CN207777770U - 一种预制拼接管件顶进*** - Google Patents

Abstract

一种预制拼接管件顶进***，包括主顶机构和沿设计管道的设计路径上设置的拼接管道，拼接管道内径大于设计管道的外径，拼接管道是由拼接管件拼接而成的；拼接管件为条形板，其前后两个侧边分别对应向外突出形成轴向搭接边、左右两个侧边分别对应向外突出形成周向搭接边；同轴的拼接管件沿着拼接管道的轴向上通过轴向搭接边依次拼接、同周的拼接管件的沿着拼接管道的环向上通过周向搭接边依次拼接，均通过连接件紧固。本实用新型的施工方法通过在设计管道的设计路径上拼装临时的拼接管道，为开挖和顶进过程提供有力的支撑，采用人工挖土配合顶管施工的方式，可以满足顶管施工中常见的施工条件要求。可广泛应用于顶管施工。

Description

一种预制拼接管件顶进***

技术领域

本实用新型涉及地下工程领域，特别是一种顶管施工***。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，技术上的革新在各行各业中扮演着重要的角色。对于建筑企业来说，无疑是一种机遇与挑战。其中，顶管施工作为相对常见的非开挖施工方法，是一种不开挖或少开挖的管道埋设施工技术，当明挖施工较困难且开挖深度大于5米地下水位线较高时，适用于非开挖施工，即顶管施工技术，主要应用于开挖难度较大的管线工程，如污水管线工程、给排水管道、天然气石油管道、通讯电缆等，它能够穿越河流、隧道、公路、铁路、高山等任何建筑物。采用顶管施工技术，一是不开挖或少开挖能够节省人力，减少征地拆迁的费用；二是不开挖或少开挖最大限度地减少对土地的扰动，能够减少大气污染，保护周边自然生态环境。

目前，顶管施工通常采用单侧顶进或两侧顶进，通常采用计算机控制，激光导向控制法控制管道高程及中心线位置。顶管施工作为一种非开挖施工方法，它是借助顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土体的摩擦力，将管道设计的坡度顶入土中，通俗的说，就是一节管子顶进后，下一节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推进到接收井内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两井之间。其中，四种顶管施工技术较为常见，即刃口推进工法、泥水式推进工法、土压式推进工法、泥浓式推进工法。刃口推进工法为开放型大中口径管推进工法，其他三种为密闭型大中口径管推进工法，泥水式推进工法是通过刀盘以及顶速平衡正面土压力，调节循环水压力用以平衡地下水压力，无需地盘改良或降水处理，施工后地表沉降较小；土压式推进工法通过向切削仓内注入一定比例的混合材料，使得充满泥仓的泥土混合体平衡正面土压以及地下水压力，无需泥浆泵等后部配套装置，整机造价低廉，且无需泥浆处理，施工成本低；泥浓式推进工法采用二次注浆方法，大大减少了磨阻力，适合长距离顶进。

虽然上述传统顶管施工方法自动化程度高，在单一地质条件直线顶进情况下施工速度快、管道高程及中心线位置精度高。但该方法需要管道两端都有工作井或接收井，且在复杂地质条件或弯曲线顶进及顶进的过程中遇到障碍物时管道高程及中心线位置精度控制偏差较大，甚至无法继续顶进；尤其在小管径的偏差是非常大的，需要不断的调整顶进方向和高程，微调次数频繁，施工速度较慢；且在初始推进阶段，方向主要是主顶油缸控制，因此，一方面要减慢主顶推进速度，另一方面要不断调整油缸编组和顶管机头纠偏。有时机械顶进过程中顶管机头损坏不能工作，而顶管顶管机头埋在土中无法取出顶管机头，需要在顶管机头位置重新开挖竖井后取出顶管机头。CN 103090107 A专利公布了矩形大断面钢结构拼装支撑管节顶进机构，优点是支撑管节代替了传统的顶管预制管节，减少了顶管自重，能够有效避免不能利用顶管掘进的弊端，但埋置深度受到限制，现阶段只应用在浅埋施工中。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种预制拼接管件顶进***，要解决复杂条件下顶管施工效率低、精度低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种预制拼接管件顶进***，包括主顶机构，还包括沿设计管道的设计路径上设置的拼接管道，所述拼接管道内径大于设计管道的外径，拼接管道是由拼接管件拼接而成的；所述拼接管件为条形板，其前后两个侧边分别对应向外突出形成轴向搭接边、左右两个侧边分别对应向外突出形成周向搭接边；同轴的拼接管件沿着拼接管道的轴向上通过轴向搭接边依次拼接、并通过连接件紧固，同周的拼接管件的沿着拼接管道的环向上通过周向搭接边依次拼接、并通过连接件紧固。

