CN112128469B - 一种顶管接力顶进转换装置与施工方法 - Google Patents

一种顶管接力顶进转换装置与施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种顶管接力顶进转换装置与施工方法，属于地下工程施工技术领域。本发明通过在顶进区间中部增设套管，在套管的保护下利用两套不同的千斤顶对顶进管的位置及受力体系进行转换，同时利用套管内的千斤顶推动套管前方顶进管道顶进施工，待套管内单节管道顶推完成，再利用主推千斤顶推动后方管道进入套管，依次实现体系转换。主推千斤顶的总荷载为套管后方所有管道摩擦力之和，接力千斤顶的总荷载为套管前方所有管道摩擦力之和，从而使得管道受力更加均匀，单次施工区间长度成倍增加，提高施工的连续性、降低造价。

Description

一种顶管接力顶进转换装置与施工方法
技术领域
本发明属于地下工程施工技术领域，具体的说，涉及一种顶管接力顶进转换装置与施工方法。
背景技术
在地下工程中采用顶管施工时，预制管道需要克服与地层的摩擦力才能不断顶进，因此，单个区间的顶进长度受到限制，需要根据地层情况不断增设施工井才能完成较长里程的顶进施工，导致施工不连续且工程造价增加，顶管施工效率较低。虽然通过加大顶推力可增加顶进长度，但因此需要提高管道的抗压强度，进而导致造价大幅提高。在地下工程顶进施工领域，在不增加管道结构强度前提下，如何增加单个区间的有效施工长度，是提高顶管施工效率和降低造价的关键措施，是当前亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种顶管接力顶进转换装置与施工方法。本发明通过在顶进区间中部设置套管，利用三套千斤顶的配合顶进，有效解决了现有顶管施工过程中管道结构强度要求高、施工区段距离短等缺点，在不增加顶进管道结构强度的前提下延长顶进施工区间，增加施工的连续性、降低造价。
为达到上述目的，本发明按如下技术方案实施的：
步骤一、在顶进管道前后两端侧壁开设螺栓孔，然后将套管套接在预制管道后方的顶进管道Ⅰ和顶进管道Ⅱ外围，并采用螺栓连接牢固，采用主推千斤顶将预制管道、顶进管道Ⅰ、顶进管道Ⅱ、套管顶进至预定位置；
步骤二、取下螺栓，使顶进管道Ⅰ、顶进管道Ⅱ和套管分离，然后在顶进管道Ⅱ和其后方的顶进管道Ⅲ之间安装分离千斤顶，将顶进管道Ⅱ向前顶进，使顶进管道Ⅱ和顶进管道Ⅲ分离；
步骤三、将分离千斤顶更换为顶进行程更长的接力千斤顶继续向前顶进；
步骤四、取下接力千斤顶，采用主推千斤顶2将顶进管道Ⅲ顶入套管内，使顶进管道Ⅲ和顶进管道Ⅱ相互对接；主推千斤顶2伸长至极限时，收缩主推千斤顶2，在主推千斤顶2和后端的顶进管道之间添加新的顶进管道Ⅳ；
步骤六、重复步骤二至步骤四，直至将预制管推进至设计位置。
进一步，在顶进套管过程中，不断在套管的外壁上涂抹润滑油；在顶进各节顶进管道过程中，不断在套管的内壁上涂抹润滑油。
进一步，套管到达预定位置后，通过锚杆将套管的前后两端与周围土层连接牢固。
一种顶管接力顶进转换装置，包括预制管道、顶进管道、主推千斤顶2，预制管道后方对接有多节顶进管道，主推千斤顶2位于最后方，对前方的顶进管道及预制管道进行推进，顶进管道外围套接有套管，套管内的顶进管道和其后方的顶进管道之间设有千斤顶。
优选的，所述的千斤顶包括顶进行程不同的分离千斤顶和接力千斤顶。
优选的，所述的套管前后两端侧壁上分别设有连接孔，连接孔内设有锚杆。
优选的，所述的套管内壁和外壁上均涂抹有润滑油。
本发明的有益效果：
在套管内增设接力千斤顶，可以在不增加管道结构强度、不增加主推千斤顶荷载、不增设工作井的情况下，通过接力千斤顶的作用实现单区间顶进长度的加倍，可加快施工进度，降低工程造价。
2、在顶进区间中部设置套管，在套管内增设接力千斤顶，在不增加单区间顶进长度的情况下，可使得主推力千斤顶的荷载减半，同时使得预制管道结构受到的最大压力降为原来的1/2，从而可以大大降低管道结构强度，减少钢筋、混凝土的用量，进而降低工程造价。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明顶进步骤Ⅰ示意图；
图2是本发明顶进步骤Ⅱ示意图；
图3是本发明顶进步骤Ⅲ示意图；
图4是本发明顶进步骤Ⅲ示意图；
图5是本发明顶进步骤Ⅳ示意图；
图6是本发明顶进步骤示意图；
