CN116856941A - 一种小直径管幕顶管施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于管幕施工技术领域，具体涉及一种小直径管幕顶管施工方法，包括以下步骤：步骤一、顶进限位管：按照管幕设计角度向土体内顶进限位管，限位管在土体外部预留有一米以上的长度；步骤二、固定限位管：通过加固装置固定限位管在土体中的位置，之后限位管内掏土；步骤三、顶进工作管：将工作管放入限位管内部后向土体内顶进，限位管内壁与工作管外壁滑动接触；本发明采用通过限位管限制顶管顶进的方式，控制了顶管顶进姿态，提高顶管的精度；本发明功能实用、结构简单、安装方便，可以有效解决小直径管幕顶管施工中出现的顶管偏移失效问题，操作简单，安全性高，同时也能够缩短工期，提高施工效率。
Description
技术领域
本发明属于管幕施工技术领域，具体涉及一种小直径管幕顶管施工方法。
背景技术
随着地铁工程的快速发展，暗挖车站施工的沉降控制标准被不断提高，目前常用的地铁车站施工方法是以洞桩法（PBA）、中洞法为代表的暗挖工法，上述工法施工劳动强度大，且地表沉降控制难度较大，施工过程中容易对周边环境造成影响，严重的将会导致工程事故，管幕工法作为一种新型的地下暗挖工法，对环境影响小、地层适应性强、断面多样。小直径管幕工法具有顶管速度快、工期时间短和地表沉降控制效果好等优点，但小直径管幕管间不设横向连接，顶管时顶进姿态难以控制，由于顶管自重，顶管时易产生磕头、抬头等高程偏差，各千斤顶之间存在顶进时间差，会使顶管顶进发生偏移。
目前的工法对于顶进姿态控制主要依靠导向装置和导向管的斜造板纠偏，施工过程中首先将经纬仪安装到隧道的洞壁上，激光靶内的双轴倾角传感器用于检测激光靶的角度，激光靶通过有线或无线的方式将检测的信息发送到上位机并显示，操作员依照参数调整钻进角度，使钻进方向尽可能地与中心轴线接近。
目前的顶管工法对于顶管过程中的姿态控制存在不足，在顶进过程中导向管管头易偏离轴线，需要经常对导向管进行纠偏，纠偏时需要的顶力高于正常顶进时需要的顶力，这给施工带来很大不便，耽误工期，同时造成一定的经济损失。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中小直径管幕工法顶管过程中管材容易偏离轴线，顶进姿态难以控制等问题，现有的顶管方法需要经常对导向管进行纠偏，纠偏时需要的顶力高于正常顶进时需要的顶力，耗时耗力给施工带来不便。本发明由此提供一种安装简便、操作简单、结构可靠且可以控制顶进姿态的并提高顶管精度的小直径管幕顶管施工方法。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种小直径管幕顶管施工方法，包括以下步骤：
步骤一、顶进限位管：按照管幕设计角度向土体内顶进限位管，限位管在土体外部预留有一米以上长度；
步骤二、固定限位管：通过加固装置固定限位管在土体中的位置，之后限位管内掏土；
步骤三、顶进工作管：将工作管放入限位管内部后向土体内顶进，限位管内壁与工作管外壁滑动接触。
进一步的，限位管总长比单节工作管长度小0.5m，限位管长度主要是根据实际工程的总顶管长度来增加或减小，当工程长度越长则限位管长度也需要越长。
进一步的，步骤一中，限位管顶入土体的长度不低于6m，确保限位管与土体有足够的接触长度，有利于限位管位置稳固。
进一步的，步骤二中，掏土完毕后在限位管内涂润滑剂，减小需要顶进的工作管与限位管之间的摩擦。
进一步的，限位管与工作管为同一材质，限位管管壁厚度比工作管管壁厚度大10mm，限位管管壁厚度大于16mm。
