CN117189126A - 一种设推进套注液降阻的地下通道顶管施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设推进套注液降阻的地下通道顶管施工方法，第一步、在顶杆机的挖掘和水平顶进机构的顶进作用下，将两节管节经过始发井进入而推进到位于后方的节管节插入地面内到设定深度；第二步、将位于前方的管节的推进套张开并注水填充；第三步、再对接上两节管节；重复第三步直到顶管机到达接收井。本发明旨具有推进时的阻力小的优点，解决了现有的顶管施工推进时阻力大的问题。

Description

一种设推进套注液降阻的地下通道顶管施工方法

技术领域

本发明涉及定下通道施工技术领域，尤其涉及一种设推进套注液降阻的地下通道顶管施工方法。

背景技术

在工程施工中需要进行地下通道(涵盖管道)施工，现有的通道施工方式有：盾构施工，爆破施工，明挖施工和顶管施工。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即通道施工技术。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。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把管节或掘进机(顶管机)从始发井穿过土层一直推进到接收井吊起。管道紧随顶管机后，埋设在两坑之间。在地面上有建筑干扰，不便于明挖施工而通道小的情况下，顶管施工为最优施工方式(顶管施工不属于岩石地址)。顶管施工存在以下不足：推进时的摩擦力大，导致推进时的阻力大，不能够适用于长距离通道的施工。

发明内容

本发明旨在提供一种能够使得推进时的阻力小的设推进套注液降阻的地下通道顶管施工方法，解决了现有的顶管施工推进时阻力大的问题。

以上技术问题是通过以下技术方案解决的：一种设推进套注液降阻的地下通道顶管施工方法，其特征在于，通过顶管施工装置来完成，所述顶管施工装置包括顶管机、水平顶进机构和若干管节，管节为由四块管节侧壁依次首尾一体成型在一起的矩形结构，所述管节套设有推进套，所述推进套由一一对应地平置在四块管节侧壁上的四块推进套侧壁围成，四块所述推进套侧壁能够分合的连接在一起，所述管节侧壁穿设有顶所述推进套侧壁的顶杆，所述顶杆位于管节内部的一端同顶升结构连接在一起，所述顶杆设有连通管节内外部的液流通道，所述顶管机在地下形成的孔的大小刚好容纳处于合拢状态的所述推进套；进行地下通道顶管施工的过程为：第一步、在顶杆机的挖掘和水平顶进机构的顶进作用下，将两节管节经过始发井进入而推进到位于后方的节管节插入地面内到设定深度；第二步、将位于前方的管节的推进套张开并注水填充：通过顶升机构驱动顶杆朝管节外部移动设定距离后停止，使得推进套张开，将水从管节内部经推进套张开的管节内的顶杆的液流通道注入推进套和管节之间而使得推进套保持在张开状态，将推进套张开的管节的顶杆收起；第三步、再对接上两节管节：将两节管节经过始发井逐一进入并对接，在顶杆机的挖掘和水平顶进机构的顶进作用下使管节再插入两节管节的长度的行程，将同位于最前方的张开的推进套相邻的管节的推进套张开，在整个插入过程中，一直通过推进套被张开的管节的位于推进套内的顶杆进行注水保压而防止泥土进入张开的推进套内及维持推进套的张开大小恒定、停止通过推进套被张开的管节的移动到推进套外部的顶杆进行注水，推进套张开的管节注水到推进套保持在张开状态后将推进套处于展开状态的管节的顶杆收起；重复第三步直到顶管机到达接收井。能够使得顶进时的阻力小，便于长通道顶管施工的实现。

作为优选，所述顶升结构包括腔体，所述腔体设有四个滑缸，所述滑缸内滑动连接有活塞，所述活塞同活塞杆的一端连接在一起，活塞杆的另一端同所述顶杆位于管节内部的一端连接在一起，同一个所述顶升结构的四个所述活塞杆一一对应地同四块所述管节侧壁上的各一根所述顶杆连接在一起，所述腔体设有流体注入口。使用时，通过流体注入口注入流体而使得活塞杆伸出实现对顶杆的顶升。能够提高顶升顶杆时的方便性。

作为优选，所述活塞杆的端面上设有限位凹坑，所述顶杆穿设在所述限位凹坑内而同活塞杆连接在一起。连接可靠性好。

作为优选，所述顶杆上设有位于管节内部的限位挡块；当顶杆顶升到限位挡块同管节的内表面抵接在一起时，推进套处于张开状态且能够供处于合拢状态的推进套通过。能够方便地获知推进套是否张开到位，推进套张开太大则不容易维持在张开状态(如果张开后再缩小，会到地上建筑产生影响)，张开太小则不能够工后续的管节通过。