所述主顶机构设置在工作井底部，包括连接在工作井侧壁上的后背板和垂直顶接在后背板上的主顶千斤顶，所述主顶机构的前端还连接有顶管机头。

所述拼接管道的横截面为圆形、多边形或者是多曲线异形。

所述拼接管件的材料为玻璃钢或者金属合金。

顶进施工所述拼接管道内径大于设计管道的外径的尺寸为10～20cm。

与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：

本实用新型针对顶管施工设计了一套顶进***，在设计管道的设计路径上拼装临时的拼接管道，为开挖和顶进过程提供有力的支撑，采用人工挖土配合顶管施工的方式，可以满足顶管施工中常见的施工条件要求：

第一种，常规条件下，同时设有工作井和接收井，自然条件较好时，可以采用双向开挖，提高施工效率，拼接管件材料为玻璃钢，其工艺性能优良，具有工艺简单、一次成型的特点，且玻璃钢材料轻质高强，耐腐蚀性好，工厂预制加工效率高，同时随着设计管道顶进可以拆除拼接管道，拼装管件可以继续循环利用，造价较低。

第二种，解决了在无接收井情况下的施工问题，该方法可不设置接收井，此时不安装顶管机头，由于拼接管道的特殊结构和材料，无机头顶进时能够减少前进阻力，施工速度快，安全可靠，适宜广泛推广应用。

第三种，拼接管道为整个顶进过程提供导向和支撑的作用，保证地质条件复杂或曲线顶进的情况下顶管施工管道高程及中心线位置具有较高的精度，解决了在遇到障碍物时顶进困难的问题，施工速度快、成本低的优点。

第四种，可以解决设计管道顶进过程中中顶管机头损坏时，在不增加竖井的情况下，将顶管机头取出的问题，通过接收井另外开挖并拼装临时的拼接管道即可，损坏顶管机头即可沿着拼接管道运送至接收井取出，不影响正常工作，不会对土体造成破坏，安全可靠效率高。

本实用新型可广泛应用于顶管施工。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

图1是本实用新型实施例一的施工结构示意图。

图2是本实用新型实施例二的施工结构示意图。

图3是本实用新型实施例三的施工结构示意图。

图4是本实用新型拼接管片的拼装结构示意图。

图5是本实用新型拼接管片的单片结构示意图。

附图标记：1-工作井、2-接收井、3-主顶机构、4-拼接管件、5-顶管机头、6-设计管道、7-连接件、8-障碍物。

具体实施方式

实施例参见图1所示，这种预制拼接管件顶进***，包括主顶机构3，还包括沿设计管道6的设计路径上设置的拼接管道，所述拼接管道内径大于设计管道6的外径，拼接管道是由拼接管件4拼接而成的。

参见图5所述，所述拼接管件4为条形板，其前后两个侧边分别对应向外突出形成轴向搭接边、左右两个侧边分别对应向外突出形成周向搭接边；参见图4所示，同轴的拼接管件4沿着拼接管道的轴向上通过轴向搭接边依次拼接、并通过连接件7紧固，同周的拼接管件4的沿着拼接管道的环向上通过周向搭接边依次拼接、并通过连接件紧固。

参见图2、图3所示，所述主顶机构3设置在工作井1底部，包括连接在工作井侧壁上的后背板和垂直顶接在后背板上的主顶千斤顶；所述主顶机构3的前端还连接有顶管机头。

所述拼接管道的横截面为圆形、多边形或者是多曲线异形，所述拼接管件4的材料为玻璃钢或者钢、铝合金，硬度能满足周围土体压力即可，顶进施工所述拼接管道内径大于设计管道6的外径的尺寸为10～20cm。

