CN113622961A - 一种长输热网蒸汽管大管径长距离顶管施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种长输热网蒸汽管大管径长距离顶管施工方法，包括如下步骤：采用逆作法制作工作井；在工作井的井底和井外分别安装施工设备，施工设备包括泥浆设备、顶管掘进设备和注浆设备；通过顶管掘进设备中的掘进机头进行掘进施工，掘进过程中通过泥浆设备进行抽浆作业；将钢筋混凝土管节与工作管节拼装得到的完整管节下放至工作井底的导轨上；通过顶管掘进设备中的千斤顶进行顶管施工，顶进过程中通过纠偏装置进行纠偏作业；通过注浆设备进行顶管注浆作业。本发明能够减少工程量，降低综合成本，缩短建设周期，充分保证了市政道路整体质量，减少了噪音和粉尘污染，更加有利于维护城市环境，减少对人们工作及生活的影响。
Description
技术领域
本发明属于蒸汽管道施工技术领域，具体涉及一种长输热网蒸汽管大管径长距离顶管施工方法。
背景技术
热网蒸汽管道顶管施工作为一种非开挖施工技术，最大的优点就是施工时不需要大量开挖工作面，避免了直接对建筑物、交通、通讯等造成不良影响。然而随着热网蒸汽管道顶管施工技术的普及应用，产生的系列不良影响也逐渐显现出来，不仅包括施工时造成的地表沉降，甚至塌陷以及地面空洞，而且包括开挖时引起的地层损失造成路面结构和地下管线遭受破坏，甚至由于技术上的不足造成工程项目投入运行后，由于管道蒸汽渗漏，造成周围土体流失掏空，造成事故。为了避免热网蒸汽管道顶管施工产生的这些不良影响，需要对顶管施工中的一些关键技术进行更深的研究，对顶管施工技术进行改进，保证顶管工程质量、安全及可靠性，从而促进顶管法在市政热力工程中的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种长输热网蒸汽管大管径长距离顶管施工方法，能够减少工程量，降低综合成本，缩短建设周期，充分保证了市政道路整体质量，减少了噪音和粉尘污染，更加有利于维护城市环境，减少对人们工作及生活的影响。
本发明是这样实现的：一种长输热网蒸汽管大管径长距离顶管施工方法，包括如下步骤：
采用逆作法制作工作井；
在工作井的井底和井外分别安装施工设备，施工设备包括泥浆设备、顶管掘进设备和注浆设备；
通过顶管掘进设备中的掘进机头进行掘进施工，掘进过程中通过泥浆设备进行抽浆作业；
将钢筋混凝土管节与工作管节拼装得到的完整管节下放至工作井底的导轨上；
通过顶管掘进设备中的千斤顶进行顶管施工，顶进过程中通过纠偏装置进行纠偏作业；
通过注浆设备进行顶管注浆作业。
进一步地，采用逆作法制作工作井包括：
在选定的区域进行土方开挖，开挖过程采用分段逐层方式依次形成若干井节；
在井节中进行绑扎钢筋作业；
绑扎钢筋完成后在井壁安装模板；
向模板和钢筋处浇筑混凝土；
浇筑完成后拆除当前井节中的模板并准备下一井节的开挖。
进一步地，在选定的区域进行土方开挖，开挖过程采用分段逐层方式依次形成若干井节包括：
通过普通挖机并配合人工挖土形成第一井节，然后通过长臂挖机挖出其余井节，井节的高度为1.7m。
进一步地，每浇筑一节井节的井壁，进行依次井中心位置及垂直度的校正。
进一步地，工作井的井底安装有洞口止水圈、导轨和后靠背，
泥浆设备包括沉淀池、泥水处理器、汇集槽、泥水搅拌器、高压泵、输水管、排泥泵、排泥管和泥水槽；沉淀池上方设置有泥水处理器，汇集槽上方设置有泥水搅拌器；高压泵与输水管连接，输水管另一端与安装在导轨上的掘进机头连接；排泥管通过泥水槽与掘进机头的排泥口连接，排泥管另一端与排泥泵连接，排泥泵通过另一条连接的排泥管与泥水处理器连接；高压泵向掘进机头内输清水，利用水压把泥浆压到泥水槽内，再通过排泥泵输送到汇集槽中；
顶管掘进设备包括掘进机头、千斤顶、主顶油泵和环形顶铁；千斤顶安装在导轨上，环形顶铁安装在千斤顶的顶出头上，主顶油泵与千斤顶的主顶油缸连接。
进一步地，将钢筋混凝土管节与工作管节拼装得到的完整管节下放至工作井底的导轨上包括：
