CN112627840B - 顶管工程前置引导机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了顶管工程前置引导机构,混凝土管节的前端安装多个可对引导管节进行推动的千斤顶;引导管节的前端斜口内可拆卸设置有将斜口封堵的挡土支护结构;引导管节的周面上设有多个注浆口,注浆口通过管道与安装在混凝土管节内的注浆机连通。本发明在混凝土管节的前端增加小直径引导管节,利用千斤顶对引导管节的推进来辅助人工掏挖,在引导管节内设置挡土支护结构来阻止泥土向管内流淌;并在顶进过程中对下部土层进行注浆加固,实现对顶进管道的连续支托,对管道起到长期的保护作用;本发明能够增加顶管作业空间、改善作业面劳动条件、对减少水土流失及防止地面沉陷开裂起到重要作用,并能有效降低施工难度,大幅提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及市政工程施工技术领域,尤其是一种顶管工程前置引导机构。
背景技术
顶管技术是一项用于市政施工的非挖掘进式管道铺设施工技术,顶管技术通过主顶油缸及管道间中继间的推力,把工具管或挖掘机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起;其优点在于不影响周围环境或影响较小、施工场地小、噪音小。
目前顶管施工中对于无地下水情况下软弱土层、软土及硬土夹层的顶管前端开挖一般采用人工掏挖,人工顶管施工主要存在以下问题:1、人工在管前端掏挖土体的效率较低,顶进速度较慢不能满足施工要求;2、人工进行掏挖易发生大于管道直径较多的超挖现象,且容易对周围土体造成扰动,后期可能导致地面沉降;3、人工掏挖存在较大的安全隐患;4、人工顶管过程中容易出现管节下沉、垂头、软土向管内大量流动而导致地面开裂、塌陷等问题。
另外,对于软弱土层的顶管施工,在顶管工程中一般采用地表注浆的方式对底层进行加工,该方法存在以下缺陷:1、工程造价高、对材料和机械的要求较高高;2、道路、广场、河道下方等地方的实施难度大,对土层的破坏性较大;3、施工噪声大、易污染环境、易破坏地下管线;4、埋深较大时,地表加固地层可靠性较低,存在局部加固效果差而造成管节下沉,顶管容易失败。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种可提高顶管效率、成功率和安全性的顶管工程前置引导机构。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是:顶管工程前置引导机构,包括引导管节和混凝土管节,混凝土管节的前端安装多个可对引导管节进行推动的千斤顶;引导管节的前端开口为斜口,引导管节的前端斜口内可拆卸设置有将斜口封堵的挡土支护结构;引导管节的周面上设有多个注浆口,注浆口通过管道与安装在混凝土管节内的注浆机连通。
进一步的是:所述挡土支护结构包括至少两个可拆卸固定在引导管节斜口内的挡土板,挡土板顺着引导管节的斜口间隔分布且高度依次降低。
进一步的是:相邻挡土板中,前一个挡土板的下底部与后一个挡土板的上顶部相齐平。
进一步的是:所述引导管节斜口的内表面两侧固定有连接支座,挡土板的两端设有连接孔,挡土板通过螺栓与连接支座可拆卸连接。
进一步的是:所述连接孔为竖直设置在挡土板两端的长圆孔。
进一步的是:还包括水平设置在相邻挡土板之间的挡土盖板,所述挡土盖板前端与上一个挡土板的底部相贴靠,挡土盖板的后端与下一个挡土板的顶部卡扣连接。
进一步的是:所述挡土盖板与挡土板相连接的一端固定有至少一个卡扣,挡土板的顶部设有与卡扣一一对应的卡扣孔;挡土盖板与挡土板连接时,卡扣插入对应的卡扣孔中。
进一步的是:还包括固定在引导管节斜口内的固定背板,固定背板与挡土板一一对应,固定背板为“L”型长条板,固定背板与挡土板可拆卸连接;连接支座和固定背板从前后两侧将相对应的挡土板夹紧。
进一步的是:所述引导管节的后端设有多个朝向引导管节前端内凹的千斤顶承力板,千斤顶承力板与千斤顶一一对应。
进一步的是:所述千斤顶承力板沿引导管节后端的圆周均匀分布。
本发明的有益效果是:本发明在顶管工程所采用混凝土管节的前端增加前置的小直径引导管节,利用千斤顶对引导管节的推进来辅助人工掏挖,在引导管节内设置挡土支护结构来阻止泥土向管内流淌;并在顶进过程中对下部土层进行注浆加固,实现对顶进管道的连续支托,对管道起到长期的保护作用;本发明能够增加顶管作业空间、改善作业面劳动条件、对减少水土流失及防止地面沉陷开裂起到重要作用,并能有效降低施工难度,大幅提高工作效率。
附图说明
图1为本发明的结构剖视图;
图2为引导管节的前视图;
图3为引导管节的后视图;
图4为挡土板和固定背板的装配结构图;
图5为挡土盖板的结构示意图;
