CN114508629A - 一种穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,在顶管施工的起点和终点分别设置工作井和接收井;在工作井内安设顶进设备并调试;通过顶进设备推进顶管机进入土体后,缩回顶进设备,在顶管机后方安设管节,使顶管机继续向土体推进一定距离后,安放下一管节,使顶管机沿顶管施工路线持续推进;顶管机在混卵砾石层进行推进时,提高触变泥浆注入量,并持续进行补浆,保持开挖面的土仓压力平衡;顶管机在砂岩层进行推进时,通过进行跟踪测量指导顶管机进行顶进纠偏。针对不同地质对顶进方案进行调整,使顶管机在混卵砾石层具有足够的泥浆,以降低顶进阻力,在砂岩层对已顶进的管节进行连续补浆减阻,并通过顶进曲线进行纠偏,避免顶进管道偏移。
Description
技术领域
本发明属于顶管施工技术领域,具体涉及一种穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法。
背景技术
随着经济的发展与建设,我国水利水电工程的数量越来越多,相关的技术也变得愈发成熟起来,在众多的施工技术中,顶管施工的应用能够显著的促进工程经济效益的提高,并且能够在工程建设中起到十分重要的作用。
顶管施工就是非开挖施工方法,顶管施工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中,并将土方运走。
在对穿越河道进行顶管施工的时,常常需要穿越岩石层和混卵砾石层,具有穿越地层复杂、易塌孔、岩层段顶进困难、顶距长等特点,容易造成顶管偏移的问题。
因此,需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中的不足,提供一种穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,
在顶管施工的起点和终点分别设置工作井和接收井;
在工作井内安设顶进设备并调试;
通过顶进设备推进顶管机进入土体后,缩回顶进设备,在顶管机后方安设管节,使顶管机继续向土体推进一定距离后,安放下一管节,使顶管机沿顶管施工路线持续推进;
顶管机在混卵砾石层进行推进时,提高触变泥浆注入量,并持续进行补浆,保持开挖面的土仓压力平衡;
顶管机在砂岩层进行推进时,通过检测土仓压力对出土量进行控制,采用顶管机尾部同步注浆和已顶进管节连续补浆相结合的方式进行减阻,并通过进行跟踪测量指导顶管机进行顶进纠偏。
如上所述的穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,优选,在混卵砾石层和砂岩层交界处,降低顶进设备的顶进压力,并增大顶管机的运转速度。
如上所述的穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,优选,在顶管机自混卵砾石层进入砂岩层时停止推进,并对顶管机的刀具进行更换。
如上所述的穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,优选,在砂岩层进行推进时,顶管机的刀盘中心位置更换为多组双刃滚刀或者单刃滚刀,在刀盘的外缘更换为交错分布的单刃滚刀和多刃滚刀。
如上所述的穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,优选,在顶进过程中,对已顶入的管节按固定间距布置注浆管,以进行连续补浆。
如上所述的穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,优选,当顶进设备的顶力达到工作井预设顶力的90%时设置第一个中继间,当中继间顶力达到管节允许顶力的80%时,设置下一中继间,直至完成顶管施工。
如上所述的穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,优选,所述中继间包括中继间前段和中继间后段,其中,所述中继间后段伸出有套接在所述中继间前段内部的密封套,中继间前段内部设有对应密封套的环形限位台,所述环形限位台与所述密封套之间分布有多个平行于所述中继间轴向延伸的中继千斤顶;
所述密封套外壁与所述中继间前段内壁之间具有纠偏缝隙,所述密封套上设有密封圈,以对纠偏缝隙进行密封。
如上所述的穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,优选,管道顶进时采用激光经纬仪、水准仪和全站仪进行测量。