作为优选，同一个推进套的两块相邻的推进套侧壁面配合抵接在一起且通过可弯折的刚性密封结构密封连接在一起，所述刚性密封结构包括可弯折的刚性密封片以及设置在两块相邻的推进套侧壁的一块推进套侧壁端面上的第一密封插槽、另一块推进套侧壁端面上的第二密封插槽，第一密封插槽设有第一密封插槽部增高段，第一密封插槽部增高段同第一密封插槽之间形成第一勾接台阶，第二密封插槽设有第二密封插槽部增高段，第二密封插槽部增高段同第二密封插槽之间形成第二勾接台阶，刚性密封片的一端穿设到所述第一密封插槽部增高段内且设有同第一勾接台阶配合的第一勾接头、另一端穿设到所述第二密封插槽部增高段内且设有同第二勾接条件配合的第二勾接头，第一刚性密封片同第一密封插槽滑动密封连接在一起和同第二密封插槽滑动密封连接在一起；推进套处于展开状态时，刚性密封片位于推进套内表面所围成的矩形的外部。既能够保持密封，又能够进行伸缩，还能够避免土压导致张开状态的推进套侧壁连接处内凹而使得后续的管节不能够进入，现有的密封都通过弹性部件实现，弹性部件则在土压作用下会产生变形，不能够满足以上要求。

作为优选，相邻的管节之间，位于推进方向前方的管节的后端的内周面上设有大径段、位于推进方向后方的管节的前端的外周面上设有小径段，所述小径段穿设在所述大径段内。既能够避免管节的连接产生错误，有能够使得后面的管节能够方便的对接到前面的管节时，如果反过来设计，则外部土地会产生干扰，导致对接不方便。

作为优选，所述水平顶进机构包括安装座、用于按压在管节端面上的端面部按压环和若干液压油缸，液压油缸一端同所述安装座连接在一起、另一端同所述端面部按压环抵接在一起。使用时，通过端面部按压环按压在后端位于始发井的管节的后端面上，然后液压油缸进行伸长来实现管节的顶进，能够避免管节端面损坏。

本发明还包括内按压环，同一个管节的四个管节侧壁上各有一根所述顶杆位于同一个垂直于管节中心线的竖平面上，所述内按压环用于抵接到离接收井最近的管节的位于所述竖平面上的四根所述顶杆上，所述安装座设有若干沿水平方向延伸的滑槽，所述液压油缸滑动连接在所述滑槽内，所述顶升机构同顶杆可拆卸连接在一起；在进行对接管节时，将内按压环支撑到离始发井最近的位于土体内的管节的最后端的位于一个竖平面上的四根顶杆上，使部分液压油缸收缩，移动收缩状态的液压油缸同内按压环对齐后再伸长而顶到内按压环上，将余下顶在端面部按压环上的液压油杆收缩进行避让并移开端面部按压环，将管节对接上，将端面部按压环搁置到新对接上的管节的后端面上，将同端面部按压环对齐的液压油缸伸长而顶住端面部按压环，将顶在内按压环上的液压油杆移动到顶在端面部按压环上，取出内按压环，将新对接上的管节的顶升机构同顶杆连接在一起。在对接管节的过程中，需要整体失去对管节端面的按压顶进作用，产生在土地压力作用下，管节会产生朝向始发井的后腿现象(后退距离通常有20厘米到30厘米)，该后退作用会导致顶管机和前方土体间的土压平衡受到破坏，土体面得不到稳定支撑，易引起机头前方的土体坍塌，若不采取一定的措施，路面和管线的沉降量将难以得到控制，现有技术没有很好的解决该问题。本技术方案则解决了该问题。

作为优选，同一块管节侧壁上设有两根沿管节长度方向分布的所述顶杆，所述顶杆上连接有沿管节侧壁宽度方向分布的支撑推进套侧壁用的两根平衡杆。能够使得需要的顶升机构的数量少，边缘腾出管节内部空间进行其它施工作业。

作为优选，所述顶杆的周面上设有贯通顶杆外端面的同所述液流通道连通的外端口。在顶杆顶在推进套的状态下能够进行注入水。

本发明具有下述优点：能够使得管节推进时大部分行程为浸没在水里推进，推进时的阻拦小；而且能够有效避免泥土尤其是沙子进入推进套内而阻碍管节的推进；管节对接时方便，不会产生倒退现象。