一种应用所述的预制拼接管件顶进***的施工方法，具体步骤如下：

步骤一，施工工作井1和接收井2。

施工工作井时，井口土方开挖采用机械开挖的方式，吊车提升；开挖过程按照一榀格栅钢架一循环安装，两榀格栅钢架一循环喷射混凝土进行；开挖中应沿竖井长轴方向分段进行，先在一端开挖出一个土斗搁置区，将开挖处的土方临时放置在另一端；提升土斗采用直径1m，高1.2m的钢制圆筒；吊车提升由专人进行指挥，同时在吊装过程中人员应撤出井底。待完成后进行锁口圈梁施工，首先测量人员对锁口圈梁的平面位置井圈开挖边线进行定位，因锁口圈梁施工地层未涉及到地下水，所以在未施工降水井时就可以进行圈梁施工，井圈土方开挖主要采用人工开挖配合机械施工的方式，待机械开挖至距离锁口圈设计深度0.5m时采用人工清理剩余土方，平整夯实，并清理整平侧壁，避免侵入结构，待人工清理基面完成后，对钢筋进行加工和绑扎，箍筋及加强筋的弯钩长度为10d，主筋之间的连接采用搭接绑扎的方式，搭接长度不小于35d。在对应的标高绑扎锁口圈梁钢筋，为了保证钢筋搭接的要求，在锁口圈梁钢筋绑扎完成后，使用螺纹钢筋穿过锁口圈梁竖向***土中不少于10d，采用梅花型布置，以便于竖井开挖时，榀架施工的需要。钢筋绑扎后对锁口圈进行支模，锁口圈模板采用胶合板，螺栓连接，背撑选用背撑选用10×10cm的方木以及架子管。立模时先加设混凝土垫块，再立模，以保证钢筋保护层厚度，立模后对锁口圈梁进行混凝土浇筑，浇筑之前，检查模板控制线位置是否准确无误，水平、断面尺寸和净空大小符合设计要求；灌筑砼时要分层施工，施工中设滑槽伸入模板；每灌筑一层，用***式振捣器捣固密实，按照“快插慢拔”的原则进行振捣；砼浇注时，安排质检员、施工员和安全员旁站。待混凝土强度达到要求后拆除模板，拆模后立即洒水养护，冬季施工时注意保温，同时在工作井施工前还应采取有效的地下水控制措施，以防止局部存在上层止水的可能性。锁口圈梁施工完毕待混凝土强度达到要求后，即开始开挖基坑内土方，在圈梁下部的一面先挖1.0m深，安装钢格栅，竖向钢筋与冠梁使之成为一个整体。然后沿坑壁在钢筋骨架内、外侧焊挂双层钢筋网片。网片接头全部采用绑扎，长度不小于一网格。钢格栅设置间距，一般情况下，每0.5m设一道钢格栅。在竖井开洞处上、下方三榀格栅密排。防止井壁整体下沉，采用对角开挖，其他三角做支撑，此角挖土、安装钢格栅、喷射混凝土后，再挖相对应的一角。喷射砼厚度为300mm，等级C25；速凝剂掺量为水泥重量的3%～5%；混合料采用搅拌机搅拌，随拌随用，不掺速凝剂的干料其存放时间不应超过1小时。喷护作业应分层、分段、分部位进行，喷射顺序应自下向上，沿水平方向螺旋式移动，回旋直径应为300mm左右，一圈压一圈，每次喷射高度不大于0.5m，喷射时不应在一处堆积，要求喷射密实，不得漏筋，要求喷射后的混凝土表面平整、直顺。喷射前检查工具、设备是否齐全良好，喷射时管道不得有死弯，喷枪在任何情况下严禁对人。喷射工人必须做到开始时先送风、再开机、再给料，结束时待料喷完后再关风。向喷射泵供料连续均匀，机器正常运转时，料斗内保持有足够的存料。喷射机的工作压力满足喷头处的压力在0.1Mpa。喷头与受喷面保持垂直，宜保持0.6～1.0m的距离，喷射时控制好水灰比。每次喷射前将前次喷射砼的接茬部位清理，清除表面的泥土，以保障接茬处的密实。工作坑施工时应依次向下逐层施工，土体开挖、安装外网片、内连接筋、安装钢格栅、内连接筋、内网片、锚喷混凝土。为确保竖井的稳定，在工作竖井内，四角竖向每隔两道钢格栅放置一道角撑，以提高竖井的抗倾覆能力及稳定性，支撑随挖随设直至竖井底面。为方便人员上下竖井，在每座竖井内设置供人员上、下的安全爬梯，爬梯施工按照图集要求，高度及规格按照图集图纸要求安装施工，爬梯宽度为90cm，爬梯竖向每隔3m设置人员休息平台，爬梯两侧安装扶手，扶手安装必须牢固方便。爬梯材料选用钢板及角钢搭建，施工竖井时需将爬梯预埋件预埋到位。井底采用300厚C25混凝土喷射+钢格栅，500厚C40抗渗混凝土现浇钢筋混凝土结构，井底布置井底格栅，锚喷施工完毕后，达到设计标高，在工作坑做1.3×1.3m集水坑，集水坑采用钢筋混凝土结构，汇集工作坑内水流。铺设双层螺纹钢筋网片，浇注C40混凝土500mm厚，保证坑底平整干燥。使工作竖井形成一个整体。与此同时，在进行工作井施工时要注意安全问题。

