CN219061652U - 中短程地下管线顶管隧道施工装置 - Google Patents

Abstract

一种中短程地下管线顶管隧道施工装置，包括工具管，工具管包括形成一圈围挡结构的管壁，管壁上设有刃角切头，刃角切头呈中心辐射状布置在工具管的前端。本实用新型的有益效果：设计了钢承口十字型切头工具管，沿顶管顶进方向进行切土，分散集中土应力，减弱挤土对既有道路、管线、构筑物的影响，同时避免管道产生飘移。

Description

中短程地下管线顶管隧道施工装置

技术领域

本实用新型属于非开挖中短程地下管线施工技术领域，具体涉及一种中短程地下管线顶管隧道施工装置。

背景技术

随着地下管道施工技术的不断进步和发展，我国地下管线需求量不断增加，传统的开挖施工方式在大部分情况下已无法适用。顶管施工，是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管线隧道顶管工程施工方法，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。

对于超过50m长度的中长跨度及以上的顶管施工，采用机械掘进顶管施工的方法，无疑是最好的选择，机械顶管施工的施工效率相对较高，劳动强度也不大，安全性也高，但造价比较高。但对于中短程地下管线隧道的顶管工程来说，采用非人工挖掘机械顶管施工(如盾构施工)则成本花费更高，经济性较差。采用传统人工手掘式挖掘出土方法，由于顶管顶进时其端部顶进面土压力无法做到有效平衡，工具管顶进切土时不能有效分散集中土应力，容易造成塌方，对管内开挖施工人员造成一定安全隐患，同时顶管管道也易发生管道漂移、偏位，影响顶管施工质量，无法做到精准施工。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：本实用新型提供了一种中短程地下管线顶管隧道施工装置，解决了中短程地下管线顶管隧道施工质量差、易飘移的问题。

本实用新型尤其适用于土质为黏性、砂性或硬质泥岩土层且无地下水影响的地下给排水管道、天然气石油管道、通讯电缆等各种管道的非开挖铺设，且顶管距离不宜超过50m、顶管直径为DN2000以下，也适用于短距离的铁路、公路及不易或不宜开挖沟槽的地下管道施工。

本实用新型目的通过下述技术方案来实现：

一种中短程地下管线顶管隧道施工装置，包括工具管，工具管包括形成一圈围挡结构的管壁，管壁上设有刃角切头，刃角切头呈中心辐射状布置在工具管的前端。

进一步的，所述的管壁为圆筒状。

进一步的，所述的管壁的前端设有十字型的刃角切头。

进一步的，所述的管壁的内侧设有内箍圆环，内箍圆环与管壁之间设有支撑片。

进一步的，还包括井壁浇筑模板，上分段井壁结构、井周土体、下分段土体以及井壁浇筑模板之间形成环形的浇筑空间，井壁浇筑模板高于上分段井壁结构的底面，从而上分段井壁结构与井壁浇筑模板之间形成预留浇筑口。

进一步的，所述的上分段井壁结构为锁口圈梁或现浇井壁，锁口圈梁的锁口边缘放置在工作井井口处的地面上。

进一步的，所述的井壁浇筑模板倾斜设置形成上端向内、下端向外的结构。

进一步的，所述的井壁浇筑模板为组合式定型钢模板，井壁浇筑模板之间采用卡具、扣件连接固定，井壁浇筑模板的内侧设有内侧支撑架。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型结合地下顶管掘进施工特点，设计了工作井结构和接收井结构，均自上而下逆作施工完成，在工作井底设计后靠墙并安装液压顶进设备。

(2)本实用新型设计了钢承口十字型切头工具管，沿顶管顶进方向进行切土，分散集中土应力，减弱挤土对既有道路、管线、构筑物的影响，同时避免管道产生飘移。

(3)本实用新型通过顶进设备的推力及管道间推力，将钢承口十字型切头工具管及钢筋混凝土顶管管节顶进切入土体，采用人工开挖出土方式自上而下开挖，循序渐进，根据顶管顶进进度逐一安装钢筋混凝土顶管管节，直至顶进施工至接收井内，最后将钢承口十字型切头工具管吊起即可。

(4)该方法施工过程简单，操作便捷，占用施工场地小，仅需要能满足顶管顶进压力的液压顶进设备，顶进挖土过程中较容易发现地下管线并及时作出相应的处置措施，有效降低中短程地下管线顶管隧道施工成本。