如上所述的穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,优选,顶管推进前段以激光经纬仪进行跟踪测量顶进方向,顶管推进后段采用激光导向和管内设站假定坐标法来跟踪测量顶进方向。
如上所述的穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,优选,在工作井底部设置对应顶管施工方向的导轨,在首个管节入洞后,首个管节与轨道进行焊接固定,待下一管节放置在导轨并通过顶进设备顶触后,将首个管节与轨道分离,以进行下一管节顶进。
有益效果:针对不同地质对顶进方案进行调整,使顶管机在混卵砾石层具有足够的泥浆,以降低顶进阻力,在砂岩层对已顶进的管节进行连续补浆减阻,并通过顶进曲线进行纠偏,避免顶进管道偏移。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。其中:
图1为本发明所提供具体实施例中高程传递测量示意图;
图2为本发明所提供具体实施例中测量点位分布示意图;
图3为本发明所提供具体实施例中测量偏差示意图;
图4为本发明所提供具体实施例中偏差分析示意图;
图5为本发明所提供具体实施例中中继间结构示意图。
图中:1、工作井;2、水准仪;3、悬挂钢尺;4、顶管机;5、管节;6、棱镜;7、激光经纬仪;8、全站仪;9、中继间前段;10、中继间后段;11、中继千斤顶;12、密封圈;13、氮气瓶。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接;可以是直接相连,也可以通过中间部件间接相连,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的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1-5所示,一种穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,在顶管施工的起点和终点分别设置工作井1和接收井,其中,工作井1设置于顶管施工的起点,接收井在顶管施工的终点;在工作井1内安设顶进设备并调试,顶进设备的顶进方向与施工方向一致,以对顶管机4施加顶推力;首先通过顶进设备推进顶管机4进入土体,然后缩回顶进设备,在顶管机4后方安设管节5,使顶管机4继续向土体推进一定距离后,顶进设备再次缩回以安放下一管节5,使顶管机4沿顶管施工路线持续推进,以对管节5进行持续顶进施工;顶管机4在混卵砾石层进行推进时,提高触变泥浆注入量,并持续进行补浆,保持开挖面的土仓压力平衡;顶管机4在砂岩层进行推进时,通过检测土仓压力对出土量进行控制,采用顶管机4尾部同步注浆和已顶进管节5连续补浆相结合的方式进行减阻,并通过进行跟踪测量指导顶管机4进行顶进纠偏。
在本实施例中,在混卵砾石层进行推进时,触变泥浆注入量增加百分之五十,以保证充足的泥浆护,避免浆液流失。顶管机4在顶进过程中,其土仓的压力P小于顶管机4所处土层的主动土压力Pa即P<Pa时,地面就产生沉降;相反,若土仓的压力P如果大于顶管机4所处土层的被动土压力Pp时即P>Pp时,地面就产生隆起。因此土仓压力只有控制在Pa<P<Pp之间,达到土压平衡,才不会对地面产生大的影响,从而满足在顶管施工中对地面沉降的要求。顶进过程中,控制土仓压力Pa<P<Pp,应保证开挖面处于平衡状态的同时减轻后背顶力。
在本实施例中,顶进设备主要为千斤顶架、主千斤顶、油压泵站及管阀、U形顶铁,额定顶力为5000KN,多个主千斤顶在管节5周向均布,并配置有液压站进行驱动,工作井1正对待施工管道的一侧社会钢筋砼井壁,并设置对应千斤顶的钢后靠。钢后背必须有足够的刚度,采用钢板(1cm)和HW300*305热轧型钢焊接的整体结构,内部浇筑C30细石混凝土,DN1600顶管后背外形尺寸为3m(高)×3m(宽)×0.3m(厚)。
在另一可选实施例中,在混卵砾石层和砂岩层交界处,降低顶进设备的顶进压力,并增大顶管机4的运转速度。在顶进过程中时刻注意顶管机4前侧的土压情况,保证顶管机4前端顶进压力,适当降低顶进压力,增大转速,同时增大注浆量。
在本实施例中,在顶管机4自混卵砾石层进入砂岩层时停止推进,并对顶管机4的刀具进行更换。具体为进入砂岩层初期进行换刀,此时换刀不仅是因为刀头磨损,提高钻进能力;进入砂岩层初期进行换刀,由于岩层不易塌孔且为隔水层,地下水水量小,换刀安全风险小。
