CN112483725A - 一种市政顶管高效精准施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及管道施工领域，具体公开了一种市政顶管高效精准施工方法。包括以下步骤：步骤1），开挖施工井；步骤2），顶入管段；步骤3），朝管段内注入200‑250℃的干燥气体，保持5‑10min；步骤4），开挖管段内土壤至管段顶入的端部，并将土壤运出管段外；步骤5），顶入下一管段；步骤6），重复步骤3）至步骤5）直至管段全部顶入；步骤7），清扫管道内壁，在相邻管段连接处涂抹水泥砂浆以密封相邻管道的连接缝隙。其具有开挖土壤时施工难度大幅下降，施工人员的劳动强度大幅下降，施工效率得以提升的优点。

Description

一种市政顶管高效精准施工方法

技术领域

本申请涉及管道施工领域，更具体地说，它涉及一种市政顶管高效精准施工方法。

背景技术

顶管技术是一项用于市政施工的非开挖掘进式管道铺设施工技术，其对周围环境影响较小，施工场地小，噪音小，对交通影响较小。

顶管施工时，通常通过液压设备将管段在施工井内沿预设的管道延伸方向逐根顶入地下土壤中，通过挖掘管段内部的土壤并运出管段外，以实现管道顶入安装。

通常在挖掘土壤时，会采用机械钻挖或者人工开挖的方式，但由于管道内空间有限，人工开挖是操作较为方便的一种方式之一，因此，大多数顶管施工过程中，多采用机械顶入管段后人工开挖土壤并运出管段外的施工工艺。

但是，发明人发现，存在土壤因长期受压，导致较为密实，开挖时难度较大，导致开挖效率较低，延长施工工期的问题，因此，还有改善空间。

发明内容

为了降低开挖难度，缩短施工工期，本申请提供一种市政顶管高效精准施工方法。

一种市政顶管高效精准施工方法，包括以下步骤：

步骤1)，开挖施工井；

步骤2)，顶入管段；

步骤3)，朝管段内注入200-250℃的干燥气体，保持5-10min；

步骤4)，开挖管段内土壤至管段顶入的端部，并将土壤运出管段外；

步骤5)，顶入下一管段；

步骤6)，重复步骤3)至步骤5)直至管段全部顶入；

步骤7)，清扫管道内壁，在相邻管段连接处涂抹水泥砂浆以密封相邻管道的连接缝隙。

通过采用上述技术方案，通过朝向管段内注入200-250℃的干燥气体，加热土壤，使得土壤中的水分快速受热变成水蒸汽，通过液态到气态的快速转换，体积快速变大，从而将密实的土壤撑开，使得土壤形成疏松的结构，同时减少了土壤中的水分，使得土壤的黏性下降，土壤颗粒之间的连接力大幅下降，使得土壤处于相对松散的状态，使得人工开挖管段内土壤时，土壤易于被掘开，使得土壤易于被挖松，从而使得开挖土壤时施工难度大幅下降，施工人员的劳动强度大幅下降，同时也使得施工效率得以提升，而且土壤干燥后，重量下降，使得搬运土壤时的难度也有所下降，有效进一步提高施工效率；

由于土壤具有一定的透气性，使得朝向管段内注入的高温干燥气体，不单单作用于管段内的土壤，还能对管段前方的土壤起作用，使得管段前方的土壤相对疏松，使得下一步顶管时所需要克服的作用力下降，使得管道更易顶入，有效加快顶管的速度，提高顶管效率，同时还能使得管道的顶入方向更为可靠，不易出现因土壤的反作用力较大导致容易出现偏离顶管轨迹的情况，从而实现高效精准施工；

通过注入高温干燥气体时保持5-10min，保证土壤中水分被蒸发，同时避免长期加热导致管道外的土壤收到严重加热而失水，尽可能保持支撑管道的土壤的结构稳定性，减少影响。

优选的，所述步骤3)中，朝管段内注入220-230℃的干燥气体。

通过采用上述技术方案，通过注入220-230℃，加热效果较佳，使得管段内土壤变得疏松的效果较佳，同时减少对管外土壤的影响，提高施工效率。

优选的，所述步骤3)中，注入干燥气体保持8-9min。

通过采用上述技术方案，通过控制注入干燥气体保持8-9min，使得加热效果较佳，使得管段内的土壤变得疏松的程度较为合适，便于施工。

优选的，所述干燥气体采用干燥的空气。

通过采用上述技术方案，通过采用干燥的空气，成本较低，且易于获取，无需特殊制备，有效提高施工效率。

优选的，所述步骤3)中，注入干燥气体时，将管段靠近施工井的端部封闭，保持管段内干燥气体的气压为0.11Mpa-0.15Mpa。

通过采用上述技术方案，通过封闭管段端部，并且通过提高管段内干燥气体的气压，使得管段内的干燥气体因压力较大，更好地渗透土壤，使得加热效果较佳，使得管段内土壤及管段前方土壤均被较好的加热，使得管段内土壤易于开挖，管段前方土壤易于顶入，使得施工效率较高。