在钢筋混凝土管节内安装垫板，工作管节设置在钢筋混凝土管节内并与垫板的表面胶结形成完整管节；
将完整管节吊起至离地一定距离，检查其拼装质量，确认无误后再继续起吊至预设高度；
将完整管节下放到工作井底部的导轨上。
进一步地，通过顶管掘进设备中的千斤顶进行顶管施工包括：
开始顶进时的启动顺序为：合上总电源开关，合上各分系统的电源开关，开启主顶油泵，启动刀盘，启动纠偏油泵站，启动泥浆设备，同时启动油泵站及输渣阀门，调整排泥泵和千斤顶的速度使其平衡，随时观测掘进机头顶进的姿态和趋势、随时将纠偏装置进行微调纠偏，以控制掘进机头方向。
暂停顶进时的停止顺序为：停止主顶系统的顶进，关闭润滑注浆系统，停止刀盘切削系统前的注浆，关闭纠偏装置，关闭刀盘切削系统，关闭高压泵和排泥泵；
顶进过程中通过纠偏装置进行纠偏作业包括：
对顶进过程实行24 小时全程监控，将激光经纬仪的光束射到掘进机头中心的光靶上，利用光靶把掘进机头的位置偏移状况传输至机头控制室，在控制室内控制纠偏装置工作，顶管顶出后利用电子经纬仪建立中转站。
进一步地，通过注浆设备进行顶管注浆作业包括：
减阻注浆作业，包括掘进机头同步注浆和工作管节补浆；掘进机头后方3 根钢筋混凝土管节上布置有压浆孔，其后每隔一节的工作管节里有压浆孔，压浆孔通过压浆软管连接压浆总管，压浆总管与注浆设备相连；
置换注浆作业，包括顶管施工完成后，采用水泥浆置换完整管节外侧触变泥浆，注浆必须连续进行，浆体必须经过高速搅拌机搅拌均匀后，才能开始压注，并应在注浆过程中不停顿地缓慢搅拌，浆体在泵送前应经过筛网过滤；根据管道预留注浆孔的位置，布设注浆支管，每个注浆口支管均设一控制闸阀；管道布设完成后开始注浆；采用与预留注浆孔配套的丝堵封堵注浆孔。
进一步地，导轨延伸5~10m，掘进机头与前 3 节工作管节刚性连接，形成整体。
本发明带来的有益效果是：本发明中的工作井制作采用逆作法施工，对作业要求空间低，可适用于空间狭小条件；对道路、建（构）筑物，地下管线等周边环境影响小；工期较短；其次顶管施工将首个中继间前置于掘进机头之后，可及时单独为顶管机头提供顶力提高了顶管的可靠性；采用了加强注浆的施工工艺，更好的保证了顶管施工的注浆效果。
附图说明
图1是本发明中工作井逆作法施工立面图；
图2是本发明中顶管施工工艺流程图；
图3是本发明中顶管工作井布置图；
图4是本发明中泥浆设备结构示意图；
图5是本发明中导轨结构示意图；
图6是本发明中环形顶铁结构示意图；
图7是本发明中钢筋混凝土管节安装示意图；
图8是本发明中钢筋混凝土管节安装左视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至8所述，一种长输热网蒸汽管大管径长距离顶管施工方法，包括如下步骤：
a、采用逆作法制作工作井。具体包括：
1在选定的区域进行土方开挖，开挖过程采用分段逐层方式依次形成若干井节。井口安装护栏4。
2在井节中进行绑扎钢筋作业。钢筋的表面应洁净，使用前将表面油渍、鳞锈等清理干净；钢筋应平直，无局部弯折，成盘的钢筋均应调直；钢筋接头应互相错；现场钢筋绑扎时，其交叉点应用21＃铁丝绑扎结实。
3绑扎钢筋完成后在井壁安装模板。墙板模由侧板、立档、横档、斜撑，等组成，模板拼装拼装完成后，井内架设钢管支撑，将模板固定。钢管支撑必须牢固，不得有位移。
4向模板和钢筋处浇筑混凝土；模板和钢筋支架工序完成后，采用泵送商品混凝土；泵送混凝土可将输送管的软管直接放入浇筑段，保证混凝土不离析；混凝土振捣采用插入式振捣器振捣，振捣棒插入时应避开钢筋，防止混凝土振捣不匀和振捣过密而产生混凝土离析现象的发生。
5浇筑完成后拆除当前井节中的模板并准备下一井节的开挖。通过普通挖机并配合人工挖土形成第一井节，然后通过长臂挖机挖出其余井节。完成第一节后，从第二节开始，井壁土方应分段逐层开挖。即挖好每一节土后接着浇筑下一节混凝土井壁；一般土层中每节高度为1.7m，在不利地质区段每节高度适当减小。每浇筑一节井节的井壁，进行依次井中心位置及垂直度的校正。