刀盘正面区和外缘布置单刃或双刃滚刀,根据实际需要,顶管机4正面区对于硬岩宜选用单刃滚刀,软岩宜选用双刃滚刀,外缘多选用双刃滚刀。滚刀的作用是破岩,依靠刀具滚动产生冲击压碎和剪切碾碎的作用达到破碎岩石的目的。滚刀只能纯滚动,安装时要考虑周边滚刀的角度,以延长滚刀的使用寿命并保证滚刀的切屑直径。配置时也要增加周边滚刀的数量。滚刀的刀间距过大和过小都不利于破岩,间距过大,滚刀间会出现“岩脊”现象,间距过小,滚刀间会出现小碎块现象,降低破岩功效。
在进行岩石层顶进时,刀盘中心位置一般布置多刃组合滚刀,每个旋转方向都有足够的出碴槽,以保证碴石及时排入顶管机4内。在进入中风化或强风化砂岩层后,通过人仓更换刀具,更换前首先除去压力仓中的泥水,残土,清除到头上黏附的泥沙,确认更换的刀具,运入工具,然后拆去旧刀,换上新刀。更换刀具停机时间较长,容易造成机头整体沉降,引起地层及地表沉降,损坏地表及地下构筑物,在地层条件较差的地段进行更换时,必须带压更换或对地层进行预加固,确保开挖面及基底的稳定性。
在本实施例中,在砂岩层进行推进时,顶管机4的刀盘中心位置更换为多组双刃滚刀或者单刃滚刀,在刀盘的外缘更换为交错分布的单刃滚刀和多刃滚刀。刀盘中心位置的优选为三组双刃滚刀,三组双刃滚刀沿刀盘的其中一条径向并列分布。在刀盘的外缘的单刃滚刀和多刃滚刀各三个。
或者,在混卵砾石层顶管机4上的刀具与砂岩层进行推进的刀具相同,在砂岩层进行推进时将刀具更换为新刀,以提高顶管机4的推进能力。
在另一可选实施例中,在顶进过程中,对已顶入的管节5按固定间距布置注浆管,以进行连续补浆。由于管节5周围与围岩有比较大的空隙,通过压入膨润土、泥浆或水,在岩层中围绕顶进管节5形成一个支承环带,并保持压力大于裂隙水压力,管道就会在膨润土泥浆液或水中漂浮起来,浮力可以使管外壁摩阻力减小。
在另一可选实施例中,中继间有多个,多个中继间间隔分布在多个管节5之间,当顶进设备的顶力达到工作井1预设顶力的90%时设置第一个中继间,当中继间顶力达到管节5允许顶力的80%时,设置下一中继间,直至完成顶管施工。例如管节5能承载的推力最大为22685.93kN,工作井1的最大允许顶力为5000kN,顶力达到工作井1允许顶力的90%,即5000kN*90%=4500kN时,即需安放第一个中继间,而当中继间顶力达到允许总推力的80%时,即5000kN*80%=4000kN时,即启用下一中继间。
在另一实施例中,需设置洞口止水圈,包括预埋钢圈、橡胶圈、钢压板、螺栓。止水环结构采用钢法兰加压板,中间夹装30mm厚的橡胶止水环。该橡胶环具有较高的延伸率(大于300%)和耐磨性,硬度为45-55永久性变形不大于10%,借助管道顶进带动安装好的橡胶板形成逆向止水装置。安装固定后,预埋钢环板与混凝土墙接触面处采用水泥砂浆堵缝止水。橡胶法兰内径应小于管道外径40cm左右,单边翻进去20cm。螺栓应与预埋钢圈焊接成一个整体,螺栓间距为15cm。压板应与橡胶法兰通过螺丝挤压密实,螺丝不得有松动现象。
在另一可选实施例中,中继间包括中继间前段9和中继间后段10,其中,中继间后段10伸出有套接在中继间前段9内部的密封套,中继间前段9内部设有对应密封套的环形限位台,环形限位台与密封套之间分布有多个平行于中继间轴向延伸的中继千斤顶11;中继间前段9和中继间后段10进行对接,以通过伸缩顶进管节5,密封套外壁与中继间前段9内壁之间具有纠偏缝隙,可以使中继间前段9相对中继间后端进行倾斜,以此实现管道的转弯和纠偏,密封套上设有密封圈12,避免泥浆向内渗入,提高了密封性密封套的长度与中继千斤顶11的伸缩长度相适配,在中继千斤顶11缩回状态,密封套伸入中继间前段9,且中继间前段9和中继间后段10之间还具有一定的缝隙,每次中继千斤顶11伸出,以将管节5向前顶进。密封圈12有两个,两个密封圈12均套接在环形板上,环形板的外径小于密封圈12的外径,且环形板与密封套同心布置,并由中继千斤顶11挤压在密封套的端部。密封圈12向外抵触在中继间前段9的内壁,并沿中继间前段9轴向滑动装配,以此实现密封,避免泥浆箱内伸入中继间。其中一个密封圈12为中空橡胶圈,内腔可以充气,以此通过涨起后抵触与中继间前段9内壁,提高与中继间前段9内壁的密封能力;在本实施例中,中空橡胶圈的内腔对应连通有导管,中空橡胶圈对应的环形板上设有延期径向延伸的穿孔,导管穿过穿孔后连接在氮气瓶13上。通过氮气瓶13对中空橡胶圈进行密封,且氮气为惰性气体,具有较强的稳定性。两个环形板之间设有环形的隔板,隔板的外径与密封套的外径相同,以此对密封套进行轴向限位。另一个密封圈12为备用密封圈12,备用密封圈12所对应的环形板上设有多个沿其径向延伸的螺孔,多个螺孔关于中继间的周向均布,第一螺栓穿过螺孔后抵触在备用密封圈12上,旋动第一螺栓,通过第一螺栓沿径向向中继间前段9的内壁挤压备用密封圈12,以此实现密封,并通过备用密封圈12提高密封效果。为了提高备用密封圈12与第一螺栓的接触面积,从而保证密封效果,在每个第一螺栓端部转动连接有弧形板,并通过弧形板对应抵触备用密封圈12。