优选的，所述步骤3)中，注入干燥气体时，将管段靠近施工井的端部封闭，保持管段内干燥气体的气压为0.12Mpa-0.13Mpa。

通过采用上述技术方案，通过控制管段内气压为0.12-0.13Mpa，使得干燥气体保持较好的渗透效果，同时避免气压过大导致挤压因干燥而疏松的土壤，避免土壤干燥疏松后背过大的气压压实，保证土壤疏松的效果，便于开挖，提高施工效率。

优选的，所述水泥砂浆包括以下质量份数的组分：

硅酸盐水泥100份；

氧氯化锆30-60份；

纳米碳酸钙400-500份；

水300-350份。

优选的，所述水泥砂浆包括以下质量份数的组分：

硅酸盐水泥100份；

氧氯化锆45-50份；

纳米碳酸钙450-460份；

水320-330份。

通过采用上述技术方案，通过采用纳米碳酸钙作为主要填料，使得水泥砂浆能顺利渗入相邻管段连接处的连接缝中，通过加入氧氯化锆与纳米碳酸钙配合，使得水泥砂浆固化后的抗渗性能得以提高，使得密封的效果较好，不易在管段连接处渗漏；

发明人猜测，氧氯化锆溶于水后，会产生氯离子和锆离子，且水溶液呈轻微酸性，纳米碳酸钙是纳米粒子，比表面积较大，吸附力强，可能与锆离子相互配合，导致电子轨道发生了一些变化，使得纳米碳酸钙于水泥胶体的相容性大幅提升，从而减少了毛细孔的生成，并且有效抵抗水化热产生的膨胀形变，减少细纹，使得固化后的混凝土十分密实，其抗渗能力得以加强。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请采用高温干燥气体加热管段内土壤，使得土壤中的水分快速受热变成水蒸汽，通过液态到气态的快速转换，体积快速变大，从而将密实的土壤撑开，使得土壤形成疏松的结构，同时减少了土壤中的水分，使得土壤的黏性下降，土壤颗粒之间的连接力大幅下降，使得土壤处于相对松散的状态，使得人工开挖管段内土壤时，土壤易于被掘开，使得土壤易于被挖松，从而使得开挖土壤时施工难度大幅下降，施工人员的劳动强度大幅下降，同时也使得施工效率得以提升，而且土壤干燥后，重量下降，使得搬运土壤时的难度也有所下降，有效进一步提高施工效率。

2、本申请中优选朝管段内注入220-230℃的干燥气体，保持8-9min，使得加热效果较佳，使得管段内的土壤变得疏松的程度较为合适，便于施工。

3、本申请的方法，通过保持管段内干燥气体的气压为0.11Mpa-0.15Mpa，使得管段内的干燥气体因压力较大，更好地渗透土壤，使得加热效果较佳，使得管段内土壤及管段前方土壤均被较好的加热，使得管段内土壤易于开挖，管段前方土壤易于顶入，使得施工效率较高。

附图说明

图1是本申请市政顶管高效精准施工方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。

以下实施例及比较例中所用各原料的来源信息详见表1

表1

实施例1

一种市政顶管高效精准施工方法，参照图1，包括以下步骤：

步骤1)，根据设计图纸，在管段起始端开挖施工井，在施工井内吊入液压设备及管段；

步骤2)，根据设计图纸要求，在施工井侧壁划线标高，起吊第一根管段至液压设备上，调节管段高度，启动液压设备，朝向土壤顶入管段至管道完全没入土壤中；

步骤3)，通过保温板封闭管段靠近施工井的端部，保温板上贯穿设有注气管，通过注气管朝管段内注入200℃的干燥空气，控制管段内气压为0.11Mpa，保持5min，泄压，然后拆卸保温板，自然冷却；