附图说明

图1为第一个两节管节刚推入土内时的示意图；

图2为图1的C处的局部放大示意图；

图3为推进套处于合拢状态时管节的轴向示意图；

图4为图3的A处的局部放大示意图；

图5为推进套处于张开状态时管节的轴向示意图；

图6为图5的B处的局部放大示意图；

图7为第一个两节管节推入土内且前方的管节的推进套被张开时的示意图；

图8为第二个两节管节刚推入土内时的示意图；

图9为第二个两节管节推入土内且同位于最后方的推进套张开的管节相邻的管节的推进套也张开时的示意图。

图中：顶管机1、水平顶进机构2、管节3、管节侧壁4、大径段5、小径段6、推进套7、推进套侧壁8、刚性密封结构9、刚性密封片10、第一密封插槽11、第二密封插槽42、第一密封插槽部增高段13、第一勾接台阶14、第二密封插槽部增高段15、第二勾接台阶16、第一勾接头17、第二勾接头18、推进套内表面所围成的矩形19、顶杆20、顶升结构21、液流通道22、液流通道的内端口23、液流通道的外端口24、腔体25、滑缸26、活塞27、活塞杆41、限位凹坑28、平衡杆29、流体注入口30、限位挡块31、安装座32、内按压环33、端面部按压环34、液压油缸35、滑槽36、始发井37、离始发井最近的位于土体内的管节的最后端的位于一个竖平面上的四根顶杆38、土地39、位于前方的管节的推进套43、同位于最前方的张开的推进套相邻的管节的推进套44。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1到图9，一种设推进套注液降阻的地下通道顶管施工方法，通过顶管施工装置来完成，顶管施工装置包括顶管机1、水平顶进机构2和若干管节3。管节为由四块管节侧壁4依次首尾一体成型在一起的矩形结构，管节具体为混凝土预制件。相邻的管节之间，位于推进方向前方的管节的后端的内周面上设有大径段5、位于推进方向后方的管节的前端的外周面上设有小径段6，小径段穿设在大径段内管节套设有推进套7。推进套由一一对应地平置在四块管节侧壁上的四块推进套侧壁8围成，四块推进套侧壁能够分合的连接在一起，具体地：同一个推进套的两块相邻的推进套侧壁面配合抵接在一起且通过可弯折的刚性密封结构9密封连接在一起，刚性密封结构包括可弯折的刚性密封片10以及设置在两块相邻的推进套侧壁的一块推进套侧壁端面上的第一密封插槽11、另一块推进套侧壁端面上的第二密封插槽42，第一密封插槽设有第一密封插槽部增高段13，第一密封插槽部增高段同第一密封插槽之间形成第一勾接台阶14，第二密封插槽设有第二密封插槽部增高段15，第二密封插槽部增高段同第二密封插槽之间形成第二勾接台阶16，刚性密封片的一端穿设到所述第一密封插槽部增高段内且设有同第一勾接台阶配合的第一勾接头17、另一端穿设到第二密封插槽部增高段内且设有同第二勾接条件配合的第二勾接头18，第一刚性密封片同第一密封插槽滑动密封连接在一起和同第二密封插槽滑动密封连接在一起；推进套处于展开状态时，刚性密封片位于推进套内表面所围成的矩形19的外部。

管节侧壁穿设有顶推进套侧壁的两根顶杆20，两根顶杆沿管节的长度方向分布。顶杆位于管节内部的一端同顶升结构21连接在一起，顶杆设有连通管节内外部的液流通道22。液流通道的内端口23位于管节内部，液流通道的外端口24位于顶杆的周面上且贯通顶杆外端面。顶管机在地下形成的孔的大小刚好容纳处于合拢状态的推进套。

顶升结构包括腔体25，腔体设有四个滑缸26，滑缸内滑动连接有活塞27，活塞同活塞杆41的一端连接在一起，活塞杆的另一端同顶杆位于管节内部的一端连接在一起，具体地活塞杆的端面上设有限位凹坑28，顶杆穿设在限位凹坑内而同活塞杆连接在一起，活塞杆能够收缩到同顶杆脱开而将顶升结构取下。同一个顶升结构的四个活塞杆一一对应地同四块管节侧壁上的各一根顶杆连接在一起，同一个管节的四个管节侧壁上各有一根顶杆位于同一个垂直于管节中心线的竖平面上，位于一个竖平面上的顶杆公用一个顶升结构，故本实施例中一段管节内有两个顶升结构。顶杆上连接有沿管节侧壁宽度方向分布的支撑推进套侧壁用的两根平衡杆29。腔体设有流体注入口30。顶杆上设有位于管节内部的限位挡块31。

