CN111998128A - 复杂管线网区域内的顶管施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了复杂管线网区域内的顶管施工方法，需应用顶管机和自动控制系统，顶管机包括机头，包括以下步骤：管线保护结构设置步骤：在复杂管线网区域内设置管线保护结构，混凝土盖板设有声波发生器，声波发生器用于发出声波，钢管用于传递声波发生器发出的声波；声呐安装步骤：在机头安装声呐，声呐与自动控制系统信号连接，声呐用于接收钢管所传递的声波；激光纠偏配件安装步骤：在发射坑设置激光校准仪，机头安装有激光接收靶；推进顶管步骤：在激光校准仪无反馈偏差，并且声呐未接收到声波时，机头沿直线向前挖掘；在声呐接收到声波时，机头改变挖掘角度，从而绕开管线保护结构。

Description

复杂管线网区域内的顶管施工方法

技术领域

本发明涉及一种顶管施工方法，尤其涉及一种复杂管线网区域内的顶管施工方法。

背景技术

顶管作业就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶管机产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。

顶管作业对土体有较大的扰动影响，对于设置有高压输油管、高压电缆这样管网布置复杂的区域，目前通常采用人工控制顶管绕过障碍物，容易出错，有可能导致扰动高压输油管、高压电缆等，若把整个管网布置复杂的区域绕开，则工程投入大，施工时间长。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复杂管线网区域内的顶管施工方法，其具有更高的控制精度，避免出错，并且能减小对待避让管道的扰动。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

复杂管线网区域内的顶管施工方法，需应用顶管机和自动控制系统，所述顶管机包括机头，包括以下步骤：

管线保护结构设置步骤：在复杂管线网区域内设置管线保护结构，所述管线保护结构包括混凝土盖板，所述混凝土盖板设于地面，所述混凝土盖板的底部连接有两排灌注桩，两排所述灌注桩用于设置在待避让管道的两侧，各所述灌注桩内部均包裹有钢管，所述混凝土盖板设有声波发生器，声波发生器用于发出声波，所述钢管用于传递所述声波发生器发出的声波；

声呐安装步骤：在所述机头安装声呐，所述声呐与所述自动控制系统信号连接，所述声呐用于接收所述钢管所传递的声波；

激光纠偏配件安装步骤：在发射坑设置激光校准仪，所述机头安装有激光接收靶，所述激光校准仪与所述自动控制系统信号连接，所述激光接收靶用于接收激光校准仪所射出的激光，所述激光校准仪所发出的激光光路为原定线路；

推进顶管步骤：在所述激光校准仪无反馈偏差，并且所述声呐未接收到声波时，所述机头沿直线向前挖掘；在所述声呐接收到声波时，所述机头改变挖掘角度，从而绕开所述管线保护结构。

具体地，所述混凝土盖板设有两个所述声波发生器，两个所述声波发生器用于发出不同的两种声波，每排所述灌注桩所设的钢管用于传递其中一种声波。

具体地，在所述推进顶管步骤中，当所述声呐接收到第一种声波时，所述声呐反馈所述自动控制系统，所述自动控制系统控制所述机头调整挖掘角度，以使所述机头绕过第一种声波所对应的灌注桩，然后向前挖掘；当所述声呐接收到第二种声波时，所述声呐反馈所述自动控制系统，所述自动控制系统控制所述机头调整挖掘角度，以避开第二种声波所对应的灌注桩，并使所述机头再次沿原定线路向前挖掘。

具体地，所述机头的前侧设有挖掘刀盘，所述挖掘刀盘能相对所述机头作万向摆动，所述机头的内壁呈圆筒状，所述机头的内壁设有若干个角度校正液压缸，所述角度校正液压缸沿所述机头的周向排列，所述角度校正液压缸用于共同调节所述挖掘刀盘的摆动角度。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

