CN114321497B - 一种顶管施工的纠偏方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于顶管施工技术领域，公开了一种顶管施工的纠偏方法。该顶管施工的纠偏方法首先通过先将偏移过大的机头和管节进行降偏，降偏的目的是将机头和管节尽量朝向其轴线方向进行降偏，降偏后的机头和管节能够使回退操作降低阻力；再将机头与管节以及多个管节之间通过连接板连接，以保证在回退时机头与管节以及多个管节相互之间不发生破坏性分离，以保证其防水性能；然后，开启注浆填充设备，启动牵引装置将机头和多个管节回退，在机头和多个管节回退的同时，注浆填充设备排出填充浆液，以保证机头回退后前方不会出现坍塌；最后，启动顶推装置将回退后的机头和多个管节按正确路径顶入泥土中，以保证施工的正常进展。

Description

一种顶管施工的纠偏方法

技术领域

本发明涉及顶管施工技术领域，尤其涉及一种顶管施工的纠偏方法。

背景技术

顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土层中，并将土方运走。一节管节完成顶入土层之后，再下第二节管节继续顶进。

顶管施工时常常会发生偏斜，常用的纠偏方法有：第一种为衬垫校正法，在管低一侧加木锲，使管子沿着正确方向顶进；第二种为调整顶力位置法，调整千斤顶合力位置来纠偏。但这些方法一般适用于顶管轴线发生微小偏斜。

对于实际顶管施工过程中，由于地层情况、机头刀盘磨损情况以及施工人员技术水平等问题，经常会出现偏差较大的偏斜问题，严重时甚至会造成工程顶进失败。出现大角度大幅度偏差以后，如何进行补救或快速补救，是顶管施工中必须解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种顶管施工的纠偏方法，能够对顶管施工中机头和管节出现大角度偏移后进行补救，纠偏尺度大且纠偏彻底。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种顶管施工的纠偏方法，包括如下操作步骤：

步骤S1：将机头和多个管节进行降偏；

步骤S2：多个所述管节之间以及所述管节与所述机头之间采用连接板固定连接；

步骤S3：启动所述机头顶端安装的注浆填充设备，使所述注浆填充设备能够排出填充浆液；

步骤S4：启动牵引装置，将相互固定连接的所述管节以及所述机头回退；

步骤S5：启动顶推装置，继续将所述机头和多个所述管节按正确路径顶入泥土中。

作为一种可选方案，在进行步骤S1之前还包括：

步骤S0：在所述机头管壁上开设第一注土孔和第一放土孔，沿所述机头的偏移方向上，所述第一注土孔和所述第一放土孔位于所述机头管壁的两侧，且所述第一注土孔位于朝向所述机头的偏移方向的一侧，所述第一放土孔位于背离所述机头的偏移方向的另一侧；

所述管节管壁上开设第二注土孔和第二放土孔，沿所述管节的偏移方向上，所述第二注土孔和所述第二放土孔位于所述管节管壁的两侧，且所述第二注土孔位于朝向所述管节的偏移方向的一侧，所述第二放土孔位于背离所述管节的偏移方向的另一侧。

作为一种可选方案，步骤S1具体为：打开所述第一注土孔和所述第二注土孔，使用动力装置将填充物通过开启后的所述第一注土孔和所述第二注土孔排出。

作为一种可选方案，步骤S1还包括：打开所述第一放土孔和所述第二放土孔，所述管节和所述机头外部的所述泥土能够通过所述第一放土孔和所述第二放土孔进入所述管节和所述机头的内部。

作为一种可选方案，所述第一注土孔和所述第一放土孔一一对应设置，均设置有两个，且所述第一注土孔的直径小于所述第一放土孔的直径。

作为一种可选方案，所述第二注土孔设置有一个，所述第二放土孔设置有两个，且所述第二注土孔的直径小于所述第二放土孔的直径。

作为一种可选方案，沿所述第二注土孔的轴线方向上，两个所述第二放土孔位于所述第二注土孔的两侧，且所述第二放土孔的轴线与所述第二注土孔的轴线的夹角不超过30°。

作为一种可选方案，所述第一注土孔、所述第一放土孔、所述第二注土孔以及所述第二放土孔中均设置有阀门，在进行步骤S1时，可以通过所述阀门的开闭来控制所述第一注土孔、所述第一放土孔、所述第二注土孔以及所述第二放土孔的开闭。

作为一种可选方案，所述第一注土孔、所述第一放土孔、所述第二注土孔以及所述第二放土孔中能够设置冲水装置，所述冲水装置能够在所述阀门打开后贯穿所述阀门，在进行步骤S1时，可采用所述冲水装置能够将高压水流通过所述第一注土孔、所述第一放土孔、所述第二注土孔以及所述第二放土孔喷射切削所述泥土中的硬块。