图7是本发明套管和顶进管道连接示意图；
图1-7中，1-顶进管道、1-1顶进管道Ⅰ、1-2顶进管道Ⅱ、1-3顶进管道Ⅲ、1-4顶进管道Ⅳ、2-主推千斤顶、3-分离千斤顶、4-接力千斤顶、5-套管、6-锚杆。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
由图1-7所示，一种顶管接力顶进施工方法，具体步骤为:
步骤一、在顶进管道1前后两端侧壁开设螺栓孔，然后将套管5套接在预制管道后方的顶进管道Ⅰ1-1和顶进管道Ⅱ1-2外围，并采用螺栓连接牢固，采用主推千斤顶2将预制管道、顶进管道Ⅰ1-1、顶进管道Ⅱ1-2、套管5顶进至预定位置，作为优选，螺栓孔开设8个，在顶进管道1的前端开设4个，在顶进管道1的后端开设4个，螺栓孔绕顶进管道1圆周均匀间隔布置，螺栓孔可通过在完整的顶进管道1上采用打孔的方式开设，也可在制作顶进管道1时预留。套管5采用3-5cm的钢板制作，套管5的长度等于两节顶进管道1的长度，套管5上设有与顶进管道1上螺栓孔位置相匹配的螺纹孔，连接套管5时，采用螺栓穿过螺栓孔后与套管5旋接，从而使套管5与顶进管道1连接牢固。顶进时，主推千斤顶2对顶进管道1进行顶进，顶进管道1带动套管5顶进。如图1所示。
步骤二、取下螺栓，使顶进管道Ⅰ1-1、顶进管道Ⅱ1-2和套管5分离，然后在顶进管道Ⅱ1-2和其后方的顶进管道Ⅲ1-3之间安装分离千斤顶3，将顶进管道Ⅱ1-2向前顶进，使顶进管道Ⅱ1-2和顶进管道Ⅲ1-3分离；安装分离千斤顶3，采用螺栓将分离千斤顶3的前端与顶进管道Ⅱ1-2的后端连接牢固，将分离千斤顶3的后端与顶进管道Ⅲ1-3的前端连接牢固。顶进管道Ⅲ1-3伸长，从而将顶进管道Ⅱ1-2及其前方的管道向前顶进。顶进管道Ⅱ1-2和顶进管道Ⅲ1-3分离后，将锚杆6贯穿套管5后插入周围土层中，将套管5的后端与周围土层连接牢固，避免顶进施工过程中套管5发生移位。如图2所示。
步骤三、将分离千斤顶3更换为顶进行程更长的接力千斤顶4继续向前顶进；接力千斤顶4安装方式和分离千斤顶3安装方式一致。接力千斤顶4顶进至极限位置时，将锚杆6贯穿套管5后插入周围土层中，将套管5的前端与周围土层连接牢固，避免顶进施工过程中套管5发生移位。如图3和图4所示。
步骤四、取下接力千斤顶4，采用主推千斤顶2将顶进管道Ⅲ1-3顶入套管5内，使顶进管道Ⅲ1-3和顶进管道Ⅱ1-2相互对接；主推千斤顶2伸长至极限时，收缩主推千斤顶2，在主推千斤顶2和后端的顶进管道1之间添加新的顶进管道Ⅳ1-4；如图5和图6所示。
步骤六、重复步骤二至步骤四，直至将预制管推进至设计位置。
作为优选，在顶进套管5过程中，不断在套管5的外壁上涂抹润滑油，降低套管5与周围土层之间的摩擦；在顶进各节顶进管道1过程中，不断在套管5的内壁上涂抹润滑油，降低套管5与顶进管道1之间的摩擦。
一种顶管接力顶进转换装置，包括预制管道、顶进管道1、主推千斤顶2，预制管道后方对接有多节顶进管道1，主推千斤顶2位于最后方，对前方的顶进管道1及预制管道进行推进，顶进管道1外围套接有套管5，套管5内的顶进管道1和其后方的顶进管道1之间设有千斤顶，千斤顶通过螺栓与套管5连接，千斤顶包括顶进行程不同的分离千斤顶3和接力千斤顶4，采用螺栓将套管5套接在顶进管管道上，采用主推千斤顶2将顶进管道1及套管5顶进至预定位置，分离套管5和顶进管道1，然后先采用分离千斤顶3将两节顶进管道1分离，再利用接力千斤顶4继续顶进，接力千斤顶4伸长至极限位置，取下接力千斤顶4，采用主推千斤顶2将后方的顶进管道1顶进入套管5内，依次循环，不断实现顶进管道1的顶进施工。
所述的套管5前后两端侧壁上分别设有连接孔，连接孔内设有锚杆6，锚杆6采用树脂锚杆，锚杆长3m，将到达预定位置的套管5与周围土层连接牢固，避免顶进施工过程中套管5发生移位。
所述的套管5内壁和外壁上均涂抹有润滑油，润滑油采用荷叶型超疏水聚乳酸（PLA）多孔膜，有效降低套管5与周围土层和顶进管道1之间的摩擦。
本发明通过在顶进区间中部设置套管，利用三套千斤顶的配合顶进，有效解决了现有顶管施工过程中管道结构强度要求高、施工区段距离短等缺点，在不增加顶进管道结构强度的前提下延长顶进施工区间，增加施工的连续性、降低造价。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围；附图尺寸与具体实物无关，实物尺寸可任意变换。

