CN114320313B - 一种空推拖拉式顶管机脱困施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于顶管施工领域，具体公开了一种空推拖拉式顶管机脱困施工方法，包括以下步骤：步骤1：1号顶管机自1号工作井顶进至2号接收井；步骤2：2号顶管机自3号工作井向2号接收井顶进；步骤3：3号顶管机自2号接收井向3号工作井顶进，使3号顶管机与2号顶管机对接；步骤4：拆除3号顶管装置及边缘刮刀，在2号接收井安装拖拉装置；步骤5：拖拉装置将3号顶管机顶进的管材反向拖拉出洞，2号顶管机向2号接收井空推顶进；步骤6：3号顶管机、2号顶管机分别从2号接收井吊出地面。本发明采用拖拉法将管材从2号接收井逐节拖出，2号顶管机从3号工作井空推顶进管材，解决了在顶管施工遭遇不同工程地质及特殊情况顶管机脱困的难题。

Description

一种空推拖拉式顶管机脱困施工方法

技术领域

本发明属于顶管施工技术领域，尤其涉及一种空推拖拉式顶管机脱困施工方法。

背景技术

顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，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。顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。其优点在于不影响周围环境或者影响较小，施工场地小，噪音小。而且能够深入地下作业，具有开挖埋管无法比拟的优点。

通常，顶管工程中相邻两段顶进段采用同一顶管机顶进，即同一顶管机向其中一段顶进段顶进后，再转向向另一段顶进段顶进，当顶管机顶进至某处时，工程地质条件突变，为全断面微风化花岗岩，岩层坚硬完整，开舱在掘进面抽芯试验，轴向抗压强度达156～170MP，属坚硬岩。导致顶管掘进停滞，此时顶管工程中断，顶管机无法顶进。现有技术：一是从地面开凿大于顶管机外形尺寸竖井，再从竖井将顶管机吊出，采用其它工法掘进。需增加成百或上千万元投资，工期长，安全风险高，对环境影响大；二是采用钻爆法开凿大于顶管机刀盘直径的圆形断面，将顶管机空推至相应工作井后吊出地面，再对掘进段进行二次钢筋混凝土衬砌或初衬后顶管机空推安装管材，需火工品***，会损毁地面禁止***区域建筑物，安全风险大，震动及噪音对周边社会环境影响大，洞内施工条件恶劣，投资增加较大，且工期延长；三是采用静爆+机械（凿岩机、

水磨钻、绳锯等设备）配合掘进，再对掘进段进行二次钢筋混凝土衬砌，或初

衬后顶管机空推安装管材，投资增加较大，施工速度慢，工期延长更多。

因此，发明人致力于设计一种顶管工程施工方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种空推拖拉式顶管机脱困施工方法，适应各种工程地质条件及不同直径的圆形断面，解决了顶管施工遭遇特殊情况顶管机脱困的难题，适用于不具备开凿竖井及矿山法(含：钻爆法及静爆+机械掘进法)施工条件的地区顶管机脱困。

为了达到上述目的，本发明所采用的一种技术方案为：

一种空推拖拉式顶管机脱困施工方法，包括以下步骤：

步骤1：1号顶管机自1号工作井顶进至2号接收井，使1号工作井与2号接收井连通；

步骤2：2号顶管机自3号工作井向2号接收井方向顶进；

步骤3：3号顶管机自2号接收井向3号工作井方向顶进，直到3号顶管机与2号顶管机对接；

步骤4：拆除3号顶管机的3号顶管装置及边缘刮刀，在2号接收井的对立基坑壁上安装拖拉装置；

步骤5：拖拉装置将3号顶管机顶进的3号管材反向拖拉出洞，2号顶管机向2号接收井方向空推顶进；

步骤6：3号顶管机拖拉、2号顶管机空推分别从2号接收井出洞吊出地面，使3号工作井与2号接收井连通。

作为本发明空推拖拉式顶管机脱困施工方法的一种创新，所述步骤2中，所述3号顶管机采用泥水气压平衡复合式顶管机施工工艺自2号接收井向3号工作井方向顶进。

作为本发明空推拖拉式顶管机脱困施工方法的一种创新，所述泥水气压平衡复合式顶管机施工工艺为：先将注浆设备、洞门密封、导轨、后靠背和主顶安装好，3号顶管机在2号接收井内泥水平衡式顶进，动态调整顶进参数、浆液配比和注浆量。