6模板拆除：浇注完后24h以上将模板拆除。
b、在工作井的井底和井外分别安装施工设备，施工设备包括泥浆设备、顶管掘进设备和注浆设备。具体包括：
1施工准备；在工作井四周架设防护围栏；为了防止周围泥水流入井内，将工作井的上边缘高出地面500mm以上，在井周边设置排水沟、集水坑，在集水坑中设置潜水泵。在进、出洞口20m范围内防止土体流失，保证进出洞口的安全和质量；开挖泥浆池，并做好安全围护。
2设备安装；
工作井的井底安装有洞口止水圈12、导轨13和后靠背17。后靠背一般采用型钢支撑混凝土填实方式，将原有洞口用砖砌体填实，外部树立钢筋网片及63 工字钢，然后支模板浇筑混凝土，使后靠背形成一体，为顶管提供坚实的后靠背。导轨13采用40×20方钢焊接而成，轨底和型钢焊接成一体，并用型钢支撑；导轨13的安装允许偏差为：轴线3mm，顶面高程为 0～+3mm，两轨间距为±2mm；安装后的轴线和标高误差控制在 2mm 以内。选用双层钢丝网加固橡胶止水钢板进行止水，提高止水效果；掘进机进出洞时准确测量顶管掘进机头10的位置，确保橡胶止水钢板与顶管掘进机头10中心轴线重合，避免顶管机进洞时地下水和泥砂涌入工作井内，另一方面也避免了顶进施工时减阻泥浆的流失，保证泥浆套的完整性。
泥浆设备包括沉淀池18、泥水处理器19、汇集槽20、泥水搅拌器21、高压泵22、输水管23、排泥泵24、排泥管25和泥水槽26；沉淀池18上方设置有泥水处理器19，汇集槽20上方设置有泥水搅拌器21；高压泵22与输水管23连接，输水管23另一端与安装在导轨13上的掘进机头10连接；排泥管25通过泥水槽26与掘进机头10的排泥口连接，排泥管25另一端与排泥泵24连接，排泥泵24通过另一条连接的排泥管25与泥水处理器19连接；高压泵22向掘进机头10内输清水，利用水压把泥浆压到泥水槽26内，再通过排泥泵24输送到汇集槽20中；
顶管掘进设备包括掘进机头10、千斤顶27、主顶油泵5和环形顶铁14；千斤顶27安装在导轨13上，安装时将水平误差控制在5mm以内。环形顶铁14安装在千斤顶27的顶出头上，分散千斤顶27顶力，使管材受力均匀，环形顶铁14外径与管道28相同，所有顶铁可以相互通用。主顶油泵5与千斤顶27的主顶油缸15连接。
c、通过顶管掘进设备中的掘进机头10进行掘进施工，掘进过程中通过泥浆设备进行抽浆作业。出洞时，掘进机头10快速靠近挖掘面，之后要立即开启刀盘切削系统29进行土体切削，防止顶管机对挖掘面土体产生过量挤压，造成切削刀盘切削系统29扭距过大。顶进过程中所挖出的土由设置在掘进机头10内的泥水槽26形成泥浆，经由排泥泵24抽出，运用排泥管25输送至地面的汇集槽20中经泥水处理器19处理后沉淀在沉淀池18内。
为了避免掘进机头出现“磕头”情况，导轨13延伸5~10m，掘进机头10与前 3 节工作管节28刚性连接，形成整体。
d、将钢筋混凝土管节11与工作管节28拼装得到的完整管节下放至工作井底的导轨上。
在钢筋混凝土管节11内安装垫板30，垫板30选用双层12.5mm厚的木质垫板，总厚度25mm。垫板30的表面涂抹强力胶31，工作管节28设置在钢筋混凝土管节11内并与垫板30的表面胶结形成完整管节。
采用门式起重机3起吊完整管节，吊管时先进行试吊，当钢筋混凝土管节11吊离至地面距离10cm左右时，检查管节的捆扎质量，确定安全后才能继续起吊；
下放完整管节时禁止任何人员进入工作井，当完整管节与导轨13的距离小于50cm时，操作人员才能够近距离工作，将完整管节平稳卸入井底的导轨13上。
e、通过顶管掘进设备中的千斤顶27进行顶管施工，顶进过程中通过纠偏装置进行纠偏作业。具体包括：
开始顶进时的启动顺序为：合上总电源开关，合上各分系统的电源开关，开启主顶油泵5，启动刀盘29，启动纠偏油泵站，启动泥浆设备，同时启动油泵站及输渣阀门，调整排泥泵24和千斤顶27的速度使其平衡，随时观测掘进机头10顶进的姿态和趋势、随时将纠偏装置进行微调纠偏，以控制掘进机头10方向。
