CN113431597B - 超大直径圆形钢筋混凝土管土压平衡顶管施工工法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及顶管的技术领域，尤其是涉及超大直径圆形钢筋混凝土管土压平衡顶管施工工法，包括以下步骤：在地面上竖向向下开挖工作井；导轨铺设到工作井内；顶管机头吊装到工作井内并安装到导轨上；顶进件吊装到工作井内并安装；顶管吊装到工作井内并与顶管机头连接；启动顶进件，将顶管和顶管机头顶进；顶管中泥土清理；顶管和顶管机头出洞；顶管管缝处理。本申请具有减少顶管和顶管机头在被顶进的过程中，顶管和顶管机头容易发生倾斜的情况的出现，进而提升施工质量的效果。

Description

超大直径圆形钢筋混凝土管土压平衡顶管施工工法

技术领域

本申请涉及顶管的技术领域，尤其是涉及超大直径圆形钢筋混凝土管土压平衡顶管施工工法。

背景技术

目前随着我国城市化规模不断扩大，城市需要修建大量的隧道，而隧道的修建工程通常采用的是非明挖工艺，其中土压平衡顶管施工方法是非明挖工艺的一种，土压平衡顶管一般适用于管径D1500-3600mm的管道施工，由于土压平衡顶管顶距长、不需降水、能很好控制地面隆沉、施工安全等特点，因此像穿越重要公路、铁路、建筑物等特殊工程地段、穿越砂层、粉质粘土等特殊地质构造地段应用土压平衡顶管施工方法，可达到良好的效果。

现有的土压平衡顶管施工工法通常是先在地面上开挖工作井，将油缸、顶管和顶管机头运输到工作井内，通过油缸对顶管进行推动，进行施工作业。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有顶管和顶管机头在被顶进的过程中，顶管和顶管机头容易发生倾斜，导致施工质量较差的缺陷。

发明内容

为了减少顶管和顶管机头在被顶进的过程中，顶管和顶管机头容易发生倾斜的情况的出现，进而提升施工质量，本申请提供超大直径圆形钢筋混凝土管土压平衡顶管施工工法。

第一方面，本申请提供的超大直径圆形钢筋混凝土管土压平衡顶管施工工法采用如下的技术方案：

超大直径圆形钢筋混凝土管土压平衡顶管施工工法，包括以下步骤：在地面上竖向向下开挖工作井；导轨铺设到工作井内；顶管机头吊装到工作井内并安装到导轨上；顶进件吊装到工作井内并安装；顶管吊装到工作井内并与顶管机头连接；启动顶进件，将顶管和顶管机头顶进；顶管中泥土清理；顶管和顶管机头出洞；顶管管缝处理。

通过采用上述技术方案，在工作井内铺设导轨，通过导轨对顶管机头和顶管进行支撑并限位处理，减少顶管和顶管机头在被顶进的过程中，顶管和顶管机头容易发生倾斜的情况的出现，进而提升施工质量。

可选的：工作井开挖完成后，将钢筋绑扎安装到工作井的井壁，在钢筋绑扎内浇筑混凝土。

通过采用上述技术方案，能够对工作井进行加固处理，使工作井的侧壁更加稳固。

可选的：工作井支护完成后，在工作井的底部安装底板，并在底板的四周设置集水坑。

通过采用上述技术方案，在工作井的底部设置底板，能够对工作井的底部进行加固并整平，同时通过集水坑的设置，能够方便将工作井内的雨水进行收集，减少停留至工作井施工空间内，对工作井造成损坏的情况的出现。