作为一种可选方案，所述填充浆液具有膨胀功能。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种顶管施工的纠偏方法，能够将顶管施工过程中机头和管节出现大角度偏移后进行补救，以保证施工的进行。该顶管施工的纠偏方法首先通过先将偏移过大的机头和管节进行降偏，降偏的目的是将机头和管节尽量朝向其轴线方向进行降偏，降偏后的机头和管节能够使回退操作降低阻力；再将机头与管节以及多个管节之间通过连接板连接，以保证在回退时机头与管节以及多个管节相互之间不发生破坏性分离，以保证其防水性能；然后，开启注浆填充设备，再启动牵引装置将机头和多个管节回退，在机头和多个管节回退的同时，注浆填充设备排出填充浆液，以保证机头回退后前方不会出现坍塌；最后，启动顶推装置将回退后的机头和多个管节按正确路径顶入泥土中，以保证施工的正常进展。该顶管施工的纠偏方法纠偏尺寸大，可纠偏任意角度，且工艺安全，纠偏彻底，适用极端工况。

附图说明

图1是本发明实施例所述的顶管施工的纠偏方法的流程图；

图2是本发明实施例所述的机头和多个管节相互连接的示意图；

图3是本发明实施例所述的机头的结构示意图；

图4是本发明实施例所述的管节的结构示意图一；

图5是图2中的A处的结构放大图；

图6是本发明实施例所述的冲水装置的结构示意图；

图7是本发明实施例所述的管节的结构示意图二。

图中：

1-机头；11-前舱；111-第一注土孔；112-第一放土孔；12-后舱；

2-管节；21-第二注土孔；22-第二放土孔；

3-阀门；31-钢板；32-橡胶片；

4-冲水管；41-把手；42-通孔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在顶管施工的过程中，由于地层情况、机头刀盘磨损情况以及施工人员技术水平等问题，经常会出现高程偏差较大的偏斜问题，严重时甚至会造成工程顶进失败。出现大角度大幅度偏差以后，如何进行补救或快速补救，是顶管施工中必须解决的问题。

如图1所示，本发明实施例提供了一种顶管施工的纠偏方法，通过该顶管施工的纠偏方法能够将顶管施工过程中机头1和管节2出现大角度偏移后进行补救，以保证施工的正常进行。该顶管施工的纠偏方法包括如下步骤：步骤S1，先将偏移过大的机头1和管节2进行降偏，降偏的目的是将机头1和管节2尽量朝向其轴线方向进行降偏，降偏后的机头1和管节2能够使回退操作降低阻力；步骤S2,将机头1与管节2以及多个管节2之间通过连接板连接，以保证在回退时机头1与管节2以及多个管节2相互之间不发生破坏性分离，以保证其防水性能；步骤S3，开启注浆填充设备；步骤S4，启动牵引装置将机头1和多个管节2回退。可以理解的是，在机头1和多个管节2回退的同时，注浆填充设备排出填充浆液，以保证机头1回退后前方不会出现坍塌；步骤S5，启动顶推装置将回退后的机头1和多个管节2按正确路径顶入泥土中，以保证施工的正常进展。

该顶管施工的纠偏方法纠偏尺寸大，可纠偏任意角度，且工艺安全，纠偏彻底，适用于极端工况。

可以理解的是，在机头1和管节2顶入或回退的过程中，为了方便机头1和管节2在泥土中滑动，机头1和管节2的管壁上设置有同步注浆孔，减摩注浆系统可以通过同步注浆孔排出润滑浆液至泥土中，以增加机头1和管节2的润滑性。

具体地，如图2所示，机头1包括相互连接的前舱11和后舱12，前舱11背离后舱12的一端设置有刀盘，通过刀盘的旋转以及顶推装置的顶推力能够将机头1顶入泥土中。在顶推时，先将机头1通过顶推装置顶入泥土中，再将一个管节2与后舱12对正，通过顶推装置抵接管节2背离后舱12的一端，以将该管节2顶入泥土中，然后将第二个、第三个……第N个管节2依次顶入，通过机头1调整角度以使整体沿正确路径运动。

但由于实际施工中会存在许多不可控的因素，而导致机头1和管节2出现大角度偏移，通过传统的降偏方法不能使机头1和管节2回位，因此，需要采用降偏和回退的组合方式进行补救。