具体地,对应备用密封圈12的环形板外径小于密封套,在两个环形板固定在密封套后,通过隔板与密封套端部形成对应环形槽,弧形板可在环形板径向进行位移,以此通过弧形板提高接触面积,其中,弧形板中部设置对应第一螺栓端部的盲孔,以转动连接第一螺栓。
在另一可选实施例中,密封套的一端固连在中继间后段10的内壁,另一端设有环形的翻边,翻边正对中继千斤顶11;翻边内径与环形板的内径相匹配,两个环形板通过第二螺栓固定在中继千斤顶11和翻边之间。其中,自前至后以此为中空密封圈12、隔板和备用密封圈12。中继千斤顶11对应铰接在环形限位台上,具体来说,中继千斤顶11的活塞缸铰接在环形限位台上,中继千斤顶11的活塞端设有对应环形板的垫板,以增加接触面积,提高稳定性。密封套上设有注浆孔,注浆孔位于密封圈12与中继间后段10之间。注浆孔优选为四个,四个注浆孔在密封套的周向均布,以向中继间外部注入触变泥浆,降低中继间的稳定性。多个中继千斤顶11沿中继间的周向均布。
在另一可选实施例中,管道顶进时采用激光经纬仪7、水准仪2和全站仪8进行测量,经纬仪安装在顶进设备的主千斤顶的中部空隙并与管节5的轴线平行。
顶管推进前段以激光经纬仪7进行跟踪测量,顶管推进后段采用激光导向和管内设站假定坐标法来跟踪测量顶进方向。
为对顶管机4进行测量指导,测量控制网采用联系三角形法,在地面和地下各建立一个三角形,以建立二级支导线为引测依据,在工作井1内侧池壁上布设顶管轴线等同方位角的两个轴线控制点(两控制点与设计顶进轴线按同夹角控制),采用挂有重锤的钢丝投影到井底,在利用井内已建立的轴线控制点按设计夹角传递布设顶管工作井1内机座控制平台,并通过后视平面控制点进行复核。为避免由于顶力大而引起工作井1结构变形情况的影响,在工作井1两对角线角上布设两控制点,用以监测工作井1变形。
采用高程传递测量,在工作井1内设置纵向布置的悬挂钢尺3,在工作井1底部和上部设置两台水准仪2,
如图1,2台水准仪2同步观测,测6~8个结果,误差不大于2mm即可,传递至井下水准点上(机座后测量平台上)作为井下高程起算点,每节管顶进完成后用水准进行高程复核,
在实际顶管推进过程中,前300m范围内全程以激光经纬仪7进行跟踪测量。顶进300m后采用激光导向和管内设站假定坐标法来跟踪测量管道顶进方向,此方法测量时间在管节5顶进停止后进行。
测量原理如下:
用架设在工作井1内的激光经纬仪7在有效激光发射范围内用激光在管内底部投放两个测量点,并放置水准仪2,图2中A、B两点,两点间距离为L(选点时距离不能少于100m),用钢卷尺量出机头和第一节管节5连接处管内底的中心线位置C点,按同上方法在顶进管道洞口处量出管内底中心线位置,标记E点,E点高程为管道进洞图纸设计高程,用水准仪2在管道内相对E点的基础上分别测量出A、B两点的高程HA、HB;如图2。
为测得顶管机4偏差,在管道设置全站仪8和棱镜6,具体的B点架设全站仪8,A点架设棱镜6,首先用全站仪8测量出A、B两点间的距离为L,假定坐标系,设A点为原点,管道的顶进方向为X轴,顶进方向偏差为Y轴,因此如图3所示A点坐标为(0、0、HA),B点坐标为(L、0、HB),在管道内B点为测站点架全站仪8,A点为后视点架棱镜6,同时用钢卷尺量出仪器高和棱镜6高,在全站仪8测量模式下对应测站和后视输入A、B两点坐标以及相应的仪器高和棱镜6高,经过测量定向无误后在顶管机4处架设下一棱镜6,具体为C点,输入C点棱镜6高,测量出C点坐标为(L`、α、HC),
因此分析可以得出L`为A、C、两点间的距离,α为C点在设计轴线上的偏差值HC为C点相对E点的高程值,按照EC两点间的距离根据管道设计坡度计算出C点相对于E点的设计高程hc,根据HC和hc相比较可以得知C点高程的偏差值,将高程和轴线偏差值分别告诉操作人员在下次顶进时进行反方向纠偏操作,如图4。
纠偏系统主要包括纠偏千斤顶、油泵站、位移传感器和倾斜仪组成。纠偏系统的动作控制是在地面操作室的操作台远程控制的,纠偏量的控制是通过安放在纠偏千斤顶上的位移传感器来实现纠偏量的控制,纠偏动作是一个纠偏千斤顶的组合式动作来实现。
操作手通过观察安装于机头后部示位标靶上激光光点的坐标确定机头的偏差,通过机头纠偏段确定需进行纠偏的角度,然后查阅纠偏油缸行程与纠偏角度对应关系表,调整纠偏油缸行程对机头进行控制。机头的纠偏效果是否有效,要随管道的顶进,持续观测示位靶的激光坐标来验证纠偏效果。顶管过程中顶管后背墙可能存在部分偏差,应及时测量复核,保证整个顶进轴线的准确性。