作为本发明空推拖拉式顶管机脱困施工方法的一种创新，所述步骤5具体为：拖拉装置将3号顶管机顶进的3号管材逐节反向拖拉出洞，运输车辆将拖拉出洞的3号管材运至3号工作井，2号顶管机将3号管材向2号接收井方向循环空推顶进3号管材。

作为本发明空推拖拉式顶管机脱困施工方法的一种创新，所述拖拉装置包括拖拉托架、拖拉千斤顶和钢丝绳，所述拖拉托架固定于2号接收井靠近3号管材的侧壁上，拖拉千斤顶设置于拖拉托架上且其推出端通过钢丝绳与3号顶管机顶进的第一个3号管材连接。

作为本发明空推拖拉式顶管机脱困施工方法的一种创新，所述拖拉托架由3号顶管机的顶进托架反向安装形成，所述拖拉千斤顶由3号顶管机的顶进千斤顶反向安装于拖拉托架上形成。

作为本发明空推拖拉式顶管机脱困施工方法的一种创新，所述拖拉千斤顶的推出端设有多个交叉设置的横铁，所述钢丝绳的一端与所述横铁连接，所述钢丝绳的另一端与对应所述3号管材上的拉环连接。

作为本发明空推拖拉式顶管机脱困施工方法的一种创新，所述步骤5中，所述3号管材反向拖拉的距离与所述2号顶管机空推顶进的距离相等，所述3号管材单次反向拖拉的距离为0.5m～0.8m。

作为本发明空推拖拉式顶管机脱困施工方法的一种创新，所述3号管材的长度为2.0～2.5m，所述1号顶管机、2号顶管机和3号顶管机均为泥水气压平衡复合式顶管机。

作为本发明空推拖拉式顶管机脱困施工方法的一种创新，所述步骤6具体为：通过拖拉装置将3号顶管机从2号接收井拖拉出洞吊出地面，2号顶管机空推顶进至2号接收井出洞吊出地面，使3号工作井与2号接收井连通。

与现有技术相比，本发明的空推拖拉式顶管机脱困施工方法，利用3号顶管机自2号接收井向3号工作井顶进，与被困的2号顶管机对接，采用拖拉法将3号顶管机顶进管材从2号接收井逐节拖出，2号顶管机从3号工作井逐节空推顶进安装管材，本发明的空推拖拉式顶管工程施工方法适应各种工程地质条件及不同直径的圆形断面，解决了顶管施工遭遇特殊情况顶管机脱困的难题，适用于不具备开凿竖井及矿山法(含：钻爆法及静爆+机械掘进法)施工条件的地区顶管机脱困。

附图说明：

图1是本发明的顶管工程顶进的示意图；

图2是本发明 2号接收井至3号工作井顶进的示意图；

图3是本发明2号接收井、3号顶管装置和3号顶管机的左视结构示意图；

图4是本发明2号接收井、3号顶管装置和3号顶管机的主视结构示意图；

图5是本发明2号接收井、拖拉装置和3号顶管机的左视结构示意图；

图6是本发明2号接收井、拖拉装置和3号顶管机的主视结构示意图；

图7是本发明的泥水气压平衡复合式顶管机顶管施工工艺流程图；

图8是本发明空推拖拉式顶管施工工艺流程图。

图示说明：

1、1号工作井；2、1号顶管装置；21、1号管材；3、2号接收井；4、3号工作井；5、2号顶管装置；51、2号管材；6、3号顶管装置；61、3号管材；611、拉环；62、后靠背；63、顶进托架；64、顶进千斤顶；641、钢套环；65、3号顶管机；66、导轨；7、出洞口；8、拖拉装置；81、拖拉托架；811、横铁托梁；812、横铁横梁；813、横铁竖梁；82、拖拉千斤顶；83、钢丝绳。