可以理解的是，管节2可以为不锈钢管节2，也可以为混凝土管节2，为了方便说明，本实施例中以混凝土管节2为例进行说明。

现结合图3和图4对降偏进行说明。如图3所示，在进行降偏之前还包括步骤S0，需要先在前舱11管壁和后舱12管壁上开设分别开设第一注土孔111和第一放土孔112。下面以机头1和管节2的偏移方向为沿竖直方向向上偏移为例进行说明。如果机头1和管节2向上偏移，此时，第一注土孔111开设的位置为前舱11管壁和后舱12管壁的上侧，第一放土孔112位于前舱11管壁和后舱12管壁的下侧，黄泥能够通过第一注土孔111从机头1中排出，机头1外部的泥土通过第一放土孔112可以进入到机头1内部。如图4所示，管节2的上侧设置有第二注土孔21，下侧设置有第二放土孔22，黄泥能够通过第二注土孔21从管节2中排出，管节2外部的泥土能够通过第二放土孔22进入到机头1内部。可以理解的是，黄泥可以替换为其他具有可流动性的固态填充物，打土泵也可以为其他能够将填充物打出的动力装置，这里对填充物以及动力装置不做限定。

更为具体地，步骤S1的纠偏过程为打开第一注土孔111和第二注土孔21，使用打土泵将搅拌好的黄泥通过开启后的第一注土孔111和第二注土孔21排出，通过打土泵向机头1和管节2的上侧部位泵送黄泥，能够使上侧部位整体的泥土量增加，增加的泥土量对机头1和管壁产生反向推动力，使得机头1和管节2能够向下挤压泥土，以达到降偏的目的。

进一步地，如果通过第一注土孔111和第二注土孔21向外泵送黄泥没有达到理想的效果，此时，步骤S1还包括：可以同时开启第一放土孔112和第二放土孔22，由于上侧部位整体泥土量增加和机头1、管节2的自身重力作用下，位于机头1和管节2下侧部位的泥土能够通过开启后的第一放土孔112和第二放土孔22进入机头1和管节2内，由于下侧部位的整体泥土量减少，使得机头1和管节2能够顺利下降，以进一步提高降偏的能力。

优选地，第一注土孔111、第一放土孔112、第二注土孔21以及第二放土孔22均设置有阀门3，在进行步骤S1时，通过阀门3的打开和关闭来控制第一注土孔111、第一放土孔112、第二注土孔21以及第二放土孔22的开闭更加方便，能够提高施工效率。

进一步地，阀门3在与前舱11和后舱12固定连接时，由于阀门3和前舱11、后舱12的材质都为金属，可以采用焊接的方式。而管节2为混凝土管节2，因此，如图5所示，阀门3的一端设置有钢板31，然后将钢板31通过螺栓与管节2固定连接。更进一步地，钢板31在与管节2连接时，钢板31与管节2之间设置橡胶片32，以保证整体结构的密封效果。

更进一步地，由于泥土中可能存在硬块，当第一注土孔111、第一放土孔112、第二注土孔21以及第二放土孔22中的阀门3开启后，如果第一注土孔111、第一放土孔112、第二注土孔21以及第二放土孔22与泥土中硬块正对后，会导致孔的不通畅，进而影响排出黄泥或导入泥土的效率。因此，如图6所示，在第一注土孔111、第一放土孔112、第二注土孔21以及第二放土孔22中能够设置冲水装置，冲水装置能够在阀门3开启后贯穿阀门3，冲水装置能够产生高压水流将硬块冲散开。可以理解的是，同步注浆孔中也可以安装冲水装置，以保证同步注浆孔的通畅。

更进一步地，冲水装置包括水泵以及冲水管4，冲水管4一端与水泵(图中未示出)连通，另一端能够穿过阀门3插入泥土中，水泵能够将产生压力后的水流通过冲水管4向泥土中喷射。

可选的，冲水管4与水泵连接的一端设置有把手41，背离水泵的另一端封闭，在与封闭端相邻的侧壁上开设通孔42，水泵在冲水时，通过旋转把手41能够将冲水管4转动，以使通孔42能够向四周喷射，以提高冲水效率。

优选地，第一注土孔111和第一放土孔112一一对应设置，均设置有两个，且第一注土孔111的直径小于第一放土孔112直径，使得泥土向机头1内部流动的速度大于打土泵将黄泥排出的速度，使前舱11和后舱12的降偏速率提高。

在其他实施例中，第一注土孔111和第一放土孔112的数量可以根据实际情况来设定，这里不做限定。可以理解的是，机头1为精密设备，在满足使用的前提下尽量减少开孔的数量。

优选地，每个管节2上，第二注土孔21设置有一个，第二放土孔22设置有两个，且第二注土孔21的直径小于第二放土孔22的直径，两个第二放土孔22的进泥土的速度远远大于第二注土孔21的出黄泥的速度，以提高管节2的降偏速率。

优选地，如图7所示，沿第二注土孔21的轴线方向上，两个第二放土孔22位于第二注土孔21的两侧，且第二放土孔22的轴线与第二注土孔21的轴线的夹角不超过30°，该结构设置，能够使管节2向内部放土更加均匀、平稳与高效。在本实施例中，第二放土孔22的轴线与第二注土孔21的夹角设定为30°。可以理解的是，第一注土孔111和第二放土孔22的数量可根据实际情况来定，这里对数量不做限定。