图中标记为:100-引导管节、110-注浆口、120-千斤顶承力板、200-混凝土管节、210-千斤顶、220-注浆机、310-挡土板、311-连接孔、312-卡扣孔、320-连接支座、330-挡土盖板、331-卡扣、340-固定背板。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
如图1所示,本发明所公开的顶管工程前置引导机构由引导管节100和混凝土管节200组成,引导管节100和混凝土管节200之间设置了多个千斤顶210,通过千斤顶210对引导管节100进行推动以使引导管节100向前顶进。本发明所采用的引导管节100为长度2.4m左右的钢管,引导管节100的壁厚为10mm,若增大引导管节100的内径,则对应的需增大引导管节100的壁厚,引导管节100的壁厚比传统的混凝土管减小约100mm,其切削能力提高了数倍,引导管节100的前端顶进阻力减小一半以上;并且引导管节100的重量比同直径的混凝土管减少了60%以上,能够显著降低管道垂头的概率。引导管节100的前端开口设为斜口,斜口可提高引导管节100的顶进能力;并在斜口内增加挡土支护结构,通过设置挡土支护结构对顶进过程中的泥土进行阻挡,以防止泥土流入引导管节100内部;利用千斤顶210所推进的引导管节100在人工掏挖之前对土层进行顶进,增加人工掏挖的操作空间;在引导管节100的周面上设有多个注浆口110,注浆口110通过注浆管道与安装在混凝土管节200内的注浆机220连通,工人可在引导管节100内进行挖土、注浆工作,在顶管的顶进过程中能够对下部土层进行注浆加固,实现对顶进管道的连续支托,对管道起到长期的保护作用。引导管节100的节内空间增加、切削能力提高,顶进阻力降低,能有效提高施工效率;特别在流沙土质、淤泥土质的施工中能利用千斤顶210对引导管节100的前端施加被动土压力,对减少水土流失,防止地面沉陷开裂起重要作用,并能有效降低施工难度,大幅提高工作效率。
如图1和图2所述,本发明在引导管节100前端斜口内设置的挡土支护结构包括至少两个挡土板310,挡土板310顺着引导管节100的斜口间隔分布且高度依次降低,使挡土支护结构形成阶梯状结构,挡土板310的数量根据实际施工需要进行选择,挡土板310的安装数量根据土质的流动性来确定;若土质的流动性较强,则挡土板310的数量应保证在竖直方向上将引导管节100的前端斜口完全遮挡,因此相邻挡土板310在竖直面上的投影因不存在间隙,前一个挡土板310的下底部与后一个挡土板310的上顶部相齐平。本发明通过连接支座320来固定挡土板310,如图1、图2和图4所示,在引导管节100斜口的内表面两侧固定有连接支座320,挡土板310的两端设有连接孔311,挡土板310通过螺栓与连接支座320可拆卸连接。挡土板310安装在连接支座320的背面,利用螺栓将挡土板310的两端压紧在对应的两个连接支座320上。挡土板310上所采用的连接孔311为长圆孔,两个长圆孔竖直设置在挡土板310的两端,在施工过程中工人可通过长圆孔来调节挡土板310的固定高度,以调节人工挖土的可操作性和挡土效率。
顶管工程中所应对的土质种类多样,对于流动性较弱的土质,只安装挡土板310即可应对,若遇到流沙土、淤泥土这些流动性较强的土质时,则需要增加挡土盖板330来封堵挡土板310之间水平空间。如图1所示,挡土盖板330水平设置在相邻两个挡土板310之间,挡土盖板330的前端与上一个挡土板310的底部相贴靠,挡土盖板330的后端与下一个挡土板310的顶部卡扣连接,连续安装的挡土板310和挡土盖板330组成斜向的台阶结构。本发明中挡土盖板330与挡土板310采用卡扣连接的方式进行连接,如图5所示,在挡土盖板330与挡土板310卡扣连接的一端固定有卡扣331,卡扣331为垂直折弯的卡勾结构;在挡土板310的顶部固定有与卡扣331一一对应的卡扣孔312,卡扣孔312上边到挡土板310上沿之间的距离等于卡扣331的卡勾宽度。挡土盖板330与挡土板310连接时,卡扣331插入对应的卡扣孔312中,通过卡扣331与卡扣孔312配合的限位作用保证挡土盖板330维持水平状态。
另外,本发明中还增加了固定背板340来提高挡土板310的稳定性和强度,如图1、图2和图4所示,固定背板340为截面为“L”型的长条板,固定背板340与挡土板310一一对应,固定背板340的两端开设与挡土板310上连接孔311相对应的通孔,通过连接挡土板310和连接支座320的螺栓即可将固定背板340固定在挡土板310的背面,连接支座320和固定背板340从前后两侧将相对应的挡土板310夹紧。
