施工区段120管内介质进行导流，具体地，导流设备210可以采用泵站进行作业，利用原有的检查井作为泵站的进液口和出液口，如图1所示；

b、在施工区段两端进行始发井140和接收井150的施工，为了便于后续的开挖施工作业，为了降低开挖量，提高施工效率，本实施例通过对施工区段原有的工艺井（检查井）凿除，在原有的位置施工始发井和接收井，如图2所示；

c、在施工区段的两端砌筑封堵墙130，并通过注浆设备220对施工区段110的管道内注浆，浆液充满施工区段110的管道，使得顶管施工处于泥水平衡状态，如图3所示；

d、在始发井140中吊放、并组装顶管机310和后配套设备，具体地，设置导轨350，吊放顶管机310、推进设备330和顶铁340至导轨350上，并在始发井内修筑后座墙320，完成各部件的组配，通过动力站360驱动推进设备330将顶管机310从始发井140推出，在始发井的洞门位置安装洞圈密封装置510，实现对洞圈的密封，如图4和图5所示；

e、先通过顶管机310进行原有管道410的切削，对切削后的原有管道渣块进行破碎，再通过泥浆循环设备240排出，也可以通过螺机排出，其次进行吊放新的管节，并通过推进设备进行顶推，以此循环进行原有管道410的切削掘进施工和新管节420的顶推铺设，形成新的管道，如图6所示；

f、在接收井洞门处安装止水装置，并凿除洞门的封堵，顶管机入洞，并对接收井的洞门安装洞圈密封装置510，实现对洞圈密封；

g、拆除、并吊出顶管机和后配套设备，如图7所示；

h、对非施工区区段的封堵墙130进行凿除，完成非施工区段原有的管道与施工区段的新的管道对接导通。

在上述工艺步骤中，泵站的管道位于地面上部，为了避免对地面的交通环境造成影响，还可以在施工区段和非施工区段之间直接布置导流通道，同时需要在顶管机中部布设引流管路，从而通过内部实现导流；具体地，由于顶管机的掘进面需要保持土压或泥水平衡，因此，在施工区段的管道内设置同步封堵设备，同步封堵设备能够使得顶管机的掘进面前端形成密封的压力腔体，在压力腔体内注入土体或者泥浆，实现掘进面的土压或者泥浆平衡，此时无需将施工区段内注满浆液；同步封堵设备可以是单独设备，并与顶管机同步运动，也可以与顶管机前端通过连接结构连接，此时通过同步封堵设备和顶管机中部的引流管路，能够实现施工区段、非施工区段之间的连通，进而保障是施工过程中的正常导流。

本申请还公开了一种非开挖管道更新施工系统，用于上述的非开挖管道更新方法的施工作业，包括顶管机310、后座墙320、推进设备330、导轨350、动力站360、泥浆循环设备240、导流设备210、注浆设备220和起吊设备230；其中动力站360用于驱动推进设备动作；泥浆循环设备240用于顶管机掘进过程中的循环排渣，也可以采用螺旋输送机进行排渣；导流设备210用于施工区段两端的非施工区段管内介质进行导流；注浆设备220用于向封堵后的施工区段管内注浆；起吊设备230用于管节、以及始发井和接收井内设备的起吊。

优选地，上述结构中的推进设备为液压千斤顶，动力站为与液压千斤顶连接的液压泵站；推进设备的动作端设置有顶铁。顶管机的刀盘和出渣装置之间设置有破碎装置，破碎装置用于对切削的渣块进行破碎，起吊设备为悬臂起重机，导流设备为泵站。

进一步地，对于上述的结构还可以设置与顶管机一体设置或分体设置的同步封堵设备，同步封堵设备用于与所述施工区段的管道内壁密封，且所述同步封堵设备沿所述施工区段运动；在同步封堵设备与顶管机中部布设有引流管路。由此，形成一种新的导流系统，实现非施工区段和施工区段的导流。