前述本实用新型主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本实用新型可采用并要求保护的方案；且本实用新型，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本实用新型方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本实用新型所要保护的技术方案，在此不做穷举。

附图说明

图1是本实用新型的工具管结构示意图。

图2是本实用新型的工作井分段施工示意图。

图3是本实用新型的模板结构示意图。

图中：1-锁口圈梁，2-井周土体，3-井壁，4-预留浇筑口，5-井壁浇筑模板，11-工具管，12-管壁，13-刃角切头，14-内箍圆环，15-支撑片。

具体实施方式

下列非限制性实施例用于说明本实用新型。

实施例1：

参考图1～图3所示，一种中短程地下管线顶管隧道施工装置，包括井壁浇筑模板5和工具管11。

参考图1所示，工具管11包括管壁12、刃角切头13、内箍圆环14和支撑片15。管壁12形成一圈围挡结构，优选为圆筒状，在顶进的时候对隧道外的土体进行支护围挡。

管壁12的内侧设有内箍圆环14，内箍圆环14与管壁12之间设有支撑片15，利用内箍圆环14对管壁12的整体进行加强，避免管壁12由于强度不足而被挤塌，支撑片15对管壁12与内箍圆环14之间进行额外加强。

管壁12上设有刃角切头13，刃角切头13呈中心辐射状布置在工具管11的前端，优选的，刃角切头13为十字型，利用刃角切头13在顶进时对工具管11进行导向，有效避免偏移的发生。

具体的，将工具管11进行结构设计优化，设计制作成十字形钢承口切头装置，该构造主要包括：采用20mm钢板制作工具管管壁12，高度为1m，外壁直径为同混凝土工具管外壁。截取2段20mm钢板加工制作刃角切头13，宽度为50mm，长度同工具管内径，采用双面焊方式焊接在工具管顶部内管壁上，形成十字形刃角。在距离工具管地面100mm处，焊接厚度为20mm、宽度为100mm的钢制内箍圆环14，采用双面焊。采用20mm钢板，加工制作直角边长100mm的直角三角形支撑片15，支撑钢片以工具管圆心为中心点，在钢制圆环上每45°布置1个支撑钢片，两直角边分别焊接在钢制圆环上和工具管管壁上，采用双面焊焊接牢固。

在顶进施工时，借助于顶进设备的推力，将刃角切头及工具管顶进切入土体，刃角切头延顶管顶进方向进行切土，达到分散集中土应力的目的，减弱挤土对既有道路、管线、构筑物的影响，同时避免管道产生飘移。

参考图2和图3所示，上分段井壁结构、井周土体2、下分段土体以及井壁浇筑模板5之间形成环形的浇筑空间，井壁浇筑模板5高于上分段井壁结构的底面，从而上分段井壁结构与井壁浇筑模板5之间形成预留浇筑口4，从预留浇筑口4向浇筑空间内浇筑混凝土，实现井壁3的浇筑成型。

上分段井壁结构为锁口圈梁1或现浇井壁，锁口圈梁1的锁口边缘放置在工作井井口处的地面上。当所浇筑井壁3为第一分段时，则采用预制的锁口圈梁将工作井井口支撑住，直接作为浇筑后的井壁。当所浇筑井壁3为中间分段时，则采用上分段已经浇筑好的井壁，作为上部的围挡结构。

井壁浇筑模板5倾斜设置形成上端向内、下端向外的结构。井壁浇筑模板5为组合式定型钢模板，井壁浇筑模板5之间采用卡具、扣件连接固定，井壁浇筑模板5的内侧设有内侧支撑架。

工作井采用由上至下的顺序进行分段施工，每段先开挖土体，然后利用井壁浇筑模板5对井壁3进行浇筑，直至施工至井底，最后进行封底，工作井主体结构完成后，在工作井下设置后靠墙，并将顶进设备运入工作井。

设计工作井为圆形，井壁为钢筋混凝土结构，直径为6m，壁厚为350mm，浇筑C30混凝土。井壁分段高度为1m，按照分段顺序逐层向下逆作施工，直至工作井井底，最后进行封底即可。接收井直径为5m，壁厚为350mm，浇筑C30混凝土，施工方法同工作井。

工作井的第一分段井壁设计为锁口圈梁1，锁口圈梁为L型截面，锁口圈梁的锁口外缘放置在工作井井口处的地面上，进行井壁结构加强，以保证工作井向下逆作施工的稳定性。

根据工作井壁结构特点，将工作井进行分段并按照分段顺序向下逆作施工。中间分段的井壁采用井壁浇筑模板5进行围挡，井周土体2、上分段井壁结构(锁口圈梁1或井壁3)、下分段土体以及模板5形成环形的浇筑空间。