Claims (7)

1.一种顶管接力顶进施工方法，具体步骤为:
步骤一、在顶进管道（1）前后两端侧壁开设螺栓孔，然后将套管（5）套接在预制管道后方的顶进管道Ⅰ（1-1）和顶进管道Ⅱ（1-2）外围，并采用螺栓连接牢固，采用主推千斤顶（2）将预制管道、顶进管道Ⅰ（1-1）、顶进管道Ⅱ（1-2）、套管（5）顶进至预定位置；
步骤二、取下螺栓，使顶进管道Ⅰ（1-1）、顶进管道Ⅱ（1-2）和套管（5）分离，然后在顶进管道Ⅱ（1-2）和其后方的顶进管道Ⅲ（1-3）之间安装分离千斤顶（3），将顶进管道Ⅱ（1-2）向前顶进，使顶进管道Ⅱ（1-2）和顶进管道Ⅲ（1-3）分离；
步骤三、将分离千斤顶（3）更换为顶进行程更长的接力千斤顶（4）继续向前顶进；
步骤四、取下接力千斤顶（4），采用主推千斤顶（2）将顶进管道Ⅲ（1-3）顶入套管（5）内，使顶进管道Ⅲ（1-3）和顶进管道Ⅱ（1-2）相互对接；主推千斤顶（2）伸长至极限时，收缩主推千斤顶（2），在主推千斤顶（2）和后端的顶进管道（1）之间添加新的顶进管道Ⅳ（1-4）；
步骤六、重复步骤二至步骤四，直至将预制管推进至设计位置。
2.根据权利要求1所述的一种顶管接力顶进施工方法，其特征在于：在顶进套管（5）过程中，不断在套管（5）的外壁上涂抹润滑油；在顶进各节顶进管道（1）过程中，不断在套管（5）的内壁上涂抹润滑油。
3.根据权利要求1或2所述的一种顶管接力顶进施工方法，其特征在于：套管（5）到达预定位置后，通过锚杆（6）将套管（5）的前后两端与周围土层连接牢固。
4.一种顶管接力顶进转换装置，包括预制管道、顶进管道（1）、主推千斤顶（2），预制管道后方对接有多节顶进管道（1），主推千斤顶（2）位于最后方，对前方的顶进管道（1）及预制管道进行推进，其特征在于：顶进管道（1）外围套接有套管（5），套管（5）内的顶进管道（1）和其后方的顶进管道（1）之间设有千斤顶。
5.根据权利要求4所述的一种顶管接力顶进转换装置，其特征在于：所述的千斤顶包括顶进行程不同的分离千斤顶（3）和接力千斤顶（4）。
6.根据权利要求4或5所述的一种顶管接力顶进转换装置，其特征在于：所述的套管（5）前后两端侧壁上分别设有连接孔，连接孔内设有锚杆（6）。
7.根据权利要求6所述的一种顶管接力顶进转换装置，其特征在于：所述的套管（5）内壁和外壁上均涂抹有润滑油。
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