通过将管线保护结构设置在待避让管道(如高压输油管、高压电缆)处，管线保护结构通过钢管传递声波，从而起到识别待避让管道的作用。在机头挖掘前行的过程中，当机头的声呐感测到钢管所传递的声波时，声呐反馈自动控制系统，自动控制系统控制各角度校正液压缸，从而调节挖掘刀盘的摆动角度，从而使顶管线路避开待避让管道。上述施工方法能够实时感测待避让管道，实时调节机头的挖掘方向，相比于人工控制的方式，具有更高的控制精度，避免出错，并且能够减小对待避让管道的扰动。由于上述施工方法的具有更高的控制精度，施工过程无需绕开整个管网布置复杂的区域，从而降低工程投入，缩短施工时长。

管线保护结构的整体结构如抓型，将管线保护结构设置在待避让管道处，管线保护结构的各灌注桩共同有效地抓紧待避让管道附近的土地，从而能最大限度地减小顶管作业对土体的扰动，从而减小对待避让管道的扰动。

附图说明

图1为顶管施工的发射坑结构视图，其中示出机头；

图2为管线保护结构的透视图；

图3为管线保护结构设置于土层内的状态视图；

图4为管线保护结构设置于土层内的另一状态视图。

图中：1、机头；11、挖掘刀盘；12、角度校正液压缸；2、管线保护结构；21、混凝土盖板；22、灌注桩；23、钢管；3、声呐；41、激光校准仪；42、激光接收靶；5、发射坑；6、待避让管道。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

复杂管线网区域内的顶管施工方法，需应用顶管机和自动控制系统，顶管机包括机头1。具体地，见图1，机头1的前侧设有挖掘刀盘11，挖掘刀盘11能相对机头1作万向摆动。机头1的内壁呈圆筒状，机头1的内壁设有若干个角度校正液压缸12(图1中只示出两个角度校正液压缸12)，各角度校正液压缸12均与自动控制系统信号连接。角度校正液压缸12沿机头1的周向排列，多个角度校正液压缸12协同推顶挖掘刀盘11的边缘，能够共同调节挖掘刀盘11的摆动角度，从而使机头1调节挖掘角度。

复杂管线网区域内的顶管施工方法包括以下步骤：

管线保护结构设置步骤：结合图2、图3、图4，在复杂管线网区域内设置管线保护结构2。管线保护结构2包括混凝土盖板21，混凝土盖板21设于地面。混凝土盖板21的底部连接有两排灌注桩22，两排灌注桩22用于设置在待避让管道6(如高压输油管、高压电缆)的两侧。各灌注桩22内部均包裹有钢管23。混凝土盖板21设有声波发生器(图未示出)，声波发生器用于发出声波。钢管23用于传递声波发生器发出的声波。具体地，混凝土盖板21设有两个声波发生器，两个声波发生器用于发出不同的两种声波，每排灌注桩22所设的钢管23用于传递其中一种声波。需要说明的是，钢管23所传递的声波不一定在钢管23的端部发出，还会在钢管23的整段发出，从而提高识别范围。

声呐安装步骤：见图1，在机头1安装声呐3，声呐3与自动控制系统信号连接，声呐3用于接收钢管23所传递的声波。若声呐3接收到钢管23所传递的声波，意味着机头1的前方有管线保护结构，即待避让管道6(如高压输油管、高压电缆)，机头1需要对其进行避让。

激光纠偏配件安装步骤：见图1，在发射坑5设置激光校准仪41，机头1安装有激光接收靶42，激光校准仪41与自动控制系统信号连接，激光接收靶42用于接收激光校准仪41所射出的激光。激光校准仪41所发出的激光方向为原定线路。激光校准仪41与激光接收靶42用于共同检测机头1是否按原定线路前行，若激光接收靶42接收到激光校准仪41的激光，则机头1按原定线路前行。

推进顶管步骤：在激光校准仪41无反馈偏差，并且声呐3未接收到声波时，意味着机头1前方没有待避让管道6(如高压输油管、高压电缆)，机头1正沿直线向前挖掘。在声呐3接收到声波时，机头1改变挖掘角度，从而绕开管线保护结构2。具体地，参考图3，当声呐3接收到第一种声波时，声呐3反馈自动控制系统，自动控制系统控制机头1调整挖掘角度，以使机头1绕过第一种声波所对应的灌注桩22(钢管23)，然后向前挖掘。当声呐3接收到第二种声波时，声呐3反馈自动控制系统，自动控制系统控制机头1调整挖掘角度，以避开第二种声波所对应的灌注桩22(钢管23)，并使机头1再次沿原定线路向前挖掘。