对工作井井壁模板进行设计优化，研发制作工作井逆作法施工专用模板，模板设计为组合式定型钢模板，可重复周转使用，单块钢模板尺寸为宽1.5m，高1.2m，模板上边长略小于1.5m，模板倾斜设置形成上端向内、下端向外的结构。

模板安装好后，井壁结构呈上口小、下口大，模板标高比上一分段混凝土井壁底面高150mm～200mm，且模板侧面距离上一分段混凝土侧面100mm，形成一圈宽度为100mm的预留浇筑口4，既满足井壁结构要求，又能保证混凝土浇筑和振捣质量。

施工时，采用25t汽车吊进行吊装，拆上节、支下节，逐层向下逆作施工至基础标高。同时，钢模板之间采用卡具、扣件连接固定，在每块模板的上下端各设置一道用井字架做成的内侧支撑架，防止在浇筑混凝土时，钢模板因受涨力而发生变形，井字架采用钢管和扣件进行加固，间距为600*600。

本实用新型的技术效果：

(1)工作井与接收井占用施工场地小，井坑施工工程量小，人工掘进顶管顶进设备及配套设备较少，占用场地小。

(2)工作井和接收井顶部设计了锁口圈梁，加强了工作井与接收井井坑逆作施工过程中井壁的稳定性。

(3)工作井与接收井采用逆作施工，减少土方开挖工程量，井坑施工简单、高效、安全性高和稳定性高。

(4)钢承口十字型切头工具管制作方法简单，顶进过程高效，沿顶管顶进方向进行切土时，能有效分散集中土应力，减弱挤土对既有道路、管线、构筑物的影响，同时避免管道产生飘移。

(5)有效降低坍塌的安全风险，作业人员在钢承口十字型切头工具管内进行挖掘出土作业，保证了施工人员的人生安全。

(6)施工人员在掘进开挖出土过程中，更容易、更直观的发现底下管线情况，能及时作出相应的处置措施，避免不必要的损失。

(7)综合施工成本低。较传统机械顶管施工(如盾构施工)，人工掘进顶管施工仅需要少量设备，依靠较少的劳动力即可完成管道顶进施工。

前述本实用新型基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本实用新型可采用并要求保护的实施例。本实用新型方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种中短程地下管线顶管隧道施工装置，包括工具管(11)，其特征在于：所述的工具管(11)包括形成一圈围挡结构的管壁(12)，管壁(12)上设有刃角切头(13)，刃角切头(13)呈中心辐射状布置在工具管(11)的前端。

2.根据权利要求1所述的中短程地下管线顶管隧道施工装置，其特征在于：所述的管壁(12)为圆筒状。

3.根据权利要求1所述的中短程地下管线顶管隧道施工装置，其特征在于：所述的管壁(12)的前端设有十字型的刃角切头(13)。

4.根据权利要求1或3所述的中短程地下管线顶管隧道施工装置，其特征在于：所述的管壁(12)的内侧设有内箍圆环(14)，内箍圆环(14)与管壁(12)之间设有支撑片(15)。

5.根据权利要求1所述的中短程地下管线顶管隧道施工装置，其特征在于：还包括井壁浇筑模板(5)，上分段井壁结构、井周土体(2)、下分段土体以及井壁浇筑模板(5)之间形成环形的浇筑空间，井壁浇筑模板(5)高于上分段井壁结构的底面，从而上分段井壁结构与井壁浇筑模板(5)之间形成预留浇筑口(4)。

6.根据权利要求5所述的中短程地下管线顶管隧道施工装置，其特征在于：所述的上分段井壁结构为锁口圈梁(1)或现浇井壁，锁口圈梁(1)的锁口边缘放置在工作井井口处的地面上。

7.根据权利要求5所述的中短程地下管线顶管隧道施工装置，其特征在于：所述的井壁浇筑模板(5)倾斜设置形成上端向内、下端向外的结构。

8.根据权利要求5或7所述的中短程地下管线顶管隧道施工装置，其特征在于：所述的井壁浇筑模板(5)为组合式定型钢模板，井壁浇筑模板(5)之间采用卡具、扣件连接固定，井壁浇筑模板(5)的内侧设有内侧支撑架。

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