具体实施方式

下面结合附图，具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。

参照图1至图8，一种空推拖拉式顶管机脱困施工方法，该方法基于1号工作井1、2号接收井3、3号工作井4和出洞口7以及四者之间形成的工程段，1号工作井1、2号接收井3、3号工作井4和出洞口7依次按顺序间隔设置形成三段工程，正常情况下，1号顶管机自1号工作井1顶进至2号接收井3，2号顶管机顶进至2号接收井3，使1号工作井1、2号接收井3和3号工作井4三者之间连通，再将2号顶管机反向自3号工作井4向出洞口7顶进，使3号工作井4与出洞口7连通，当2号接收井3与3号工作井4之间的工程段上的地质条件突变为完整坚硬岩层时， 2 号顶管机被困，本发明的空推拖拉式顶管机脱困施工方法包括以下步骤：

步骤1：1号顶管机将1号管材21自1号工作井1顶进至2号接收井3，使1号工作井1与2号接收井3之间通过多段1号管材21连通；

步骤2：2号顶管机将2号管材51自3号工作井4向2号接收井3方向顶进；

步骤3：3号顶管机65将3号管材61自2号接收井3向3号工作井4方向顶进，直到3号顶管机65与2号顶管机对接；

步骤4：拆除3号顶管机的3号顶管装置6及6把边缘刮刀，在2号接收井3的对立基坑壁上安装拖拉装置8；

步骤5：拖拉装置8将3号顶管机65顶进的3号管材61逐节反向拖拉出洞，运输车辆将拖拉出洞的3号管材61运至3号工作井4，2号顶管机将3号管材向2号接收井3方向循环空推顶进3号管材61；

步骤6：3号顶管机65拖拉、2号顶管机空推分别从2号接收井3出洞吊出地面，使3号工作井4与2号接收井3连通，回填注浆(水泥浆或水泥砂浆)。

所述步骤2中，所述 3 号顶管机65及2号顶管机均采用泥水气压平衡复合式顶管机施工工艺。2号顶管机及2号顶管装置从3号工作井 4向2号接收井3方向顶进；3 号顶管机及3号顶管装置6从2号接收井3向工作井4方向顶进与被困的2号顶管机对接。

参照图7，所述泥水气压平衡复合式顶管机施工工艺为：先将注浆设备、洞门密封、导轨66、后靠背62、主顶管路和线缆安装好，3号顶管机65联机调试，3号顶管机65在2号接收井3内就位后，以泥水平衡式顶进，动态调整顶进参数、进行沉降监测、调整浆液配比和注浆量，若符合要求，3号顶管机65继续顶进。同时，监测出渣，如不符合要求，再调整顶进参数、浆液配比与注浆量。

本发明中，3号管材61为DN3000长2.0～2.5m的特殊管节(预埋拉环611)，拉环611采用HPB300钢筋，钢筋直径32mm。

本发明中，1号顶管装置2为1号顶管机的顶进驱动部分，2号顶管装置5为2号顶管机的顶进驱动部分，3号顶管装置6为3号顶管机65的顶进驱动部分。其中，3号顶管装置6（图3和图4）包括一后靠背62、一导轨66、一顶进托架63、六个200T的顶进千斤顶64，后靠背62固定于2号接收井3的侧壁上，导轨66和顶进托架63固定于2号接收井3内，六个顶进千斤顶64安装于顶进托架63上，六个顶进千斤顶64的顶镐固定于后靠背62上，六个顶进千斤顶64的输出端设有钢套环641，该钢套环641滑动设置于导轨66上，六个顶进千斤顶64同步驱动钢套环641在导轨66上向前滑动，进而推动3号管材61顶进，1号顶管装置2、2号顶管装置5的结构均与3号顶管装置6的结构相同，在此不再阐述。