可选的：导轨铺设安装完成后将后靠板安装到工作井内远离顶管机头一侧的井壁上，并在工作井和后靠板之间浇筑混凝土。

通过采用上述技术方案，通过后靠板的设置，将顶进件和后靠板之间进行固定安装，使顶进件的安装更加稳定。

可选的：顶进件安装完成后，将顶铁吊装到工作井内，并使顶铁安装到顶进件和顶管之间。

通过采用上述技术方案，通过顶铁的设置，使顶进件在运动时，能够带动顶铁运动，进而带动顶管进行运动，减少顶进件对顶管造成损坏的情况的出现。

可选的：顶管吊装到工作井内之前，在顶管的外周面上涂抹润滑浆。

通过采用上述技术方案，通过在顶管上涂抹润滑浆，能够使顶管与土壤之间的摩擦力较小，进而使顶管的顶进更加高效。

第二方面，一种超大直径圆形钢筋混凝土管土压平衡顶管施工装置，其包括如下：

包括施工装置本体，所述施工装置本体包括用于掘土顶进的掘土机构、用于将土进行输送的输送机构和用于将土进行运送的运送机构，所述输送机构设置于顶管机头内，所述掘土机构设置于输送机构上，所述运送机构设置于顶管内。

通过采用上述技术方案，顶管机头在顶进过程中，带动掘土机构同时运动，对顶管内的土进行松散，并通过输送机构将土输送到运送机构处，通过运送机构将土运动到顶管的外部，方便工作人员将土进行收集，省时省力。

可选的：所述输送机构包括设置于顶管机头内的外壳、转动配合于外壳内的螺旋叶和用于带动螺旋叶转动的驱动组件，所述驱动组件设置于外壳上，且驱动组件与螺旋叶相连接。

通过采用上述技术方案，启动驱动组件，能够带动螺旋叶转动，将外壳内的土进行输送，操作便捷。

可选的：所述掘土机构包括设置于驱动组件上的转动架、设置于外壳上的支撑板和设置于转动架上的掘土叶片，所述驱动组件用于驱动转动架转动。

通过采用上述技术方案，驱动组件转动时，能够带动转动架转动，进而带动掘土叶片转动，对顶管机头内的土进行松散，使土的收集更加高效、方便。

可选的：所述运送机构包括滑动配合于顶管内的运送小车和用于驱动运送小车在顶管内滑动的滑动组件，所述滑动组件设置于运送小车上。

通过采用上述技术方案，外壳内的土进入运送小车内后，启动滑动组件，带动运送小车沿着顶管的长度方向上滑动，将顶管内的土进行运送，顶管内的土的运送更加方便。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过在工作井内铺设导轨，通过导轨对顶管机头和顶管进行支撑并限位处理，减少顶管和顶管机头在被顶进的过程中，顶管和顶管机头容易发生倾斜的情况的出现，进而提升施工质量；

2.通过在顶管机头内设置施工装置本体，顶管机头在顶进过程中，带动掘土机构同时运动，对顶管内的土进行松散，并通过输送机构将土输送到运送机构处，通过运送机构将土运动到顶管的外部，方便工作人员将土进行收集，省时省力。

附图说明

图1是本申请的整体结构示意图；

图2是示出掘土机构和输送机构的连接关系的局部剖视图；

图3是图2中A处的局部放大图；

图4是示出运送机构和滑轨的连接关系的局部剖视图；

图5是图4中B处的局部放大图；

图6是图4中C处的局部放大图。

附图标记：1、工作井；2、导轨；3、顶管机头；4、顶进件；5、顶管；6、后靠板；7、顶铁；71、U型板；72、环形板；8、施工装置本体；9、掘土机构；91、转动架；92、支撑板；93、掘土叶片；10、输送机构；101、外壳；102、螺旋叶；103、驱动组件；104、驱动件；105、蜗杆一；106、蜗轮一；107、转动杆；108、支撑腿；109、卸土斗；11、运送机构；111、运送小车；112、滑动组件；113、驱动器；114、蜗杆二；115、蜗轮二；116、旋转杆；12、滑轨；13、限位装置；131、限位板；132、收纳槽；133、折叠板；134、固定板；135、固定螺栓；14、连接杆；15、连接螺栓。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开超大直径圆形钢筋混凝土管土压平衡顶管施工工法。参照图1和图2，超大直径圆形钢筋混凝土管土压平衡顶管施工工法，在地面上竖向向下开挖工作井1，工作井1为矩形结构，工作井1开挖完成后，将钢筋绑扎安装到工作井1的井壁，接着在钢筋绑扎内浇筑混凝土，待施工侧壁处不浇筑混凝土，对工作井1的侧壁进行支撑。工作井1支护完成后，在工作井1的底部安装底板，底板为水平的矩形板，并在底板的四个边角处竖直向下开挖集水坑，随后将导轨2铺设到工作井1内，导轨2水平设置；顶管机头3吊装到工作井1内并安装到导轨2上，顶管机头3为水平的中空圆柱结构，导轨2上设置有用于对顶管机头3进行导向的两个导向斜面，两个导向斜面沿着工作井1的宽度方向上间隔设置，且两个导向斜面向相互远离的方向上倾斜向上设置，顶管机头3的外周面抵接于导向斜面上；顶进件4吊装到工作井1内并安装，顶进件4可直接采用油缸构成，顶管机头3为水平的中空圆柱结构；顶管5吊装到工作井1内并与顶管机头3连接，顶管5为水平的中空圆柱结构；需要进行施工时，启动顶进件4，顶进件4的活塞杆伸出，带动顶管5和顶管机头3向远离顶进件4的缸体的方向上顶进，进行施工作业。