纠偏操作方案的依据为测量提供的机头折角、倾斜仪基数和走动趋势、前后尺读数比较、机尾处地面沉降量等等。
在另一可选实施例中,在工作井1底部设置对应顶管施工方向的导轨,在安装第一个管节5前,应将顶管机4与导轨之间进行限位焊接,以免在主顶缩回后,由于正面土压力的作用将顶管机4弹回,在首个管节5入洞后,首个管节5与轨道进行焊接固定,待下一管节5放置在导轨并通过顶进设备顶触后,将首个管节5与轨道分离,以进行下一管节5顶进。导轨用43kg/m重型钢轨制作,导轨基座是由型钢加工制作。在工作井1底板基础上埋钢板,预埋钢板的位置与基坑导轨相吻合,以便支撑架与之焊接。预埋钢板上的锚固钢筋要焊牢并有足够的锚固强度,导轨安放后,还应在两侧用型钢支撑好,必要时再浇筑混凝土,并用水准仪2控制导轨的标高,轨道顶面坡度应与顶管设计坡度一致。采用重型导轨2根,安放时,前端应尽量靠近洞口30cm,导轨安装允许偏差轴线位置3mm,两轨内距±2mm,顶面高程:0~+3mm。
在一些实施例中,对处于顶管施工影响范围内的路面直接埋设监测点进行监测,监测点固定好后,用水准仪2测得监测点的初始标高。由于顶管的施工过程中受挤土效应,施工顶管会产生相应位移,故在顶管施工路线通过的路面直接进行水平位移监测,路面位移监测点设置要求为纵向间距20m,横向间距5m,共设置2道监测线。路面沉降观测点开顶前两天布设并记录初始数据,顶进结束注浆完毕后继续监控,待监测数据稳定后结束监控测量。根据顶进速度,拟沿顶进轴线方向路面超前15m开始测量以便提前收集沉降数据,及时采取纠正措施。
在一些实施例中,顶管施工完成后及时对管道外壁进行充填加固,把原注入的膨润土浆置掉,应3天内完成。使用的泥浆置换材料为水泥加粉煤灰浆,其配比为水:水泥=1:1(重量比)。通过管道内部的压浆孔压注,注浆压力控制在0.5MPa,注浆次数不少于三次,两次间隔时间不大于24小时。每两个管节5编为一组,分为注浆孔与排浆孔,将注浆泵清洗干净,吸浆龙头放入灰浆池内,开启注浆泵,打开第一组注浆孔,当第一组排浆孔冒出灰浆后,关闭阀门,再打开第二组,以此类推,直到全线完成。再关闭所有阀门,保压三十分钟,保压时注浆压力为1MPa。泥浆置换完成后,应拆除主通道浆管和管内弧形浆管就地清洗,以免浆液凝固堵塞。
在一些实施例中,在顶管段沿线道路布置多个位移及沉降观测点位,以实时监测顶管施工过程中的沉降。可以理解的是,以上描述仅为示例性的,本申请实施例对此并不进行限定。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均在本发明待批权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,其特征在于,
在顶管施工的起点和终点分别设置工作井和接收井;
在工作井内安设顶进设备并调试;
通过顶进设备推进顶管机进入土体后,缩回顶进设备,在顶管机后方安设管节,使顶管机继续向土体推进一定距离后,安放下一管节,使顶管机沿顶管施工路线持续推进;
顶管机在混卵砾石层进行推进时,提高触变泥浆注入量,并持续进行补浆,保持开挖面的土仓压力平衡;
顶管机在砂岩层进行推进时,通过检测土仓压力对出土量进行控制,采用顶管机尾部同步注浆和已顶进管节连续补浆相结合的方式进行减阻,并通过进行跟踪测量指导顶管机进行顶进纠偏。
2.根据权利要求1所述的穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,其特征在于,在混卵砾石层和砂岩层交界处,降低顶进设备的顶进压力,并增大顶管机的运转速度。
3.根据权利要求1所述的穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,其特征在于,在顶管机自混卵砾石层进入砂岩层时停止推进,并对顶管机的刀具进行更换。
4.根据权利要求3所述的穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,其特征在于,在砂岩层进行推进时,顶管机的刀盘中心位置更换为多组双刃滚刀或者单刃滚刀,在刀盘的外缘更换为交错分布的单刃滚刀和多刃滚刀。
5.根据权利要求1所述的穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,其特征在于,在顶进过程中,对已顶入的管节按固定间距布置注浆管,以进行连续补浆。