1号顶管机、2号顶管机和3号顶管机65均为泥水气压平衡复合式顶管机。泥水气压平衡复合式顶管机主要由切削破碎***、驱动***、纠偏及液压***、

壳体、机内进排泥***、测量显示***、电气操作***及其他辅助设备等组成。

工作原理为：随着工具管的推进，刀盘不断转动，进泥管不断供泥水，排泥管

不断将混有碴土的泥水排出泥水舱。泥水舱要保持一定的压力，使刀盘在有泥

水压力的情况下向前掘进。泥水平衡工具管的基本原理是泥水护壁，在泥水式

顶管施工中，要使挖掘面保持稳定，必须向泥水舱注入一定压力的泥浆。泥浆

在压力作用下向土体内部渗透，在开挖面形成一层泥皮。泥皮的作用，一方面

阻止泥水继续向土体内部渗漏，另一方面，泥水的压力通过泥皮作用在开挖面

防止坍塌。同时起到润滑和降温作用。目前不同断面、不同掘进模式及适应不

同工程地质条件的各种型号顶管机均可在厂家定制或直接购买，也可以选择本领域常用的各种型号，由于3号顶管机65需挖掘坚硬岩，因此3号顶管机65的刀盘及刀具为加强型，为了将3号顶管机65拖出，3号顶管机的吊环上设有一组钢丝绳，可顺利将3号顶管机65拖至洞外。

所述步骤4中，整个3号顶管装置6及6把边缘刮刀均需拆除，顶进顶镐、泥浆管、洞门密封均为3号顶管装置6的附属设施，拆除这些附属设施后，需保留通风***及电力***，3号顶管机65具有6把边缘刮刀，6把边缘刮刀拆除应选择在岩体稳定、无渗水或弱透水的地段进行，为了使3号顶管机65具有足够的拖拉力，还需在3号管材61两侧分别布置2台180t-220t的拖拉顶镐，本实施例优选200T的拖拉顶镐，并以2号接收井3作为千斤顶的后背墙，由于3号顶管机65需拖拉3号管材61，因此3号顶管装置6上需设置拖拉装置8，拖拉装置8包括一拖拉托架81、四个拖拉千斤顶82、一组钢丝绳83和多个交叉设置的横铁，拖拉托架81固定于2号接收井3靠近3号管材61的侧壁上，拖拉千斤顶82设置于拖拉托架81上，千斤顶 82 底座与2号接收井3基坑壁抵紧相连，两组钢丝绳 83 与拖拉托架横铁 813 连接，前端通过钢丝绳83与3号顶管机65及顶进的3号管材61逐节连接。

为了节省成本并加快工程进度，本实施例中，拖拉托架81利用3号顶管机65的顶进托架63反向安装形成，同时，拖拉千斤顶82由3号顶管机65的顶进千斤顶64反向安装于拖拉托架81上形成，拖拉千斤顶82的拖拉端设有多个交叉设置的横铁，横铁均采用工40工字钢，多个横铁具体为两个水平设置的横铁横梁812和两个竖向设置的横铁竖梁813，两个横铁竖梁813与两个横铁横梁812纵横交叉固定于四个拖拉千斤顶82上，两个横铁竖梁 813 上间隔固定有两组横铁托梁811，两个横铁竖梁813滑动设置于四个横铁托梁811上，钢丝绳83的数量具体为四根，钢丝绳83的一端与横铁横梁812连接固定，钢丝绳83的另一端与对应3号管材61上的拉环611及3 号顶管机的拉环连接，四个200t的拖拉千斤顶82共同驱动拖拉，以2号接收井 3 的侧壁反力，通过钢丝绳 83 先拖动第一节 3 号管材 61，千斤顶行程 0.5～0.8m，再拖拉 3 号顶管机 65 向外移动 0.5～0.8m，使其他 3 号管材61 逐步向外拖拉出洞至2号接收井3。

本发明中，需使用两组钢丝绳83，一组钢丝绳83拖拉第三管材61，另一组钢丝绳拖拉3号顶管机 65，两组钢丝绳均采用6*37丝，每个钢丝绳的直径为40mm-45mm，本实施例优选钢丝绳的直径为φ43mm，钢丝绳的公称抗拉强度为1500N/mm2-1600N/mm2，本实施例优选钢丝绳的公称抗拉强度为1550N/mm2，钢丝绳的总断面面积697.08mm2。