参照图1和图2，将导轨2固定铺设安装在底板的底部后，将后靠板6安装到工作井1内远离顶管机头3一侧的井壁上，后靠板6为竖直的矩形板，接着在后靠板6上涂抹混凝土后，将后靠板6与工作井1进行固定。

参照图1和图2，将顶进件4的缸体和后靠板6固定安装完成后，将顶铁7吊装到工作井1内，顶铁7包括U型板71和环形板72，U型板71为竖直的“U”字型结构，U型板71与顶进件4的活塞杆抵接，环形板72为竖直的环形结构，将环形板72的一侧抵接在U型板71上，另一侧抵接于顶管5上。

参照图1和图2，顶管5吊装到工作井1内之前，在顶管5的外周面上均匀涂抹润滑浆，使顶管5在顶进时，与地面的摩擦力更小。顶管5在顶进过程中，在环形板72和顶管机头3之间依次放入多个顶管5，通过顶进件4对多个顶管5推动，插入地面内。顶管5在地面顶进过程中，将顶管5中泥土清理；施工完成后，顶管5和顶管机头3出洞，将顶管机头3进行收取，对顶管机头3进行重复使用；随后将顶管5管缝进行处理，完成对顶管5的施工作业。

本申请实施例超大直径圆形钢筋混凝土管土压平衡顶管施工工法的实施原理为：先在地面上开挖工作井1，并将导轨2安装到工作井1内，将后靠板6安装在工作井1的侧壁，然后将顶管机头3吊装到工作井1内，并对顶管机头3的位置进行调整，随后将顶进件4进行安装，并将顶铁7安装，随后在顶管5上涂抹润滑浆，将顶管5吊装到工作井1内，然后启动顶进件4，对顶管5进行顶进，顶管5顶进过程中，将顶管5内的土进行输送，施工完成后顶管5和顶管机头3出洞，并将顶管5管缝进行处理，完成对顶管5的施工。

请参照图2和图3，本申请还提供了一种超大直径圆形钢筋混凝土管土压平衡顶管施工装置，如图所示，具体的，包括如下：包括施工装置本体8，施工装置本体8包括用于掘土顶进的掘土机构9、用于将土进行输送的输送机构10和用于将土进行运送的运送机构11，输送机构10设置于顶管机头3内，顶管机头3内固定设置有滑轨12，滑轨12水平设置，结合图4，滑轨12由水平方向上两个间隔设置的凹字形板构成，顶管机头3的内壁上固定设置有安装板，安装板为水平的矩形板，两个凹字形板之间固定设置有多个连接杆14，连接杆14为水平的矩形杆，且连接杆14与安装板垂直设置。连接杆14内穿设有连接螺栓15，连接螺栓15与安装板螺纹配合，将连接螺栓15旋入连接杆14内，使滑轨12固定安装在顶管机头3内。