暂停顶进时的停止顺序为：停止主顶系统的顶进，关闭润滑注浆系统6，停止刀盘切削系统29前的注浆，关闭纠偏装置，关闭刀盘切削系统29，关闭高压泵22和排泥泵24。
对顶进过程实行24 小时全程监控，将激光经纬仪的光束射到掘进机头10中心的光靶上，利用光靶把掘进机头10的位置偏移状况传输至机头控制室7，在控制室7内控制纠偏装置工作，顶管顶出后利用电子经纬仪建立中转站。全站仪测量的高程和轴线误差仅仅为百万分之二，顶管机的纠偏误差为 2cm 之间。
f、通过注浆设备进行顶管注浆作业。具体包括：
减阻注浆作业，包括掘进机头10同步注浆和工作管节28补浆；掘进机头10后方3根钢筋混凝土管节11上布置有三个压浆孔，其后每隔一节的工作管节28里有压浆孔，压浆孔通过压浆软管连接压浆总管，压浆总管与注浆设备相连。
置换注浆作业，包括顶管施工完成后，采用水泥浆置换完整管节外侧触变泥浆，注浆必须连续进行，浆体必须经过高速搅拌机搅拌均匀后，才能开始压注，并应在注浆过程中不停顿地缓慢搅拌，浆体在泵送前应经过筛网过滤；根据管道预留注浆孔的位置，布设注浆支管，每个注浆口支管均设一控制闸阀；管道布设完成后开始注浆；采用与预留注浆孔配套的丝堵封堵注浆孔，防止浆液流失。
顶管贯通后管道的允许偏差应符合如下固定：
对于直线顶管水平轴线：
顶进长度＜300m，允许偏差为50mm；
300m≤顶进长度<1000m，允许偏差为100mm；
1000m≤顶进长度，允许偏差为L/10，L为顶进长度；
直线顶管内底高程：
顶进长度＜300m，允许偏差为-50mm~+40mm；
300m≤顶进长度<1000m，允许偏差为-80mm~+60mm；
1000m≤顶进长度，允许偏差为-100mm~+80mm。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种长输热网蒸汽管大管径长距离顶管施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
采用逆作法制作工作井；
在工作井的井底和井外分别安装施工设备，所述施工设备包括泥浆设备、顶管掘进设备和注浆设备；
通过顶管掘进设备中的掘进机头（10）进行掘进施工，掘进过程中通过泥浆设备进行抽浆作业；
将钢筋混凝土管节（11）与工作管节（28）拼装得到的完整管节下放至工作井底的导轨上；
通过顶管掘进设备中的千斤顶（27）进行顶管施工，顶进过程中通过纠偏装置进行纠偏作业；
通过注浆设备进行顶管注浆作业。
2.根据权利要求1所述的一种长输热网蒸汽管大管径长距离顶管施工方法，其特征在于，所述采用逆作法制作工作井包括：
在选定的区域进行土方开挖，开挖过程采用分段逐层方式依次形成若干井节；
在所述井节中进行绑扎钢筋作业；
绑扎钢筋完成后在井壁安装模板；
向模板和钢筋处浇筑混凝土；
浇筑完成后拆除当前井节中的模板并准备下一井节的开挖。
3.根据权利要求2所述的一种长输热网蒸汽管大管径长距离顶管施工方法，其特征在于，
所述在选定的区域进行土方开挖，开挖过程采用分段逐层方式依次形成若干井节包括：
通过普通挖机并配合人工挖土形成第一井节，然后通过长臂挖机挖出其余井节，所述井节的高度为1.7m。
4.根据权利要求3所述的一种长输热网蒸汽管大管径长距离顶管施工方法，其特征在于，
每浇筑一节井节的井壁，进行依次井中心位置及垂直度的校正。
5.根据权利要求4所述的一种长输热网蒸汽管大管径长距离顶管施工方法，其特征在于，
所述工作井的井底安装有洞口止水圈（12）、导轨（13）和后靠背（17），