上文已详细描述了用于实现本发明的较佳实施例，但应理解，这些实施例的作用仅在于举例，而不在于以任何方式限制本发明的范围、适用或构造。本发明的保护范围由所附权利要求及其等同方式限定。所属领域的普通技术人员可以在本发明的教导下对前述各实施例作出诸多改变，这些改变均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种非开挖管道更新方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

a、确定需要进行管道更新的施工区段，并对施工区段两端的非施工区段管内介质进行导流；

b、在施工区段两端进行始发井和接收井的施工、或将原有的工艺井进行改造为始发井和接收井；

c、封堵施工区段的管道两端，对施工区段的管道进行注浆填充、或在顶管机前端的施工区段管道内设置同步封堵设备，使得掘进面处于土压或泥水平衡状态；

d、在始发井中吊放、并组装顶管机和后配套设备，通过推进设备将顶管机从始发井推出，并对洞圈进行密封；

e、通过顶管机进行原有管道的切削，吊放新的管节，并通过推进设备进行顶推，以此循环进行原有管道的切削掘进施工和新管节的顶推铺设，形成新的管道；

f、在接收井洞门处安装止水装置，顶管机入洞，并对洞圈进行密封；

g、拆除、并吊出顶管机和后配套设备；

h、非施工区段原有的管道与施工区段的新的管道进行对接导通。

2.根据权利要求1所述的非开挖管道更新方法，其特征在于，在步骤a中，在非施工区段的端部砌筑封堵墙，再通过泵站进行非施工区段管内介质的导流。

3.根据权利要求1所述的非开挖管道更新方法，其特征在于，步骤a中，在非施工区段端部砌筑封堵墙，并在非施工区段与施工区段之间布设导流通道；步骤c中，在顶管机前端设置同步封堵设备，并在同步封堵设备与顶管机中部设置有引流管路，由此实现非施工区段之间的导流、以及顶管机前端的土压或泥水平衡。

4.根据权利要求1或3所述的非开挖管道更新方法，其特征在于，所述同步封堵设备与顶管机同步运动，同步封堵设备与施工区段的管道内壁贴合密封，使得顶管机前端形成压力腔体，并在压力腔体内填充浆液或土体。

5.根据权利要求1所述的非开挖管道更新方法，其特征在于，在步骤e中，对切削后的原有管道渣块进行破碎，再通过泥浆循环设备排出或螺机外运。

6.一种非开挖管道更新施工系统，用于权利要求1-5任一所述的非开挖管道更新方法的施工作业，其特征在于，包括：

顶管机；

设置在始发井中的后座墙、推进设备和导轨；

动力站，其用于驱动所述推进设备动作；

泥浆循环设备或螺机，其用于顶管机掘进过程中的排渣；以及

起吊设备，用于管节、以及始发井和接收井内设备的起吊。

7.根据权利要求6所述的非开挖管道更新施工系统，其特征在于，还包括导流设备和注浆设备，导流设备用于对施工区段两端的非施工区段管内介质进行导流；注浆设备用于向封堵后的施工区段管内注浆。

8.根据权利要求7所述的非开挖管道更新施工系统，其特征在于，所述推进设备包括液压千斤顶和顶铁，所述动力站为与所述液压千斤顶连接的液压泵站，所述起吊设备为悬臂起重机，所述导流设备为泵站。

9.根据权利要求6所述的非开挖管道更新施工系统，其特征在于，还包括与顶管机一体设置或分体设置的同步封堵设备，所述同步封堵设备用于与所述施工区段的管道内壁密封，且所述同步封堵设备沿所述施工区段运动；在同步封堵设备与顶管机中部布设有引流管路。

10.根据权利要求6所述的非开挖管道更新施工系统，其特征在于，所述顶管机的刀盘和出渣装置之间设置有破碎装置，所述破碎装置用于对切削的渣块进行破碎。

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