CN112253155B - 一种基于cd功法的平衡顶管施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种基于CD功法的平衡顶管施工方法，包括：设置管幕；依据顶管精度要求，同时在隧道内施工无接收井；对隧道跨径进行支撑，使用两个掘进机依次按CD法掘进，达到预设距离；掘进机退回，在进行平面施工完成，双掘进机同时缩回，对管内进行注浆加固。本发明利用CD法改良的平衡顶管法，解决了由于平衡顶管全截面掘进时带来的土压力过大，而导致的平衡顶管施工无法挖掘长距离隧道的问题。同时，采用掘进机后退注浆技术，有效的维持工作隧道的稳定性，比以往纯掘进的功法，安全性更高，有利于避免掘进过程中的隧道土压力变化产生顶管平衡条件打破造成的隧道坍塌。
Description
技术领域
本发明涉及顶管施工领域，尤其涉及一种基于CD功法的平衡顶管施工方法。
背景技术
在隧道的施工过程中，常常会造成堵塞交通、周边建筑物倒塌、周边管道变形或者泄露等工程灾害发生。在地质比较复杂，如下穿公路、周边的建筑物复杂情况下，既要考虑施工的工期又要考虑封闭交通的影响，放坡开挖、放坡支护等常见的施工方法无法保证周边建筑物的安全。因此施工过程中常常采用顶管支护的施工方法，普通的顶管施工基本上都是在工作坑内借助顶进设备对产生顶支力，克服管道周边土壤摩擦力，进而将隧道中的土方进一步运走。
但是由于现行土压力平衡设备的顶管施工设备以及支护结构过于复杂，施工耗费工时过高，在大规模施工过程中，显示出其应用及预顶范围受限制，沿隧道走向进行超前预顶的手段单一，难以实现长距离隧道的平衡顶管施工。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于CD功法的平衡顶管施工方法，能够简化支护结构，实现长距离隧道平衡顶管施工。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种基于CD功法的平衡顶管施工方法，包括：
设置管幕；
依据顶管精度要求，同时在隧道内施工无接收井；
对隧道跨径进行支撑，使用两个掘进机依次按CD法掘进，达到预设距离；
掘进机退回，在进行平面施工完成，双掘进机同时缩回，对管内进行注浆加固。
所述“设置管幕”的过程是：
掘进机完全进入土层以后，吊下第一节顶进管，将所述第一节顶进管推到掘进机的尾套处，与掘进头连接管顶进以后，挖掘终止；
液压慢慢收回，另一节钢管吊入井内，设置在第一节钢管后端并进行焊接处理，重新顶进；
不断重复，直到钢管长度达到设计长度；
将钢管逐根顶进，完成管幕施工。
本发明所带来的有益效果为：本发明利用CD法改良的平衡顶管法，解决了由于平衡顶管全截面掘进时带来的土压力过大，而导致的平衡顶管施工无法挖掘长距离隧道的问题。同时，采用掘进机后退注浆技术，有效的维持工作隧道的稳定性，比以往纯掘进的功法，安全性更高，有利于避免掘进过程中的隧道土压力变化产生顶管平衡条件打破造成的隧道坍塌。
附图说明
图1为本发明具体实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
如图1，一种基于CD功法的平衡顶管施工方法，包括以下步骤：
1.设置管幕：Φ720mm厚16mm的无缝钢管密排布设，孔与孔的中心间距为110cm，从距隧道开挖轮廓线外5cm布设管幕。将管幕精度控制在3‰以内，地表沉降不大于5cm，通车路面沉降不大于2cm。
依据顶管精度要求，同时在隧道内施工无接收井。
本发明使用的主要施工设备具有以下特点：
(1)所述施工设备具备自动纠偏功能，配备了自动测量系统，能实现±50mm的顶管要求。
(2)采用复合刀盘，高效的锥形破碎，多种冲洗模式、喷射系统等，可适用于隧道的砂岩地质情况，并可处理块石、混凝土块等障碍物。
(3)可实现无接收井的情况下，顶管机头能从管内退回。
3.对隧道跨径进行支撑，使用两个掘进机依次按CD法掘进，达到预设距离，包括：在施工中，同时进场两台设备，分别进行顶管的顶进。先分别对两边的隧道跨径进行支撑，并且由注油泵的推进作用下，分别对地层进行推进掘进，并穿过地层到达设计里程后管内回退，电动机提供能量，转动切削刀盘，通过切削刀盘进入地层。挖掘的土质、石块等在转动的切削刀盘内被粉碎，然后进入泥水舱，在泥水舱与泥浆混合，最后通过泥浆系统的排泥管由排泥泵输送至地面上。在挖掘过程中，可以采用土压平衡装置来维持水土平衡，以至始终处于主动与被动土压之间，达到消除地面的沉降和隆起的效果。