所述泥浆设备包括沉淀池（18）、泥水处理器（19）、汇集槽（20）、泥水搅拌器（21）、高压泵（22）、输水管（23）、排泥泵（24）、排泥管（25）和泥水槽（26）；所述沉淀池（18）上方设置有所述泥水处理器（19），所述汇集槽（20）上方设置有所述泥水搅拌器（21）；所述高压泵（22）与输水管（23）连接，所述输水管（23）另一端与安装在所述导轨（13）上的掘进机头（10）连接；所述排泥管（25）通过泥水槽（26）与所述掘进机头（10）的排泥口连接，所述排泥管（25）另一端与所述排泥泵（24）连接，所述排泥泵（24）通过另一条连接的排泥管（25）与泥水处理器（19）连接；所述高压泵（22）向所述掘进机头（10）内输清水，利用水压把泥浆压到所述泥水槽（26）内，再通过所述排泥泵（24）输送到所述汇集槽（20）中；
所述顶管掘进设备包括掘进机头（10）、千斤顶（27）、主顶油泵（5）和环形顶铁（14）；所述千斤顶（27）安装在所述导轨（13）上，所述环形顶铁（14）安装在所述千斤顶（27）的顶出头上，所述主顶油泵（5）与所述千斤顶（27）的主顶油缸（15）连接。
6.根据权利要求5所述的一种长输热网蒸汽管大管径长距离顶管施工方法，其特征在于，所述将钢筋混凝土管节（11）与工作管节（28）拼装得到的完整管节下放至工作井底的导轨上包括：
在钢筋混凝土管节（11）内安装垫板（30），所述工作管节（28）设置在所述钢筋混凝土管节（11）内并与所述垫板（30）的表面胶结形成完整管节；
将完整管节吊起至离地一定距离，检查其拼装质量，确认无误后再继续起吊至预设高度；
将完整管节下放到工作井底部的导轨（13）上。
7.根据权利要求6所述的一种长输热网蒸汽管大管径长距离顶管施工方法，其特征在于，所述通过顶管掘进设备中的千斤顶（27）进行顶管施工包括：
开始顶进时的启动顺序为：合上总电源开关，合上各分系统的电源开关，开启主顶油泵（5），启动刀盘（29），启动纠偏油泵站，启动泥浆设备，同时启动油泵站及输渣阀门，调整排泥泵（24）和千斤顶（27）的速度使其平衡，随时观测掘进机头（10）顶进的姿态和趋势、随时将纠偏装置进行微调纠偏，以控制掘进机头（10）方向；
暂停顶进时的停止顺序为：停止主顶系统的顶进，关闭润滑注浆系统（6），停止刀盘切削系统（29）前的注浆，关闭纠偏装置，关闭刀盘切削系统（29），关闭高压泵（22）和排泥泵（24）；
所述顶进过程中通过纠偏装置进行纠偏作业包括：
对顶进过程实行24 小时全程监控，将激光经纬仪的光束射到掘进机头（10）中心的光靶上，利用光靶把掘进机头（10）的位置偏移状况传输至机头控制室（7），在控制室（7）内控制纠偏装置工作，顶管顶出后利用电子经纬仪建立中转站。
8.根据权利要求7所述的一种长输热网蒸汽管大管径长距离顶管施工方法，其特征在于，所述通过注浆设备进行顶管注浆作业包括：
减阻注浆作业，包括掘进机头（10）同步注浆和工作管节（28）补浆；掘进机头（10）后方3根钢筋混凝土管节（11）上布置有压浆孔，其后每隔一节的工作管节（28）里有压浆孔，所述压浆孔通过压浆软管连接压浆总管，所述压浆总管与注浆设备相连；
置换注浆作业，包括顶管施工完成后，采用水泥浆置换完整管节外侧触变泥浆，注浆必须连续进行，浆体必须经过高速搅拌机搅拌均匀后，才能开始压注，并应在注浆过程中不停顿地缓慢搅拌，浆体在泵送前应经过筛网过滤；根据管道预留注浆孔的位置，布设注浆支管，每个注浆口支管均设一控制闸阀；管道布设完成后开始注浆；采用与预留注浆孔配套的丝堵封堵注浆孔。
9.根据权利要求8所述的一种长输热网蒸汽管大管径长距离顶管施工方法，其特征在于，所述导轨（13）延伸5~10m，所述掘进机头（10）与前 3 节工作管节（28）刚性连接，形成整体。
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| CN114754194A (zh) * | 2022-03-26 | 2022-07-15 | 北京金河水务建设集团有限公司 | 一种调蓄池顶管安装装置及其施工方法 |
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2021
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