进一步的，限位管与工作管两者间的间隙为5～10mm，工作管的最小直径为300mm。
进一步的，在限位管外部的土体中固定多条注浆管，在限位管顶入土体后进行注浆加固，固定土体内限位管的位置。
进一步的，所述加固装置包括加固臂、加固底座和地脚固定件，所述加固臂的上端固定在限位管外壁上，所述加固底座固定在所述加固臂的下端，所述加固底座通过地脚固定件固定在地面，牢牢固定限位管的位置。
进一步的，所述加固装置有多个且两侧对称的固定在限位管外壁上，使得限位管1两侧受力均衡，限位管每侧的加固装置为2～4个。
进一步的，在顶进限位管时，限位管的下方设置有导轨，限位管的上方设置有龙门架抱箍，所述龙门架抱箍内侧安装有若干螺栓，所述螺栓沿周向抵紧在限位管外壁，使得限位管始终紧贴所述导轨。
本发明的工作原理是，通过顶管机先将限位管沿轴线顶进，并在工作井壁预留一段管头，施工时将工作管放入限位管中进行顶进，利用限位管限制工作管顶进的路径从而实现顶进姿态的控制。
本发明的有益效果是：
本发明在顶进工作管前先顶进一段直径略大于顶管的限位管，并将限位管与工作井壁刚性连接，保证了顶进过程中限位管不会偏离轴线；
本发明通过限位管限制顶管顶进，控制了顶管顶进姿态，提高顶管的精度；本发明功能实用、结构简单、安装方便，可以有效解决小直径管幕顶管施工中出现的顶管偏移失效问题，避免顶管偏移触碰破坏地下的基础设施或市政管线，提高施工安全性，同时，操作简单，也能够缩短工期，提高施工效率。
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为本发明实施例的顶管过程示意图。
图2为本发明实施例的加固装置结构示意图。
图3为本发明实施例的工作管的顶进过程示意图。
图中，1-限位管、2-注浆管、3-加固臂、4-地脚固定件、5-加固底座、6-顶管机、7-工作管、8-滑轮、9-龙门架抱箍。
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它实施例，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至图3所示，一种小直径管幕顶管施工方法，包括以下步骤：
步骤一、如图1所示，顶进限位管1：按照管幕设计角度向土体内顶进限位管1，限位管1在土体外部预留有一米以上的长度；
步骤二、固定限位管1：通过加固装置固定限位管1在土体中的位置，之后限位管1内掏土；
步骤三、顶进工作管7：如图2、图3所示，将工作管7放入限位管1内部后向土体内顶进，限位管1内壁与工作管7外壁滑动接触，在限位管1的约束下工作管7顶进精度能够大幅增加；
土体外部限位管1预留一米以上，方便了限位管1与加固臂3连接，保证后续工作管7顶入时限位管1不会产生移动从而破坏工作管7的顶管姿态，有利于加固臂3的安装，加固臂3用于稳定控制限位管1。
进一步的，如图3所示，限位管1需与工作管7保持相同的顶入姿态；限位管1采用常规顶入方法进行顶进，同时，在常规的使用带有滑轮8的导轨导向限位管1的基础上，在后方导轨处加设龙门架抱箍9，龙门架抱箍9内侧安装有若干螺栓，一般为2个或3个螺栓，沿限位管1的直径面对称抵紧在限位管1外壁上，使得下部的滑轮8与限位管1外壁紧贴，并使限位管1顶进过程中，始终保持与导轨的滑轮8紧贴，而设置的滑轮8和螺栓对于顶进阻力的增加影响不大，因此避免了限位管1因放置误差、千斤顶受力偏心等因素造成限位管1姿态偏差和轴线偏差；限位管1顶进完成后进行设计管线的顶进；按照常规方式顶进限位管1，同时加以监测从而保证限位管1姿态正确；按照常规的纠偏方法，在限位管1顶进时，纠偏机构实时纠偏调整，每顶进20～30cm，对工作管7的姿态测量一次，直至限位管1顶进到位。