参照图4和图5，输送机构10包括设置于顶管机头3内的外壳101、转动配合于外壳101内的螺旋叶102和用于带动螺旋叶102转动的驱动组件103，外壳101由水平的中空圆柱状管和焊接在中空圆柱状管一端的喇叭状罩构成，驱动组件103固定设置于外壳101上，结合图3，驱动组件103包括固定安装于外壳101上的驱动件104、安装于驱动件104输出轴上的蜗杆一105和啮合于蜗杆一105上的蜗轮一106，驱动件104可直接采用电动机，驱动件104和蜗杆一105竖直设置，蜗轮一106竖直设置，蜗轮一106内固定穿设有转动杆107，转动杆107为水平的圆柱杆，外壳101对转动杆107转动支撑，螺旋叶102为外壳101长度方向上的螺旋状板，螺旋叶101的中心位置处固定设置有水平的转轴，转动杆107与螺旋叶102的转轴同轴固定。

参照图3和图4，掘土机构9固定设置于转动杆107上，掘土机构9包括固定设置于转动杆107上的转动架91、固定设置于外壳101上的支撑板92和固定设置于转动架91上的掘土叶片93，结合图2，转动架91为“人”字型架，支撑板92为水平的矩形板，支撑板92对转动杆107转动支撑。掘土叶片93为水平设置的螺旋状结构，掘土叶片93内固定穿设有安装杆，安装杆与转动架91固定。外壳101远离顶管机头3的一端固定设置有卸土斗109，卸土斗109向远离转动杆107的方向上倾斜向下设置。

参照图3和图4，顶管5顶进过程中，带动掘土机构9和输送机构10进行顶进，启动驱动件104，带动蜗杆一105、蜗轮一106、转动杆107和转动架91转动，通过掘土叶片93使土松散，同时带动螺旋叶102转动，将土向靠近顶进件4处输送。

参照图2和图4，运送机构11设置于顶管5内，运送机构11包括滑动配合于滑轨12内的运送小车111和用于驱动运送小车111在顶管5内滑动的滑动组件112，运送小车111由矩形箱和转动配合于矩形箱上的车轮构成，滑动组件112固定设置于运送小车111上。结合图6，滑动组件112包括固定安装于运送小车111上的驱动器113、安装于驱动器113输出轴的蜗杆二114和啮合于蜗杆二114上的蜗轮二115，驱动器113可直接采用电动机，驱动器113和蜗杆二114均水平设置，蜗轮二115竖直设置，蜗轮二115内固定穿设有旋转杆116，旋转杆116为水平的圆柱杆，旋转杆116转动连接于运送小车111的矩形箱上，同时旋转杆116与车轮固定焊接。

参照图2和图4，螺旋叶102将土经过卸土斗109处后，土进入运送小车111内，结合图6，接着启动驱动器113，带动蜗杆二114、蜗轮二115和旋转杆116转动，带动运送小车111在滑轨12内滑动，将土输送出顶管5内。

参照图4和图5，为了方便使输送机构10与顶管机头3之间拆卸后运输更加便捷，在外壳101上固定设置有固定设置有支撑腿108，支撑腿108沿着滑轨12的长度方向上间隔设置有两个，支撑腿108沿着滑轨12的宽度方向上均间隔设置有两个，支撑腿108共设置有四个，支撑腿108的底端转动配合有与滑轨12滑动配合的轮子。滑轨12上设置有限位装置13，限位装置13包括固定设置于滑轨12上的限位板131，限位板131为竖直的“T”字型板，限位板131位于滑轨12远离运送小车111的一端，滑轨12上供轮子行走的位置处开设有收纳槽132，收纳槽132为水平的矩形槽，收纳槽132内转动配合有折叠板133，折叠板133为矩形板，折叠板133的底端与收纳槽132转动配合。滑轨12宽度方向的侧面上固定设置有固定板134，固定板134为竖直的矩形板，固定板134内穿设有固定螺栓135，固定螺栓135与折叠板133螺纹配合。

参照图4和图5，需要对支撑腿108进行限位处理时，将外壳101推动，使外壳101运动到限位板131处，接着将折叠板133从收纳槽132内转出，并转动到竖直位置处，接着旋动固定螺栓135，通过固定螺栓135将折叠板133进行限位处理，实现对支撑腿108的限位处理。

