CN115614542B - 一种以既有水中基坑为起点的顶管施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以既有水中基坑为起点的顶管施工方法,根据既有水中基坑的位置和顶管施工的终点在深水区和河岸的相应位置划分围堰区、终点区、顶管区、堆填黏土区,并确定顶管的深度;清除围堰区与堆填黏土区的水底淤泥和河沙;在围堰区设置钢管围堰;在堆填黏土区堆填核心黏土;拔起钢管围堰的部分钢管,安装固定止坍单元并密封固定;将设备放进钢管围堰内,调试完成后开始顶进;在终点区接收顶管设备。本发明所述的一种以既有水中基坑为起点的顶管施工方法,通过在水中既有水中基坑附近设置围堰,解决了顶管机难以在水中施工的问题,实现以水中既有水中基坑作为起点,避免了顶管施工终点位于水中时,在水中接收顶管工具的不确定性,具有安全可靠的优点。
Description
技术领域
本发明涉及管道埋设领域,特别是涉及一种以既有水中基坑为起点的顶管施工方法。
背景技术
顶管技术是一项用于市政施工的非开挖掘进式管道铺设施工技术。它不需要开挖面层,并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。
目前顶管施工的起点和终点均在陆地,需要在起点和终点处开挖顶进井和接收井。当管道的起点或终点位于江、河、湖中时,顶管技术的起点一般选择在陆地,即要在水中进行顶管工具的接收,首先,在水中开挖既有水中基坑难度大工期长,其次即使水中存在既有水中基坑,无论是在水中终点处进行围堰或沉井,还是采用其他方式实现顶管工具的水中接收,相对于在陆地接收顶管工具,水中接收依旧存在难度大,风险高的缺点。
发明内容
基于此,本发明的目的在于,提供一种以既有水中基坑为起点的顶管施工方法,其通过在水中既有水中基坑附近设置围堰,解决了顶管机难以在水中施工的问题,实现以水中既有水中基坑作为顶管施工的起点,避免了顶管施工终点位于水中时,在水中接收顶管工具的不确定性,具有安全可靠的优点。
一种以既有水中基坑为起点的顶管施工方法。包括以下步骤:根据所述既有水中基坑的位置在所述水中的相应位置划分围堰区,其中所述既有水中基坑位于深水区中,根据顶管施工的终点在相应位置划分终点区,所述顶管施工的终点位于河岸上,根据顶管的路线在河岸与深水区相应位置划分顶管区并确定顶管的深度,在水中顶管区周边的一定范围内设置堆填黏土区;清除所述围堰区与所述堆填黏土区的水底淤泥和河沙;沿所述围堰区的外周设置钢管围堰;在所述堆填黏土区堆填核心黏土;拔起所述钢管围堰位于所述顶管区内的钢管,在拔起所述钢管后形成的空间内安装固定止坍单元,所述止坍单元设有顶管出口,将所述止坍单元与相邻的所述钢管以及所述既有水中基坑的底部密封固定;将顶管设备与主顶设备放进所述钢管围堰内,将所述顶管设备设置在所述止坍单元所在的一侧,将所述主顶设备设置在与所述止坍单元相对的一面,设备调试完成后进行顶管的顶进;在所述终点区接收所述顶管设备。
本发明所述的一种以既有水中基坑为起点的顶管施工方法。通过在水中既有水中基坑附近设置围堰,解决了顶管机难以在水中施工的问题,实现以水中既有水中基坑作为顶管施工的起点,避免了顶管施工终点位于水中时,在水中接收顶管工具的不确定性,具有安全可靠的优点。
进一步地,所述围堰区的外周与所述主顶设备和所述顶管设备的距离大于5m。距离小于5m不便于后续管道的进出与替换,大于5m,便于设备和管道的进入与取出。