6.根据权利要求1所述的穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,其特征在于,当顶进设备的顶力达到工作井预设顶力的90%时设置第一个中继间,当中继间顶力达到管节允许顶力的80%时,设置下一中继间,直至完成顶管施工。
7.根据权利要求6所述的穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,其特征在于,所述中继间包括中继间前段和中继间后段,其中,所述中继间后段伸出有套接在所述中继间前段内部的密封套,中继间前段内部设有对应密封套的环形限位台,所述环形限位台与所述密封套之间分布有多个平行于所述中继间轴向延伸的中继千斤顶;
所述密封套外壁与所述中继间前段内壁之间具有纠偏缝隙,所述密封套上设有密封圈,以对纠偏缝隙进行密封。
8.根据权利要求1所述的穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,其特征在于,管道顶进时采用激光经纬仪、水准仪和全站仪进行测量。
9.根据权利要求8所述的穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,其特征在于,顶管推进前段以激光经纬仪进行跟踪测量顶进方向,顶管推进后段采用激光导向和管内设站假定坐标法来跟踪测量顶进方向。
10.根据权利要求1所述的穿越混卵砾石层和砂岩层的顶管施工方法,其特征在于,在工作井底部设置对应顶管施工方向的导轨,在首个管节入洞后,首个管节与轨道进行焊接固定,待下一管节放置在导轨并通过顶进设备顶触后,将首个管节与轨道分离,以进行下一管节顶进。
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Citations (7)
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JP2011032632A (ja) * | 2009-07-29 | 2011-02-17 | Nippon Chutetsukan Kk | 管推進敷設工法用推進力伝達装置 |
JP2012127082A (ja) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Asahi Kasei Construction Materials Co Ltd | ソイルセメント鋼管複合杭およびその施工方法 |
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Patent Citations (7)
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---|---|---|---|---|
JP2011032632A (ja) * | 2009-07-29 | 2011-02-17 | Nippon Chutetsukan Kk | 管推進敷設工法用推進力伝達装置 |
JP2012127082A (ja) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Asahi Kasei Construction Materials Co Ltd | ソイルセメント鋼管複合杭およびその施工方法 |
CN105443138A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-03-30 | 中铁工程装备集团有限公司 | 一种适用于复合地层的小直径硬岩顶管机 |
CN205445615U (zh) * | 2016-03-28 | 2016-08-10 | 秦汉新城永顺掘进设备开发工程有限责任公司 | 用于黄土地层的免出渣挤压式掘进机构 |
CN111503368A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-08-07 | 中铁十二局集团建筑安装工程有限公司 | 砂卵石地质条件下顶管施工方法 |
CN112460328A (zh) * | 2020-09-16 | 2021-03-09 | 江苏荣耀机械制造有限公司 | 一种顶管掘进机施工方法 |
CN112983456A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-06-18 | 中铁四局集团第四工程有限公司 | 一种富水砂层多排顶管地表变形控制方法 |
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