使推进套张开的方法为，通过流体注入口注入流体而使得活塞杆伸出实现对顶杆的顶升，顶杆顶升到限位挡块同管节侧壁抵接在一起时停止加压顶升，此时表示推进套处于张开状态而且到达设定要求，此时推进套能够供处于合拢状态的推进套通过而且二者之间的间隙为1厘米以下。然后从液体流道高于注入水而使得推进套维持在张开状态，需要继续使得管节前行时，顶杆收缩，从而使得管节前行而推进套滞留在原地。

水平顶进机构包括安装座32、内按压环33、用于按压在管节端面上的端面部按压环34和若干液压油缸35。安装座设有若干沿水平方向延伸的滑槽36，液压油缸一端滑动连接在滑槽内。进行管节推进时，通过端面部按压环按压在后端位于始发井37的管节的后端面上，然后液压油缸进行伸长来实现管节的顶进。在进行对接管节时，将内按压环支撑到离始发井最近的位于土体内的管节的最后端的位于一个竖平面上的四根顶杆38上，使部分液压油缸收缩，移动收缩状态的液压油缸同内按压环对齐后再伸长而顶到内按压环上，将余下顶在端面部按压环上的液压油杆收缩进行避让并移开端面部按压环，将管节掉入始发井并同推入土地39的管节对接上，将端面部按压环搁置到新对接上的管节的后端面上，将同端面部按压环对齐的液压油缸伸长而顶住端面部按压环，将顶在内按压环上的液压油杆移动到顶在端面部按压环上，取出内按压环，将新对接上的管节的顶升机构同顶杆连接在一起。

进行地下通道顶管施工的过程为：第一步、在顶杆机的挖掘和水平顶进机构的顶进作用下，将两节管节经过始发井进入而推进到位于后方的节管节插入地面内到设定深度；第二步、将位于前方的管节的推进套43张开并注水填充：通过顶升机构驱动顶杆朝管节外部移动设定距离后停止，使得推进套张开，将水从管节内部经推进套张开的管节内的顶杆的液流通道注入推进套和管节之间而使得推进套保持在张开状态，将推进套张开的管节的顶杆收起；第三步、再对接上两节管节：将两节管节经过始发井逐一进入并对接，在顶杆机的挖掘和水平顶进机构的顶进作用下使管节再插入两节管节的长度的行程，将同位于最前方的张开的推进套相邻的管节的推进套44张开，在整个插入过程中，一直通过推进套被张开的管节的位于推进套内的顶杆进行注水保压而防止泥土进入张开的推进套内及维持推进套的张开大小恒定、停止通过推进套被张开的管节的移动到推进套外部的顶杆进行注水，推进套张开的管节注水到推进套保持在张开状态后将推进套处于展开状态的管节的顶杆收起；重复第三步直到顶管机到达接收井。在第一次进行第三部时，位于最前方的张开的推进套即为第二步中的位于前方的管节的推进套。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新本的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种设推进套注液降阻的地下通道顶管施工方法，其特征在于，通过顶管施工装置来完成，所述顶管施工装置包括顶管机、水平顶进机构和若干管节，管节为由四块管节侧壁依次首尾一体成型在一起的矩形结构，所述管节套设有推进套，所述推进套由一一对应地平置在四块管节侧壁上的四块推进套侧壁围成，四块所述推进套侧壁能够分合的连接在一起，所述管节侧壁穿设有顶所述推进套侧壁的顶杆，所述顶杆位于管节内部的一端同顶升结构连接在一起，所述顶杆设有连通管节内外部的液流通道，所述顶管机在地下形成的孔的大小刚好容纳处于合拢状态的所述推进套；进行地下通道顶管施工的过程为：第一步、在顶杆机的挖掘和水平顶进机构的顶进作用下，将两节管节经过始发井进入而推进到位于后方的节管节插入地面内到设定深度；第二步、将位于前方的管节的推进套张开并注水填充：通过顶升机构驱动顶杆朝管节外部移动设定距离后停止，使得推进套张开，将水从管节内部经推进套张开的管节内的顶杆的液流通道注入推进套和管节之间而使得推进套保持在张开状态，将推进套张开的管节的顶杆收起；第三步、再对接上两节管节：将两节管节经过始发井逐一进入并对接，在顶杆机的挖掘和水平顶进机构的顶进作用下使管节再插入两节管节的长度的行程，将同位于最前方的张开的推进套相邻的管节的推进套张开，在整个插入过程中，一直通过推进套被张开的管节的位于推进套内的顶杆进行注水保压而防止泥土进入张开的推进套内及维持推进套的张开大小恒定、停止通过推进套被张开的管节的移动到推进套外部的顶杆进行注水，推进套张开的管节注水到推进套保持在张开状态后将推进套处于展开状态的管节的顶杆收起；