进一步地,所述顶管区的路径为由所述围堰区到所述终点区,所述顶管区的宽度宽于所述主顶设备的宽度8-10m。若顶管区的宽度小于8m,则顶管设备在实际顶进过程中可供偏离的空间过窄,容错率过低,不利于顶管施工的正常进行,若顶管区的宽度宽于10m,则导致人力物力的浪费。
进一步地,所述堆填黏土区的路径为由所述围堰区到所述河岸,所述堆填黏土区的路径与所述顶管区的路径共线,所述堆填黏土区两侧的宽度均宽于所述顶管区的宽度,对于所述堆填黏土区两侧中的任意一侧,所述堆填黏土区的宽度宽于所述顶管区的宽度的量为4-5m。若堆填黏土区的宽度宽于顶管区的宽度的量小于4m,顶管设备在顶进时两侧的土量过少,会导致顶管设备在黏土中顶进时不稳定,容易偏离预期的路径,若堆填黏土区的宽度宽于顶管区的宽度的量大于5m,则导致人力物力的浪费。
进一步地,所述堆填黏土区的水底淤泥和河沙清除的深度深于所述顶管所处深度,所述水底淤泥和河沙清除的深度深于所述顶管所处深度的量为0.5-2m。若水底淤泥和河沙清除的深度深于所述顶管所处深度的量小于0.5m,顶管设备在顶进时下方的核心黏土土量过少,会导致顶管设备在黏土中顶进时不稳定,容易偏离预期的深度,若水底淤泥和河沙清除的深度深于所述顶管所处深度的量大于2m,则导致人力物力的浪费。
进一步地,所述钢管围堰的底部深于清除水底淤泥和河沙后的所述既有水中基坑底部。如此可保证围堰的稳定性。
进一步地,堆填核心黏土后所述核心黏土的表层高于所述顶管,所述堆填核心黏土后所述核心黏土的表层高于所述顶管的高度的量为4-5m。若堆填核心黏土后核心黏土的表层高于顶管的高度的量小于4m,则顶管设备上方的核心黏土过薄,会导致顶管设备在黏土中顶进时不稳定,容易向上偏离预期的路径,甚至穿出土层进入深水中导致顶管施工失败,若堆填核心黏土后核心黏土的表层高于顶管的高度的量大于5m,则导致人力物力的浪费。
进一步地,所述顶管出口的孔径大于所述顶管设备的外径,所述顶管出口的孔径大于所述顶管设备的外径的量为15-25cm。若所述顶管出口的孔径大于所述顶管设备外径的量小于15cm,则不利于后续管道的输出,若所述顶管出口的孔径大于所述顶管设备外径的量大于25cm,则不利于后续围堰的密封。
为了更好地理解和实施,下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为根据实施例1所述的一种以既有水中基坑为起点的顶管施工方法得到的施工现场分区俯视图;
图2为根据实施例1所述的一种以既有水中基坑为起点的顶管施工方法进行施工后得到的施工现场俯视图;
图3为图2所示的施工现场的左视图;
其中,既有水中基坑:1;既有水中基坑底部:101;深水区:2;深水:201;河床:202;围堰区:3;河岸:4;终点区:5;顶管区:6;堆填黏土区:7;核心黏土:701;钢管围堰:8;止坍单元:9;顶管出口:901;主顶设备:10;顶管设备:11。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种以既有水中基坑1为起点的顶管施工方法,包括以下步骤:如图1-2所示,根据既有水中基坑1的位置在深水区2相应位置划分围堰区3,围堰区3的大小应根据主顶设备10和顶管设备11的预计放置情况确定,围堰区3的外周与主顶设备10和顶管设备11的距离应大于5m,以便于设备和管道的进入与取出;围堰区3主要用于确定钢管围堰8的放置位置,理论上钢管围堰只需放置在既有水中基坑1内即可,优选的,钢管围堰8的一面与既有水中基坑1的一面紧贴;根据顶管施工的终点在河岸4相应位置划分终点区5,终点区5主要用于