本申请实施例超大直径圆形钢筋混凝土管土压平衡顶管施工装置的实施原理为：顶管5在顶进过程中，启动掘土机构9和输送机构10，将土松散后进行输送，土被螺旋叶102输送到运送小车111内，接着启动滑动组件112，带动运送小车111在滑轨12内滑动，将土从顶管5和顶管机头3内进行清理。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.超大直径圆形钢筋混凝土管土压平衡顶管施工工法，其特征在于，包括以下步骤：在地面上竖向向下开挖工作井（1）；导轨（2）铺设到工作井（1）内；顶管机头（3）吊装到工作井（1）内并安装到导轨（2）上；顶进件（4）吊装到工作井（1）内并安装；顶管（5）吊装到工作井（1）内并与顶管机头（3）连接；启动顶进件（4），将顶管（5）和顶管机头（3）顶进；顶管（5）中泥土清理；顶管（5）和顶管机头（3）出洞；顶管（5）管缝处理；

工作井（1）支护完成后，在工作井（1）的底部安装底板，并在底板的四周设置集水坑；

导轨（2）铺设安装完成后将后靠板（6）安装到工作井（1）内远离顶管机头（3）一侧的井壁上，并在工作井（1）和后靠板（6）之间浇筑混凝土；

其中，还包括施工装置本体（8），所述施工装置本体（8）包括用于掘土顶进的掘土机构（9）、用于将土进行输送的输送机构（10）和用于将土进行运送的运送机构（11），所述输送机构（10）设置于顶管机头（3）内，所述掘土机构（9）设置于输送机构（10）上，所述运送机构（11）设置于顶管（5）内；

输送机构（10）包括设置于顶管机头（3）内的外壳（101）、转动配合于外壳（101）内的螺旋叶（102）和用于带动螺旋叶（102）转动的驱动组件（103），外壳（101）由水平的中空圆柱状管和焊接在中空圆柱状管一端的喇叭状罩构成，驱动组件（103）固定设置于外壳（101）上，驱动组件（103）包括固定安装于外壳（101）上的驱动件（104）、安装于驱动件（104）输出轴上的蜗杆一（105）和啮合于蜗杆一（105）上的蜗轮一（106），驱动件（104）和蜗杆一（105）竖直设置，蜗轮一（106）竖直设置，蜗轮一（106）内固定穿设有转动杆（107），转动杆（107）为水平的圆柱杆，外壳（101）对转动杆（107）转动支撑，螺旋叶（102）为外壳（101）长度方向上的螺旋状板，螺旋叶（102）的中心位置处固定设置有水平的转轴，转动杆（107）与螺旋叶（102）的转轴同轴固定；

掘土机构（9）固定设置于转动杆（107）上，掘土机构（9）包括固定设置于转动杆（107）上的转动架（91）、固定设置于外壳（101）上的支撑板（92）和固定设置于转动架（91）上的掘土叶片（93），转动架（91）为“人”字型架，支撑板（92）为水平的矩形板，支撑板（92）对转动杆（107）转动支撑；掘土叶片（93）为水平设置的螺旋状结构，掘土叶片（93）内固定穿设有安装杆，安装杆与转动架（91）固定；

掘土叶片（93）位于转动架（91）的边缘位置。

2.根据权利要求1所述的超大直径圆形钢筋混凝土管土压平衡顶管施工工法，其特征在于：工作井（1）开挖完成后，将钢筋绑扎安装到工作井（1）的井壁，在钢筋绑扎内浇筑混凝土。

3.根据权利要求1所述的超大直径圆形钢筋混凝土管土压平衡顶管施工工法，其特征在于：顶进件（4）安装完成后，将顶铁（7）吊装到工作井（1）内，并使顶铁（7）安装到顶进件（4）和顶管（5）之间。

4.根据权利要求1所述的超大直径圆形钢筋混凝土管土压平衡顶管施工工法，其特征在于：顶管（5）吊装到工作井（1）内之前，在顶管（5）的外周面上涂抹润滑浆。

5.根据权利要求1所述的超大直径圆形钢筋混凝土管土压平衡顶管施工工法，其特征在于：所述运送机构（11）包括滑动配合于顶管（5）内的运送小车（111）和用于驱动运送小车（111）在顶管（5）内滑动的滑动组件（112），所述滑动组件（112）设置于运送小车（111）上。