重复第三步直到顶管机到达接收井。

2.根据权利要求1所述的一种设推进套注液降阻的地下通道顶管施工方法，其特征在于，所述顶升结构包括腔体，所述腔体设有四个滑缸，所述滑缸内滑动连接有活塞，所述活塞同活塞杆的一端连接在一起，活塞杆的另一端同所述顶杆位于管节内部的一端连接在一起，同一个所述顶升结构的四个所述活塞杆一一对应地同四块所述管节侧壁上的各一根所述顶杆连接在一起，所述腔体设有流体注入口。

3.根据权利要求2所述的一种设推进套注液降阻的地下通道顶管施工方法，其特征在于，所述活塞杆的端面上设有限位凹坑，所述顶杆穿设在所述限位凹坑内而同活塞杆连接在一起。连接可靠性好。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种设推进套注液降阻的地下通道顶管施工方法，其特征在于，所述顶杆上设有位于管节内部的限位挡块；当顶杆顶升到限位挡块同管节的内表面抵接在一起时，推进套处于张开状态且能够供处于合拢状态的推进套通过。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种设推进套注液降阻的地下通道顶管施工方法，其特征在于，同一个推进套的两块相邻的推进套侧壁面配合抵接在一起且通过可弯折的刚性密封结构密封连接在一起，所述刚性密封结构包括可弯折的刚性密封片以及设置在两块相邻的推进套侧壁的一块推进套侧壁端面上的第一密封插槽、另一块推进套侧壁端面上的第二密封插槽，第一密封插槽设有第一密封插槽部增高段，第一密封插槽部增高段同第一密封插槽之间形成第一勾接台阶，第二密封插槽设有第二密封插槽部增高段，第二密封插槽部增高段同第二密封插槽之间形成第二勾接台阶，刚性密封片的一端穿设到所述第一密封插槽部增高段内且设有同第一勾接台阶配合的第一勾接头、另一端穿设到所述第二密封插槽部增高段内且设有同第二勾接条件配合的第二勾接头，第一刚性密封片同第一密封插槽滑动密封连接在一起和同第二密封插槽滑动密封连接在一起；推进套处于展开状态时，刚性密封片位于推进套内表面所围成的矩形的外部。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种设推进套注液降阻的地下通道顶管施工方法，其特征在于，相邻的管节之间，位于推进方向前方的管节的后端的内周面上设有大径段、位于推进方向后方的管节的前端的外周面上设有小径段，所述小径段穿设在所述大径段内。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种设推进套注液降阻的地下通道顶管施工方法，其特征在于，所述水平顶进机构包括安装座、用于按压在管节端面上的端面部按压环和若干液压油缸，液压油缸一端同所述安装座连接在一起、另一端同所述端面部按压环抵接在一起；使用时，通过端面部按压环按压在后端位于始发井的管节的后端面上，然后液压油缸进行伸长来实现管节的顶进。

8.根据权利要求7所述的一种设推进套注液降阻的地下通道顶管施工方法，其特征在于，还包括内按压环，同一个管节的四个管节侧壁上各有一根所述顶杆位于同一个垂直于管节中心线的竖平面上，所述内按压环用于抵接到离接收井最近的管节的位于所述竖平面上的四根所述顶杆上，所述安装座设有若干沿水平方向延伸的滑槽，所述液压油缸滑动连接在所述滑槽内，所述顶升机构同顶杆可拆卸连接在一起；进行对接管节时，将内按压环支撑到离始发井最近的位于土体内的管节的最后端的位于一个竖平面上的四根顶杆上，使部分液压油缸收缩，移动收缩状态的液压油缸同内按压环对齐后再伸长而顶到内按压环上，将余下顶在端面部按压环上的液压油杆收缩进行避让并移开端面部按压环，将管节对接上，将端面部按压环搁置到新对接上的管节的后端面上，将同端面部按压环对齐的液压油缸伸长而顶住端面部按压环，将顶在内按压环上的液压油杆移动到顶在端面部按压环上，取出内按压环，将新对接上的管节的顶升机构同顶杆连接在一起。

9.根据权利要求1或2或3所述的一种设推进套注液降阻的地下通道顶管施工方法，其特征在于，同一块管节侧壁上设有两根沿管节长度方向分布的所述顶杆，所述顶杆上连接有沿管节侧壁宽度方向分布的支撑推进套侧壁用的两根平衡杆。

10.根据权利要求1或2或3所述的一种设推进套注液降阻的地下通道顶管施工方法，其特征在于，所述顶杆的周面上设有贯通顶杆外端面的同所述液流通道连通的外端口。在顶杆顶在推进套的状态下能够进行注入水。