进一步的，如图1所示，限位管1顶入土体的长度不低于6m，确保限位管1与土体有足够的接触长度，有利于限位管1位置稳固，土体内限位管1顶入的具体长度可以根据实际工程增加或减小。
进一步的，限位管1内掏土可通过螺旋掏土机掏土；掏土完毕后清理限位管1内表面的土体残渣，然后在限位管1内涂润滑剂，减小需要顶进的工作管7与限位管1之间的摩擦；考虑到润滑剂会逐渐消耗，因此可在限位管1预留在土体外的那部分开一些小孔，从小孔往里灌润滑剂，补充消耗的润滑剂；当顶管机千斤顶6顶力已经超出正常顶进顶力时可认为润滑剂基本消耗殆尽，即可从限位管1小孔处进行添加；除了将润滑剂涂抹在限位管1内壁外，润滑剂也可以涂在工作管7外壁。
进一步的，限位管1与工作管7为同一材质，一般采用同种材质的钢管，综合考虑限位管1所受的上覆土压力以及工作管7产生偏转时的压力作用，推荐限位管1管壁厚度大于16mm，限位管1管壁厚度比工作管7管壁厚度大10mm；限位管1直径比要顶进的工作管7直径略大，限位管1与工作管7两者间的间隙为5～10mm，能有效地固定工作管7的位置、限制顶进的工作管7的偏转；本发明适用的工作管7最小直径为300mm，限位管1总长比单节工作管7长度小0.5m；顶进工作管7时，采用顶管机6以及导向系统，将工作管7对齐限位管1，缓慢顶入限位管1内；限位管1长度主要是根据实际工程的总顶管长度来增加或减小，当工程长度越长则限位管1长度也需要越长。
进一步的，如图2所示，在限位管1外部的土体中固定多条注浆管2，注浆管2在限位管1顶进后进行设置，在限位管1顶入土体后进行注浆加固，固定土体内限位管1位置，注浆管2距离限位管1越近越好，位置可以贴上限位管1，注浆管2注浆加固范围与正常的工作管7注浆范围一致，注浆压力无特殊要求；通常注浆管2设置为3～6条，考虑对称布置和经济效益，优选的采用4条注浆管2，4条注浆管2均匀设置在限位管1的周边进行加固。
进一步的，如图1至图2所示，加固装置包括加固臂3、加固底座5和地脚固定件4，加固臂3的上端焊接固定在限位管1外壁上，加固底座5焊接固定在加固臂3的下端，加固底座5通过地脚固定件4固定在地面；加固装置有多个且两侧对称的固定在限位管1外壁上，限位管1每侧的加固装置为2～4个，使得限位管1两侧受力均衡；加固臂3、加固底座5、地脚固定件4均由Q235钢制成，地脚固定件4可以采用地锚或地脚螺栓，通过地脚固定件4将加固装置牢牢固定装置在地面上、固定限位管1的位置；在一个管线顶进完成后，加固装置可以拆下来用在下一个管线的顶进，实现重复利用；具体的，当一根管线顶完后，将加固臂3从当前限位管1上切除，在下一个限位管1顶进完成之后焊接到这根限位管1上，实现加固臂3的重复利用，加固臂3长度不够的话，需要更换新的加固臂3；而注浆管2可留在土体内部，不影响管幕结构，外露的限位管1可以切割拆除，不会影响施工范围。
进一步的，工作管7在限位管1内的顶进速度为200mm/min～300mm/min，常规的顶管一般顶进30cm左右要进行监测，而本申请安装限位管1之后管线不容易发生轴线偏离，对应的监测距离可以适当增加，减少顶管停机的次数来缩短工期；根据实际施工反馈，最开始顶进时管线不容易发生变形，检测距离能够达到1m进行一次检测，继续顶进2～3节管段后缩短到60cm进行一次检测，相比于常规顶管时的监测距离增加了一倍，停机检测次数少了一半以上，能够明显的缩短工期。
进一步的，通过顶管机6向土体内顶进限位管1和工作管7；由于本顶管方法可以有效控制顶管精度，因此可以采用纠偏精度要求低的顶管机6，以降低设备成本。