如图1和图3所示,在引导管节100的后端设有多个朝向引导管节100前端内凹的千斤顶承力板120,千斤顶承力板120与千斤顶210一一对应,千斤顶承力板120沿引导管节100后端的圆周均匀分布;利用千斤顶210对对应的千斤顶承力板120施压推力以推动引导管节100向前顶进。并且通过千斤顶210能够调节引导管节100的顶进合力方向,为本发明带来纠偏的效果,能够提高顶管的效率和成功率。
在采用本发明所述的顶管工程前置引导机构进行施工时,按照以下步骤进行施工:
步骤一、采用长度为2.4m作用的钢管作为前置的引导管节100,在引导管节100的前端斜口内焊接连接支座320,用螺栓将挡土板310和固定背板340固定在连接支座320上,对土方形成支护作用以减小土方流动;在引导管节100的中段周面上钻注浆口110,注浆口110呈梅花形错开布置,通过注浆管道将注浆口110与混凝土管节200中的注浆机220连接,向下方涂层注浆进行加固。注浆材料采用速凝剂或细水泥浆,管节进尺300mm左右即注浆依次,注浆的配合比和凝结时间经试验确定,终凝时间不大于10分钟;若土质情况特别差时,注浆完毕后立即打入木桩以增加对管节的承托力,预防管节下沉、垂头;
步骤二、工人调节挡土板310的安装高度来调节人工挖土的可操作性和挡土效率,当遇到流沙土、淤泥土等流动性较大的土质时,将挡土盖板330安装在挡土板310上,通过挡土盖板330来挡住流动土,减小地面沉降以确保开挖工作面能顺利顶进;在顶进长度较长,土质情况为沙类、粘土类等与管节摩擦力较大的土层内顶进时,利用引导管节100周面顶部和下部两侧的注浆口110注入膨润土泥浆,以改善土质、减小顶进摩擦力,顶管完成后用水泥进行泥浆置换;注浆完成、管节下部加固土体终凝后向前缓慢顶进时拆除挡土盖板330,人工清除流出的土方,管节前进300mm后重新安装好挡土盖板330进行注浆工作,使管节慢速前进;
步骤三、顶管施工结后,拆除挡土板310、千斤顶210和注浆机220,分类进行运输存放。
Claims (8)
1.顶管工程前置引导机构,其特征在于:包括引导管节(100)和混凝土管节(200),混凝土管节(200)的前端安装多个可对引导管节(100)进行推动的千斤顶(210);引导管节(100)的前端开口为斜口,引导管节(100)的前端斜口内可拆卸设置有将斜口封堵的挡土支护结构;引导管节(100)的周面上设有多个注浆口(110),注浆口(110)通过管道与安装在混凝土管节(200)内的注浆机(220)连通;所述挡土支护结构包括至少两个可拆卸固定在引导管节(100)斜口内的挡土板(310),挡土板(310)顺着引导管节(100)的斜口间隔分布且高度依次降低;还包括水平设置在相邻挡土板(310)之间的挡土盖板(330),所述挡土盖板(330)前端与上一个挡土板(310)的底部相贴靠,挡土盖板(330)的后端与下一个挡土板(310)的顶部卡扣连接。
2.如权利要求1所述的顶管工程前置引导机构,其特征在于:相邻挡土板(310)中,前一个挡土板(310)的下底部与后一个挡土板(310)的上顶部相齐平。
3.如权利要求1所述的顶管工程前置引导机构,其特征在于:所述引导管节(100)斜口的内表面两侧固定有连接支座(320),挡土板(310)的两端设有连接孔(311),挡土板(310)通过螺栓与连接支座(320)可拆卸连接。
4.如权利要求3所述的顶管工程前置引导机构,其特征在于:所述连接孔(311)为竖直设置在挡土板(310)两端的长圆孔。
5.如权利要求1所述的顶管工程前置引导机构,其特征在于:所述挡土盖板(330)与挡土板(310)相连接的一端固定有至少一个卡扣(331),挡土板(310)的顶部设有与卡扣(331)一一对应的卡扣孔(312);挡土盖板(330)与挡土板(310)连接时,卡扣(331)插入对应的卡扣孔(312)中。
6.如权利要求3所述的顶管工程前置引导机构,其特征在于:还包括固定在引导管节(100)斜口内的固定背板(340),固定背板(340)与挡土板(310)一一对应,固定背板(340)为“L”型长条板,固定背板(340)与挡土板(310)可拆卸连接;连接支座(320)和固定背板(340)从前后两侧将相对应的挡土板(310)夹紧。
7.如权利要求1所述的顶管工程前置引导机构,其特征在于:所述引导管节(100)的后端设有多个朝向引导管节(100)前端内凹的千斤顶承力板(120),千斤顶承力板(120)与千斤顶(210)一一对应。
8.如权利要求7所述的顶管工程前置引导机构,其特征在于:所述千斤顶承力板(120)沿引导管节(100)后端的圆周均匀分布。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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