CN1456832A - 水下进出平衡顶管法施工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在水下或地下水位较丰富的地质工况下进行供水、供气、排污管道等顶管施工时的水下进出平衡顶管法施工工艺，采取在顶进管道前端设计一个控制砾砂、水混合体的进、出平衡装置，用千斤顶将前仓顶入管道，使其充满砾砂水混合体；打开后仓的砂水进出平衡装置，令前仓的砂水混合体通过该装置排出井外；通过后仓的观察窗掌握前仓砂水排空前将装置关闭；开动液压顶机将管道顶进一个顶程；及时纠正偏位；不断重复顶进。本工艺适应于水下渗流较大的砾、砂、粗砂、细砂、粉砂和砂性土地质条件的顶管作业，主要优点是工艺结构简单，操作容易，工效高和造价极低，能保持水下顶管正常作业和保护操作人员安全。

Description

水下进出平衡顶管法施工工艺
技术领域：
本发明涉及一种敷设下水管道的方法或装置，尤其是一种水下进出平衡顶管法施工工艺。
背景技术：
在水下或地下水位较丰富的砂、砾砂和砂质土的地质工况条件进行顶管(供水、供气和排污管道)时，由于管端渗漏过大，作业人员无法进入管内挖掘和正常顶管作业。在解决这类工况顶管的国内外最先进方法是：“气压平衡顶管法”、“坭水平衡顶管法”和“坭土平衡顶管法”。以上三种方法的基本原理是：在顶进管道中，设一隔板将水砂混合体隔离作为前仓，隔板后面作为后仓为无水区，为作业人员进入操作和出土作业；前仓为挖掘和取土段，在前仓挖掘面后端，一般设有挖土液压切削刀盘或挖土机械手和螺旋出土输送机，而且，在前仓内周边设置四个纠偏的液缸；在顶管作业时，由后仓通过管道向前仓输入相应压力强度的空气、坭水或坭土，使输入的压力与前仓水压力平衡而保持管端挖掘面的稳定而提供挖掘、出土和顶管正常作业。该工艺机械化程度高，可以确保顶管中挖掘面的稳定，能有效克服渗漏大，施工不安全、纠偏难、工效不稳定的问题，而且较能适应各类土质的挖掘顶管的工况条件，为实施长距离和曲线顶管的高科技装备。然而，采用上述三种先进顶管法的主要问题是：技术装置较复杂，投入大，一套进口或自制较完善的装备投资数十万或百万元以上，一般较小项目的市政顶管工程，均无法承受和解决这一问题。
目前城市水厂泵站以沉井形式的抽水泵房，一般修建于距离低水位水边较远和较高的岸坡平台上，泵房较低位的取水管的安装一般要通过较深层的砾、砂和砂质土的透水层，如采用明槽开挖安装，因砾砂层在水中开挖塌方严重，不但工程浩大，而且可能严重影响已建泵房和附近建筑物以及岸坡的安全，如采用一般手掘式的顶管方法进行安装，往往由于砾砂层渗流过大和挖掘面塌方而无法进行正常顶管作业，而且操作人员在管内作业时，极容易发生管道突发大量涌砂事故而危及管内施工人员的安全。
发明内容：
本发明的目的是提供一种能适应水下渗流较大的砾、砂、粗砂、细砂、粉砂和砂性土地质条件的顶管作业施工工艺，它操作容易，工效高，造价低，生产安全。
本发明所采取的技术方案是：在顶进管道前端设计一个控制砾砂、水混合体的进、出平衡装置，该装置设置在管段前仓与后仓之间。施工工艺为：用千斤顶将前仓顶入管道，使其充满砾砂水混合体；打开后仓的砂水进出平衡装置，令前仓的砂水混合体通过该装置排出井外；通过后仓的观察窗掌握前仓砂水排空前将装置关闭；开动液压顶机将管道顶进一个顶程；及时纠正偏位；不断重复顶进。
本工艺适应于水下渗流较大的砾、砂、粗砂、细砂、粉砂和砂性土地质条件的顶管作业，主要优点是工艺结构简单，操作容易，工效高和造价极低，而且在水下顶进中，如遇到渗流不大，砂砾不能由排砂闸阀排出的较硬土时，可将前后仓之间隔板(人孔)卸除，施工人员即可进入管端进行挖掘，按一般手掘式法进行正常顶管作业，存在不足是机械程度低。本工艺的最大优点是在水下砂、砾和砂性土而无法干挖条件不好的情况下能保持水下顶管正常作业和保护操作人员安全。
附图说明：
图1为水下顶管施工示意图。
图2为砂水进出平衡装置设置示意图。
图中：1、沉井泵房 2、顶机 3、顶铁 4、供水管 5、水下砂水进出平衡装置 6、前仓 7、后仓 8、观察窗 9、隔板(入孔)。
具体实施方式：
在水下砾砂或砂性土等渗流大、容易塌方的土层中进行顶管作业时，为保护开挖面的稳定及操作人员的安全进行管内作业，在顶进管道前端设计一段控制砾砂水混合体的进、出平衡装置5，该装置主要是在该管段中设置一隔板9，将管段分为前仓和后仓，前仓为前进的挖掘面，后仓为操作人员操作的无水区。
操作方法：①通过工作坑壁的液压千斤顶将前仓6顶入，使前仓6充满砾砂水混合体。②操作人员打开后仓7的砂水进出平衡装置5，令前仓6的砂水混合体通过将砂水混合体排至工作坑，然后用砂泵将砂水排出井外；同时，操作人员通过后仓7的观察窗8观察前仓6的砾砂土排空程度，及时掌握前仓在排空前将装置5关闭，防止前仓管端外塌方。③开动工作坑的液压顶机，将管道(包括前仓、后仓及逐步加长的管道)顶进一个顶程(约0.5～0.6m)。④在顶进后的后仓7用水平仪和经伟仪测量管道偏位情况，如发现偏位即进行纠偏措施(用偏心顶力进行纠偏)。⑤重复上述①至④项顶进操作程序，直至完成计划水下顶管全顶程为止。
实施例：
2002年广西合浦县自来水公司新建沉井式的泵房，在合浦南流江防洪堤内完成沉井后，由于为细砂地质的大量渗流与反砂而无法进行明槽开挖与一般手掘式顶管法进行两条直径1m的取水管水下安装的情况下，采用本水下进出平衡法顶管工艺，安全、快速完成两条直径1m的供水管道安装，管道顶程为各40m，取得高难度的技术突破。

Claims (1)

1、一种水下进出平衡顶管法施工工艺，其特征是：
①在顶进管道前端设计一个控制砾砂、水混合体的进、出平衡装置(5)，该装置设置在管段前仓(6)与后仓(7)之间；
②施工工艺为：用千斤顶将前仓(6)顶入管道，使其充满砾砂水混合体；打开后仓(7)的砂水进出平衡装置(5)，令前仓的砂水混合体通过该装置排出井外；通过后仓(7)的观察窗(8)掌握前仓砂水排空前将装置(5)关闭；开动液压顶机将管道顶进一个顶程；及时纠正偏位；不断重复顶进。
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