在周围存在其他基础设施，市政管线等复杂环境下，顶管偏移可能会导致触碰基础设施或市政管线等，甚至会对其造成破坏，导致污水泄露，设施破坏，流沙等严重后果；本发明旨在于解决中长距离顶管时顶管精度不高的问题，主要是在传统顶管的基础上增加了一根限位管1，用来限制顶进工作管7的偏转，施工时将工作管7放入限位管1中进行顶进，利用限位管1限制工作管7顶进的路径从而实现顶进姿态的控制，保证顶进过程中限位管1不会偏离工作管7限制的预定轴线；
本发明还通过加固装置和注浆固定限位管1周围的土体确保工作管7的位置不会因为单节工作管7长时间使用后歪斜，保证限位管1的顶进方向精准；
本发明功能实用、结构简单、安装方便，操作简单，安全性高，同时也能够缩短工期，提高施工效率。
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。以上所述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)
1.一种小直径管幕顶管施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、顶进限位管（1）：按照管幕设计角度向土体内顶进限位管（1），限位管（1）在土体外部预留有一米以上的长度；
步骤二、固定限位管（1）：通过加固装置固定限位管（1）在土体中的位置，之后将限位管（1）内掏土；
步骤三、顶进工作管（7）：将工作管（7）放入限位管（1）内部后向土体内顶进，限位管（1）内壁与工作管（7）外壁滑动接触。
2.根据权利要求1所述的小直径管幕顶管施工方法，其特征在于：限位管（1）总长比单节工作管（7）长度小0.5m。
3.根据权利要求1所述的小直径管幕顶管施工方法，其特征在于：步骤一中，限位管（1）顶入土体的长度不低于6m。
4.根据权利要求1所述的小直径管幕顶管施工方法，其特征在于：步骤二中，限位管（1）掏土完毕后在限位管（1）内涂润滑剂。
5.根据权利要求1所述的小直径管幕顶管施工方法，其特征在于：限位管（1）与工作管（7）为同一材质，限位管（1）管壁厚度比工作管（7）管壁厚度大10mm，限位管（1）管壁厚度大于16mm。
6.根据权利要求1所述的小直径管幕顶管施工方法，其特征在于：限位管（1）与工作管（7）两者间的间隙为5～10mm，工作管（7）的最小直径为300mm。
7.根据权利要求1所述的小直径管幕顶管施工方法，其特征在于：在限位管（1）外部的土体中固定多条注浆管（2），在限位管（1）顶入土体后进行注浆加固，固定土体内限位管（1）的位置。
8.根据权利要求1所述的小直径管幕顶管施工方法，其特征在于：所述加固装置包括加固臂（3）、加固底座（5）和地脚固定件（4），所述加固臂（3）的上端固定在限位管（1）外壁上，所述加固底座（5）固定在所述加固臂（3）的下端，所述加固底座（5）通过地脚固定件（4）固定在地面。
9.根据权利要求1所述的小直径管幕顶管施工方法，其特征在于：所述加固装置有多个，且两侧对称的固定在限位管（1）外壁上，限位管（1）每侧的加固装置为2～4个。
10.根据权利要求1所述的小直径管幕顶管施工方法，其特征在于：在顶进限位管（1）时，限位管（1）的下方设置有导轨，限位管（1）的上方设置有龙门架抱箍（9），所述龙门架抱箍（9）内侧安装有若干螺栓，所述螺栓沿周向抵紧在限位管（1）外壁，使得限位管（1）始终紧贴所述导轨。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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