参照图8，所述步骤5中，所述3号管材61反向拖拉的距离与所述2号顶管机空推顶进的距离相等，所述3号管材61单次反向拖拉的距离为0.5m～0.8m，2号顶管机也随着3号管材61空推进0.5m～0.8m，本实施例中，3号管材61第一次反向拖拉的距离优选为0.5m，2号顶管机也随着3号管材61空推顶进0.5m，拖拉顶镐启动后，需缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常速度拖拉，如第一节3号管材61拖拉0.5m，回镐，拆除退管装置与管材连接扣件，将扣件安装至第二节3号管材61，再拖拉3号顶管机65后退0.5m，2号顶管机空推顶进0.5m，重复循环拖拉和空推顶进。拖拉2.0m～2.5m一节3号管材61出2号接收井3后，吊车将拖出的3号管材61吊出2号接收井3外，利用运输车运输至3号工作井4，2号顶管机空推顶进安装，再重复循环，空推顶进安装剩余管材。

本发明的空推拖拉式顶管机脱困施工方法，先利用3号顶管机65自2号接收井3向3号工作井4顶进并安装管材与被困的2号顶管机对接，再采用拖拉法将3号管材61从2号接收井3逐节拖出，2号顶管机从3号工作井4逐节空推顶进管材，完成坚硬岩工段掘进，本发明的空推拖拉式顶管机脱困施工方法适应各种工程地质条件及不同直径的圆形断面，解决了顶管施工遭遇特殊情况顶管机脱困的难题，适用于不具备开凿竖井及矿山法(含：钻爆法及静爆+机械掘进法)施工条件的地区顶管机脱困。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围上所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种空推拖拉式顶管机脱困施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：1号顶管机自1号工作井顶进至2号接收井，使1号工作井与2号接收井连通；

步骤2：2号顶管机自3号工作井向2号接收井方向顶进；

步骤3：3号顶管机自2号接收井向3号工作井方向顶进，直到3号顶管机与2号顶管机对接；

步骤4：拆除3号顶管机的3号顶管装置及边缘刮刀，在2号接收井的对立基坑壁上安装拖拉装置；

步骤5：拖拉装置将3号顶管机顶进的3号管材反向拖拉出洞，2号顶管机向2号接收井方向空推顶进；

步骤6：3号顶管机拖拉、2号顶管机空推分别从2号接收井出洞吊出地面，使3号工作井与2号接收井连通；

所述步骤5具体为：拖拉装置将3号顶管机顶进的3号管材逐节反向拖拉出洞，运输车辆将拖拉出洞的3号管材运至3号工作井，2号顶管机将3号管材向2号接收井方向循环空推顶进3号管材；

所述拖拉装置包括拖拉托架、拖拉千斤顶和钢丝绳，所述拖拉托架固定于2号接收井靠近3号管材的侧壁上，拖拉千斤顶设置于拖拉托架上且其推出端通过钢丝绳与3号顶管机顶进的第一个3号管材连接；

所述拖拉托架由3号顶管机的顶进托架反向安装形成，所述拖拉千斤顶由3号顶管机的顶进千斤顶反向安装于拖拉托架上形成；

所述拖拉千斤顶的推出端设有多个交叉设置的横铁，所述钢丝绳的一端与所述横铁连接，所述钢丝绳的另一端与对应所述3号管材上的拉环连接；

所述步骤5中，所述3号管材反向拖拉的距离与所述2号顶管机空推顶进的距离相等，所述3号管材单次反向拖拉的距离为0.5m～0.8m；

所述3号管材的长度为2.0～2.5m，所述1号顶管机、2号顶管机和3号顶管机均为泥水气压平衡复合式顶管机。

2.根据权利要求1所述的空推拖拉式顶管机脱困施工方法，其特征在于，所述步骤2中，所述3号顶管机采用泥水气压平衡复合式顶管机施工工艺自2号接收井向3号工作井方向顶进。

3.根据权利要求2所述的空推拖拉式顶管机脱困施工方法，其特征在于，所述泥水气压平衡复合式顶管机施工工艺为：先将注浆设备、洞门密封、导轨、后靠背和主顶安装好，3号顶管机在2号接收井内泥水平衡式顶进，动态调整顶进参数、浆液配比和注浆量。

4.根据权利要求1所述的空推拖拉式顶管机脱困施工方法，其特征在于，所述步骤6具体为：通过拖拉装置将3号顶管机从2号接收井拖拉出洞吊出地面，2号顶管机空推顶进至2号接收井出洞吊出地面，使3号工作井与2号接收井连通。