通过将管线保护结构设置在待避让管道6(如高压输油管、高压电缆)处，管线保护结构通过钢管23传递声波，从而起到识别待避让管道6的作用。在机头1挖掘前行的过程中，当机头1的声呐感测到钢管23所传递的声波时，声呐反馈自动控制系统，自动控制系统控制各角度校正液压缸12，从而调节挖掘刀盘11的摆动角度，从而使顶管线路避开待避让管道6。上述施工方法能够实时感测待避让管道6，实时调节机头1的挖掘方向，相比于人工控制的方式，具有更高的控制精度，避免出错，并且能够减小对待避让管道6的扰动。由于上述施工方法的具有更高的控制精度，施工过程无需绕开整个管网布置复杂的区域，从而降低工程投入，缩短施工时长。

作为优选，对于上述管线保护结构2：混凝土盖板21的截面呈长方形状。灌注桩22呈圆柱体状。钢管23贯穿灌注桩22。灌注桩22设于混凝土盖板21的较长的两条边缘的底侧。两排灌注桩22用于设置在待避让管道6的横向两侧。

管线保护结构的整体结构如爪状，将管线保护结构设置在待避让管道处，管线保护结构的各灌注桩共同有效地抓紧待避让管道附近的土地，从而能最大限度地减小顶管作业对土体的扰动，从而减小对待避让管道的扰动。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (4)

1.复杂管线网区域内的顶管施工方法，需应用顶管机和自动控制系统，所述顶管机包括机头，其特征在于，包括以下步骤：

管线保护结构设置步骤：在复杂管线网区域内设置管线保护结构，所述管线保护结构包括混凝土盖板，所述混凝土盖板设于地面，所述混凝土盖板的底部连接有两排灌注桩，两排所述灌注桩用于设置在待避让管道的两侧，各所述灌注桩内部均包裹有钢管，所述混凝土盖板设有声波发生器，声波发生器用于发出声波，所述钢管用于传递所述声波发生器发出的声波；

声呐安装步骤：在所述机头安装声呐，所述声呐与所述自动控制系统信号连接，所述声呐用于接收所述钢管所传递的声波；

激光纠偏配件安装步骤：在发射坑设置激光校准仪，所述机头安装有激光接收靶，所述激光校准仪与所述自动控制系统信号连接，所述激光接收靶用于接收激光校准仪所射出的激光，所述激光校准仪所发出的激光光路为原定线路；

推进顶管步骤：在所述激光校准仪无反馈偏差，并且所述声呐未接收到声波时，所述机头沿直线向前挖掘；在所述声呐接收到声波时，所述机头改变挖掘角度，从而绕开所述管线保护结构。

2.根据权利要求1所述的复杂管线网区域内的顶管施工方法，其特征在于：所述混凝土盖板设有两个所述声波发生器，两个所述声波发生器用于发出不同的两种声波，每排所述灌注桩所设的钢管用于传递其中一种声波。

3.根据权利要求2所述的复杂管线网区域内的顶管施工方法，其特征在于：在所述推进顶管步骤中，当所述声呐接收到第一种声波时，所述声呐反馈所述自动控制系统，所述自动控制系统控制所述机头调整挖掘角度，以使所述机头绕过第一种声波所对应的灌注桩，然后向前挖掘；当所述声呐接收到第二种声波时，所述声呐反馈所述自动控制系统，所述自动控制系统控制所述机头调整挖掘角度，以避开第二种声波所对应的灌注桩，并使所述机头再次沿原定线路向前挖掘。

4.根据权利要求1所述的复杂管线网区域内的顶管施工方法，其特征在于：所述机头的前侧设有挖掘刀盘，所述挖掘刀盘能相对所述机头作万向摆动，所述机头的内壁呈圆筒状，所述机头的内壁设有若干个角度校正液压缸，所述角度校正液压缸沿所述机头的周向排列，所述角度校正液压缸用于共同调节所述挖掘刀盘的摆动角度。

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