步骤4)，待管段内空气温度低于35℃后，施工人员进入管段中用铁锹铁铲开挖管段内土壤至管段顶入的端部，通过手推车将将土壤运出管段外；

步骤5)，带土壤清理完毕，施工人员撤出管段，起吊下一管段至液压设备上并与前已管段对齐以同轴，启动液压设备顶入下一管段；

步骤6)，重复步骤3)至步骤5)直至管段全部顶入；

步骤7)，施工人员进入管道内，朝向管壁喷水冲刷，清扫管道内壁土壤，使管道内壁保持清洁，然后在相邻管段连接处涂抹水泥砂浆以密封相邻管道的连接缝隙。

水泥砂浆的制备方法如下：

将100kg硅酸盐水泥、30kg氧氯化锆、400kg纳米碳酸钙和300kg水投入搅拌釜中，转速60r/min，搅拌10min，获得水泥砂浆。

实施例2

一种市政顶管高效精准施工方法，与实施例1相比，区别仅在于：

步骤3)中，通过注气管朝管段内注入220℃的干燥空气，控制管段内气压为0.12Mpa，保持8min。

实施例3

一种市政顶管高效精准施工方法，与实施例1相比，区别仅在于：

步骤3)中，通过注气管朝管段内注入230℃的干燥空气，控制管段内气压为0.13Mpa，保持9min。

实施例4

一种市政顶管高效精准施工方法，与实施例1相比，区别仅在于：

步骤3)中，通过注气管朝管段内注入250℃的干燥空气，控制管段内气压为0.15Mpa，保持10min。

实施例5

一种市政顶管高效精准施工方法，与实施例1相比，区别仅在于：

水泥砂浆的制备方法如下：

将100kg硅酸盐水泥、45kg氧氯化锆、450kg纳米碳酸钙和320kg水投入搅拌釜中，转速60r/min，搅拌10min，获得水泥砂浆。

实施例6

一种市政顶管高效精准施工方法，与实施例1相比，区别仅在于：

水泥砂浆的制备方法如下：

将100kg硅酸盐水泥、50kg氧氯化锆、460kg纳米碳酸钙和330kg水投入搅拌釜中，转速60r/min，搅拌10min，获得水泥砂浆。

实施例7

一种市政顶管高效精准施工方法，与实施例1相比，区别仅在于：

水泥砂浆的制备方法如下：

将100kg硅酸盐水泥、60kg氧氯化锆、500kg纳米碳酸钙和350kg水投入搅拌釜中，转速60r/min，搅拌10min，获得水泥砂浆。

对比例1

一种市政顶管高效精准施工方法，与实施例1相比，区别仅在于：

水泥砂浆的制备方法如下：

采用纳米碳酸钙等量代替氧氯化锆。

实验1

根据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的抗压强度试验检测检测实施例1、5、6、7及比较例1中制备的水泥砂浆所制备的试样的7d抗压强度(MPa)、28d抗压强度(MPa)。

实验2

根据GB/T29417-2012《水泥砂浆和混凝土干燥收缩开裂性能试验方法》检测实施例1、5、6、7及比较例1中制备的水泥砂浆所制备的试样的开裂指数。

实验3

根据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的抗折强度试验检测检测实施例1、5、6、7及比较例1中制备的水泥砂浆所制备的试样的7d抗折强度(MPa)。

实验4

根据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的抗水渗透试验检测实施例1、5、6、7及比较例1中制备的水泥砂浆所制备的试样的抗渗等级。

实验1-4的检测数据具体详见表2

表2

根据表2中比较例1与实施例1、5、6、7的数据相比可得，在水泥砂浆中加入氧氯化锆，有效降低水泥砂浆制成的混凝土试样的开裂指数，即使得制成的混凝土的抗开裂性能有所提高，并且加入氧氯化锆后，还能提高混凝土的抗折强度，即使得混凝土的抗折性能有所提高，加入氧氯化锆后，抗渗等级明显提高，即混凝土的抗渗能力明显增强，有效减少管道连接处出现渗漏的情况。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种市政顶管高效精准施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1），开挖施工井；

步骤2），顶入管段；

步骤3），朝管段内注入200-250℃的干燥气体，保持5-10min；

步骤4），开挖管段内土壤至管段顶入的端部，并将土壤运出管段外；

步骤5），顶入下一管段；

步骤6），重复步骤3）至步骤5）直至管段全部顶入；

步骤7），清扫管道内壁，在相邻管段连接处涂抹水泥砂浆以密封相邻管道的连接缝隙。

2.根据权利要求1所述的市政顶管高效精准施工方法，其特征在于：所述步骤3）中，朝管段内注入220-230℃的干燥气体。

3.根据权利要求2所述的市政顶管高效精准施工方法，其特征在于：所述步骤3）中，注入干燥气体保持8-9min。

4.根据权利要求1-3任一所述的市政顶管高效精准施工方法，其特征在于：所述干燥气体采用干燥的空气。

5.根据权利要求1所述的市政顶管高效精准施工方法，其特征在于：所述步骤3）中，注入干燥气体时，将管段靠近施工井的端部封闭，保持管段内干燥气体的气压为0.11Mpa-0.15Mpa。

6.根据权利要求5所述的市政顶管高效精准施工方法，其特征在于：所述步骤3）中，注入干燥气体时，将管段靠近施工井的端部封闭，保持管段内干燥气体的气压为0.12Mpa-0.13Mpa。

7.根据权利要求1所述的市政顶管高效精准施工方法，其特征在于：所述水泥砂浆包括以下质量份数的组分：

硅酸盐水泥100份；

氧氯化锆30-60份；

纳米碳酸钙400-500份；

水300-350份。

8.根据权利要求7所述的市政顶管高效精准施工方法，其特征在于：所述水泥砂浆包括以下质量份数的组分：

硅酸盐水泥100份；

氧氯化锆45-50份；

纳米碳酸钙450-460份；

水320-330份。

Images