接收顶管设备11;根据顶管的路线在河岸4与深水区2相应位置划分顶管区6并确定顶管的深度,顶管区6的路径为由围堰区3到终点区5,顶管区6为顶管施工工程中顶管可以活动的区域,即在施工过程中,需保证顶管设备11及其后的管道位于顶管区6内,顶管区6的宽度为8-10m,其中,若顶管区6的宽度小于8m,则顶管设备11在实际顶进过程中可供偏离的空间过窄,容错率过低,不利于顶管施工的正常进行,若顶管区6的宽度宽于10m,则导致人力物力的浪费;在水中顶管区6周边的一定范围内设置堆填黏土区7,堆填黏土区7的路径为由围堰区3到河岸4,堆填黏土区7的路径与顶管区6的路径共线,堆填黏土区7两侧的宽度均宽于顶管区6的宽度,对于所述堆填黏土区7两侧中的任意一侧,堆填黏土区7的宽度宽于顶管区6的宽度的量为4-5m,其中,若堆填黏土区7的宽度宽于顶管区6的宽度的量小于4m,顶管设备11在顶进时两侧的土量过少,会导致顶管设备11在黏土中顶进时不稳定,容易偏离预期的路径,若堆填黏土区7的宽度宽于顶管区6的宽度的量大于5m,则导致人力物力的浪费;堆填黏土区7的主要用于堆填核心黏土701,保证顶管设备11及其后的管道的隔水抗浮与稳定,由于在水中,管道存在浮力,因此需要一定的核心黏土701压住管道,另外由于顶管的施工的稳定性也受顶管设备11周围环境的稳定性的影响,水底淤泥和河沙相对疏松,会被水中暗流冲刷,不够稳定,因此需堆填核心黏土701在水中为顶管设备营造温度的施工环境,所述核心黏土701具有一定的隔水抗冲刷性能。清除围堰区3与堆填黏土区7的水底淤泥和河沙;清除围堰区3内的水底淤泥和河沙时,只需保证围堰区3内顶管的高度处于预期的高度即可;清除堆填黏土区7的水底淤泥和河沙时,堆填黏土区7的水底淤泥和河沙清除的深度深于顶管所处深度,水底淤泥和河沙清除的深度深于顶管所处深度的量为0.5-2m,其中,若水底淤泥和河沙清除的深度深于顶管的深度的量小于0.5m,顶管设备11在顶进时下方的核心黏土701土量过少,会导致顶管设备11在黏土中顶进时不稳定,容易偏离预期的深度,若水底淤泥和河沙清除的深度深于顶管所处深度的量大于2m,则导致人力物力的浪费。水底淤泥和河沙的清除可采用抽砂设备进行。如图2所示,沿围堰区3的外周设置钢管围堰8;钢管围堰8的底部深于清除水底淤泥和河沙后的既有水中基坑底部,即令钢管围堰8插入既有水中基坑底部,保证钢管围堰8的稳定性。钢管围堰8中钢管的选择以满足力学安全性能,需以钢管能抵住水流和主顶设备10的冲击为前提。在堆填黏土区7堆填核心黏土701;堆填核心黏土701后核心黏土701的表层高于顶管,所述堆填核心黏土701后核心黏土701的表层高于顶管的高度的量为4-5m,其中,若堆填核心黏土701后核心黏土701的表层高于顶管的高度的量小于4m,则顶管设备11上方的核心黏土701过薄,会导致顶管设备11在黏土中顶进时不稳定,容易向上偏离预期的路径,甚至穿出土层进入深水201中导致顶管施工失败,若堆填核心黏土701后核心黏土701的表层高于顶管的高度的量大于5m,则导致人力物力的浪费。堆填核心黏土701后,核心黏土701所在的区域还具有一定的隔水效果,避免顶管区6含水,影响顶管施工的正常进行。