具体地，在步骤S2中，多个管节2的管壁内侧以及后舱12的管壁内侧可以设置螺杆，连接板可以安装于螺杆上，以将管节2与后舱12以及相互贴合的管节2固定连接。当然，如果管节2材质为不锈钢，连接板可以直接焊接于管节2的内侧管壁上，操作更加方便。

具体地，步骤S3中，注浆填充设置排出填充浆液，填充浆液可以选择为具有膨胀功能的填充料，具有膨胀功能的填充料能够有效将机头1回退后前端部位填充，以对泥土进行有效支撑。进一步地，填充浆液可以为未充分发泡的泡沫混凝土，其具有延时膨胀功能，能够保证填充更加饱满，支撑能力更强。

可选地，若填充浆液不具备膨胀功能，则在填充填充浆液时按1.2倍的注浆量进行填充，以保证将机头1前端空间填满。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种顶管施工的纠偏方法，其特征在于，包括如下操作步骤：

步骤S1：将机头(1)和多个管节(2)进行降偏；

步骤S2：多个所述管节(2)之间以及所述管节(2)与所述机头(1)之间采用连接板固定连接；

步骤S3：启动所述机头(1)顶端安装的注浆填充设备，使所述注浆填充设备能够排出填充浆液；

步骤S4：启动牵引装置，将相互固定连接的所述管节(2)以及所述机头(1)回退；

步骤S5：启动顶推装置，继续将所述机头(1)和多个所述管节(2)按正确路径顶入泥土中；

在进行步骤S1之前还包括：

步骤S0：在所述机头(1)管壁上开设第一注土孔(111)和第一放土孔(112)，沿所述机头(1)的偏移方向上，所述第一注土孔(111)和所述第一放土孔(112)位于所述机头(1)管壁的两侧，且所述第一注土孔(111)位于朝向所述机头(1)的偏移方向的一侧，所述第一放土孔(112)位于背离所述机头(1)的偏移方向的另一侧；

所述管节(2)管壁上开设第二注土孔(21)和第二放土孔(22)，沿所述管节(2)的偏移方向上，所述第二注土孔(21)和所述第二放土孔(22)位于所述管节(2)管壁的两侧，且所述第二注土孔(21)位于朝向所述管节(2)的偏移方向的一侧，所述第二放土孔(22)位于背离所述管节(2)的偏移方向的另一侧；

步骤S1具体为：打开所述第一注土孔(111)和所述第二注土孔(21)，使用动力装置将填充物通过开启后的所述第一注土孔(111)和所述第二注土孔(21)排出；

步骤S1还包括：打开所述第一放土孔(112)和所述第二放土孔(22)，所述管节(2)和所述机头(1)外部的所述泥土能够通过所述第一放土孔(112)和所述第二放土孔(22)进入所述管节(2)和所述机头(1)的内部。

2.根据权利要求1所述的顶管施工的纠偏方法，其特征在于，所述第一注土孔(111)和所述第一放土孔(112)一一对应设置，均设置有两个，且所述第一注土孔(111)的直径小于所述第一放土孔(112)的直径。

3.根据权利要求1所述的顶管施工的纠偏方法，其特征在于，所述第二注土孔(21)设置有一个，所述第二放土孔(22)设置有两个，且所述第二注土孔(21)的直径小于所述第二放土孔(22)的直径。

4.根据权利要求3所述的顶管施工的纠偏方法，其特征在于，沿所述第二注土孔(21)的轴线方向上，两个所述第二放土孔(22)位于所述第二注土孔(21)的两侧，且所述第二放土孔(22)的轴线与所述第二注土孔(21)的轴线的夹角不超过30°。

5.根据权利要求1所述的顶管施工的纠偏方法，其特征在于，所述第一注土孔(111)、所述第一放土孔(112)、所述第二注土孔(21)以及所述第二放土孔(22)中均设置有阀门(3)，在进行步骤S1时，可以通过所述阀门(3)的开闭来控制所述第一注土孔(111)、所述第一放土孔(112)、所述第二注土孔(21)以及所述第二放土孔(22)的开闭。

6.根据权利要求5所述的顶管施工的纠偏方法，其特征在于，所述第一注土孔(111)、所述第一放土孔(112)、所述第二注土孔(21)以及所述第二放土孔(22)中能够设置冲水装置，所述冲水装置能够在所述阀门(3)打开后贯穿所述阀门(3)，在进行步骤S1时，可采用所述冲水装置能够将高压水流通过所述第一注土孔(111)、所述第一放土孔(112)、所述第二注土孔(21)以及所述第二放土孔(22)喷射切削所述泥土中的硬块。

7.根据权利要求1所述的顶管施工的纠偏方法，其特征在于，所述填充浆液具有膨胀功能。