管幕顶管机设备进行速度控制，分为两个部分，机头入洞阶段速度控制在3～5mm/min；当刀盘转速2.2转/min时，顶进速度3～5mm/min，砌体切下厚度1.4～2.3mm，便于泥浆带出；机头没入土时，机头克服刀盘旋砖产生的扭矩，靠的是机头重量产生的与轨道摩擦力，吃刀太深扭矩大，机头会旋转。第一节管进洞阶段，刀盘速度控制在10～20mm/min。再次此阶段要求找正隧道中心、高程，偏差控制在±5mm之内，所以速度不要太快。
4.采用双掘进机的方法，两边依次推进掘进，形成CD法掘进，有效避免了全界面掘进带来的整体不均匀沉降，有利于顶管上层的土平衡，在一边掘进达到规定深度后，进行泥浆护壁，另一掘进机进行掘进，进而有效的降低了一次开挖大面积造成的地层扰动，进而增加了上部的结构稳定性，有效降低土压力平衡装置的土压力。
5.采用双掘进机的方法，对于掘进过程中产生的偏差，由激光导向控制系统进行纠偏。位于工作面后方的激光经纬仪发出激光束，调整好所需的标高及方向位置后，对准掘进机内的定位光靶，激光靶的影像被捕捉到机内摄像机的影像内，并输送到挖掘系统的电脑显示屏内。操作者可以根据需要开启位于掘进机内置式油缸进行伸缩，调整切削部分头部上下左右高度，以达到纠偏的目的。
对于两台设备来说，在纠偏时，可以由先进入工作面的一部分先期纠偏，再由工作面外的后一部分对线路进行修正，这样有效的提升了线路纠偏的效率。
纠偏标准：顶管机头没有全部进入洞时，在机头中心、高程偏差不大于±20mm，不考虑纠偏，机头全部入土后，高程、中心偏差大于±10mm要纠偏，此时纠偏用机头纠偏设备，对于已经进入的第一部分，偏差在5mm内、高程控制在±10mm以内不进行后期纠偏。
6.掘进机完全进入土层以后，电缆、泥浆管被拆除，吊下第一节顶进管，它被推到掘进机的尾套处，与掘进头连接管顶进以后，挖掘终止、液压慢慢收回，另一节钢管又吊入井内，安装在第一节钢管后端并进行焊接处理，重新顶进，这个过程不断重复，直到钢管长度达到设计长度完成该根管施工。以同样方式逐根将所有钢管顶进，从而完成管幕施工。
7.掘进机退回，在进行平面施工完成，双掘进机同时缩回，对管内进行注浆加固。
本发明还具有以下优点：
1.利用CD法改良的平衡顶管法，有效的解决了由于平衡顶管的掘进过程中激光纠偏的过程滞后的特点，由后掘进的另一半对前一半的掘进偏差进行修正，有效的提高了掘进方向精度。
2.利用双掘进机法进行掘进，有效的提高了掘进效率，降低了全断面掘进的泥沙量，对于运输以及工人施工强度都有效的降低，
3.掘进机后退注浆技术，有效的维持工作隧道的稳定性，比以往纯掘进的功法，安全性更高，有利于避免掘进过程中的隧道土压力变化产生顶管平衡条件打破造成的隧道坍塌。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易变化或替换，都属于本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种基于CD功法的平衡顶管施工方法，其特征在于，包括：
设置管幕；
依据顶管精度要求，同时在隧道内施工无接收井；
对隧道跨径进行支撑，使用两个掘进机依次按CD法掘进，达到预设距离；
掘进机退回，在进行平面施工完成，双掘进机同时缩回，对管内进行注浆加固；
所述“设置管幕”的过程是：
掘进机完全进入土层以后，吊下第一节顶进管，将所述第一节顶进管推到掘进机的尾套处，与掘进头连接管顶进以后，挖掘终止；液压慢慢收回，另一节钢管吊入井内，设置在第一节钢管后端并进行焊接处理，重新顶进；
不断重复，直到钢管长度达到设计长度；
将钢管逐根顶进，完成管幕施工；
所述“使用两个掘进机依次按CD法掘进”，包括：
两个掘进机的纠偏过程：
每过时间T，由先进入的掘进机进行先期纠偏，再对后一个掘进机进行修正；
顶管机头没有全部进入时，在顶管机头中心、高程偏差大于±20mm时，采取纠偏作业；顶管机头全部进入后，在顶管机头中心、高程偏差大于±10mm进行纠偏。
2.根据权利要求1所述的一种基于CD功法的平衡顶管施工方法，其特征在于，所述“依据顶管精度要求”包括：
入洞阶段顶管速度控制在3～5mm/min；
当刀盘转速2.2转/min时，顶管的顶进速度3～5mm/min，砌体切下厚度1.4～2.3mm；
在第一节管进洞阶段，刀盘速度控制在10～20mm/min，管幕顶管机中心、高程，偏差控制在±5mm之内。
3.根据权利要求1所述的一种基于CD功法的平衡顶管施工方法，其特征在于：
从距隧道开挖轮廓线外5cm布设所述管幕；
所述管幕由Φ720mm厚16mm的无缝钢管，中心间距为100～120cm排列；
地表沉降不大于5cm，通车路面沉降不大于2cm。
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