拔起钢管围堰8位于顶管区6内的钢管,在拔起钢管后形成的空间内安装固定止坍单元9,所述止坍单元9设有顶管出口901,将止坍单元9与相邻的钢管以及既有水中基坑底部密封固定;在本实施例中,所述止坍单元9由30m的方形钢板加工而成,钢板中部设有直径为20cm的顶管出口901,方形钢板的三侧与钢管围堰8焊接,钢管剩余的一侧与清除水底淤泥和河沙后的既有水中基坑底部密接;顶管出口901的孔径大于顶管设备11的外径,顶管出口901的孔径大于顶管设备11的外径的量为15-25cm,其中,若顶管出口901的孔径大于顶管设备11外径的量小于15cm,则不利于后续管道的输出,若顶管出口901的孔径大于顶管设备11外径的量大于25cm,则不利于后续围堰的密封。将顶管设备11与主顶设备10放进钢管围堰8内,将顶管设备11设置在止坍单元9所在的一侧,将主顶设备10设置在与止坍单元9相对的一面,设备调试完成后进行顶管的顶进;在终点区5开挖既有水中基坑,接收顶管设备11。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,则本发明也意图包含这些改动和变形。
Claims (8)
1.一种以既有水中基坑为起点的顶管施工方法,其特征在于,包括以下步骤:根据所述既有水中基坑的位置在所述水中的相应位置划分围堰区,其中所述既有水中基坑位于深水区中,根据顶管施工的终点在相应位置划分终点区,所述顶管施工的终点位于河岸上,根据顶管的路线在河岸与深水区相应位置划分顶管区并确定顶管的深度,在水中顶管区周边的一定范围内设置堆填黏土区;清除所述围堰区与所述堆填黏土区的水底淤泥和河沙;沿所述围堰区的外周设置钢管围堰;在所述堆填黏土区堆填核心黏土;拔起所述钢管围堰位于所述顶管区内的钢管,在拔起所述钢管后形成的空间内安装固定止坍单元,所述止坍单元设有顶管出口,将所述止坍单元与相邻的所述钢管以及所述既有水中基坑的底部密封固定;将顶管设备与主顶设备放进所述钢管围堰内,将所述顶管设备设置在所述止坍单元所在的一侧,将所述主顶设备设置在与所述止坍单元相对的一面,设备调试完成后进行顶管的顶进;在所述终点区接收所述顶管设备。
2.根据权利要求1所述的一种以既有水中基坑为起点的顶管施工方法,其特征在于,所述围堰区的外周与所述主顶设备和所述顶管设备的距离大于5m。
3.根据权利要求1所述的一种以既有水中基坑为起点的顶管施工方法,其特征在于,所述顶管区的路径为由所述围堰区到所述终点区,所述顶管区的宽度宽于所述主顶设备的宽度8-10m。
4.根据权利要求1所述的一种以既有水中基坑为起点的顶管施工方法,其特征在于,所述堆填黏土区的路径为由所述围堰区到所述河岸,所述堆填黏土区的路径与所述顶管区的路径共线,所述堆填黏土区两侧的宽度均宽于所述顶管区的宽度,对于所述堆填黏土区两侧中的任意一侧,所述堆填黏土区的宽度宽于所述顶管区的宽度的量为4-5m。
5.根据权利要求1所述的一种以既有水中基坑为起点的顶管施工方法,其特征在于,所述堆填黏土区的水底淤泥和河沙清除的深度深于所述顶管所处深度,所述水底淤泥和河沙清除的深度深于所述顶管所处深度的量为0.5-2m。
6.根据权利要求1所述的一种以既有水中基坑为起点的顶管施工方法,其特征在于,所述钢管围堰的底部深于清除水底淤泥和河沙后的所述既有水中基坑底部。
7.根据权利要求1所述的一种以既有水中基坑为起点的顶管施工方法,其特征在于,堆填核心黏土后所述核心黏土的表层高于所述顶管,所述堆填核心黏土后所述核心黏土的表层高于所述顶管的高度的量为4-5m。
8.根据权利要求1所述的一种以既有水中基坑为起点的顶管施工方法,其特征在于,所述顶管出口的孔径大于所述顶管设备的外径,所述顶管出口的孔径大于所述顶管设备的外径的量为15-25cm。
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