工作井施工完成后，在井内布置主顶机构，主要是后背板、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯等。顶管基座为钢结构预制构件，顶管基座位置按管道设计轴线准确进行放样，安装时按照测量放样的基线，吊入井下就位安装固定。基座上的导轨按照顶管设计轴线并按实测洞门中心居中放置，并设置支撑加固，保证基座稳定不变形。竖井开挖至结构外缘基底后，应及时进行封底。竖井井底采用“封底格栅+横纵连接筋+浇筑混凝土”的结构，工作竖井封底钢筋网采用双层φ22@150mm十字布置，浇筑C30混凝土。浇筑混凝土和安装竖井底板钢格栅前一定要复核高程，准确无误后才能进行钢格栅的焊接、浇筑混凝土，竖井底部施作土坑和集水坑，待顶进完成后将临时封底破除。为确保出、入洞口位置支撑结构的稳定性，在出、入洞口两侧步设加强钢筋3Ф22@100mm，上下伸出洞口长度不小于1m。竖井洞口上下各增加一道HW300×300×10×145mm盘撑，连接上下盘撑形成门型框架，以保证竖井开洞处稳定，且保证盘撑与初衬格栅可靠焊接。在槽底用C20混凝土铺一层20cm基础，宽度较枕木长50cm，在混凝土内部埋设20cm×20cm枕木，埋深13cm。枕木长度应比导轨外缘两边各长出30cm，间距40cm。枕木埋入混凝土的面需包油毡。导轨选用24号钢轨，两导轨平行、等高，坡度及中心线符合要求。高程与设计管道坡度一致，焊接固定在钢板上。（这部分结构是现有的吧）

步骤二，在设计管道6的设计位置沿着设计路径向前开挖：工作井完成后在设计管道的设计位置采用人工沿管道方向开挖，每向前开挖50cm确定一次管底高程及中心线位置，开口大小根据拼接管道外径确定。

步骤三，随着开挖施工拼装拼接管道：拼接管道内径稍大于设计管道外径，拼接管件采用玻璃钢材质或其它刚性材料，拼接管件块数可根据现场情况确定，本例以三块为例，相邻拼接管件之前通过螺栓连接固定。

步骤四，重复步骤二和步骤三至拼接管道沿设计路径拼装至接收井：拼装完成一节拼接管道后继续开挖，然后继续向前拼装拼接管道，相邻两节拼接管道之前同样采用螺栓连接固定，直至管道设计终点。

步骤五，在工作井1的底部连接安装主顶机构3和顶管机头5。

拼接管件完成后在工作井内安装管道顶进设备，首先安装后背，后背的尺寸通过计算设置，方木前设置立铁，立铁前码放横铁，横铁要求码放平整，顶镐后座与横铁结合严密，可均匀地将顶力传到后背；顶进坑后背要有足够的强度及牢固度，在顶进过程中能承受千斤顶的最大作用力；后背墙表面要平顺，并且垂直于顶进管道的轴线，避免产生偏心受压。后背平面要垂直于管道中心线，装完后再安装主顶设备，将主顶千斤顶对称布置为2只，固定在组合千斤顶架上作整体吊装。每台千斤顶规格一致，行程同步，油路并联，共同作用，均备有独立的控制阀，伸出的最大行程小于油缸行程10cm左右。油泵设备设在距离主顶千斤顶的近处，并设置防雨棚，油路安装顺直，减小转角，接头不漏油，油泵的最大工作压力不大于32kpa，装有限压阀、溢流阀和压力表等指标保护装置，安装完毕后必须进行试车，在顶进中定时检修维护，及时排除故障。顶管机头的尺寸和结构要符合要求，在吊入顶进坑前要作详细检查。起重机卸机头时，要平稳、缓慢、避免冲击、碰撞，并由专人指挥，确保安全可靠。机头安放在导轨上后，测定前后端的中心的方向偏差和相对高差，并做好记录，机头与导轨的接触面必须平稳、吻合。工具管和掘进机要按设计要求，准确定位，两边对称。机头必须对电路、油路、水路、泥浆管路和操纵***等设备进行逐一连接，各部件连接牢固，不得渗漏，安装正确，并对各分***进行认真检查和试运行。在安置土方运输设备时，采用泥水平衡顶管机，以水力机械方式将泥浆通过与管路连接的吸泥泵输出并与排泥旁通装置直接输送到地面泥浆沉淀池。顶管过程中，无论是管从工作坑进洞，还是出洞，管子与洞口之间都必须留有间隙，但间隙必须做好封闭，如封闭不严，地下水、触变泥浆和泥砂就会从该间隙中流到坑中，影响坑内作业，严重时会造成洞口的坍落，造成事故，故洞口必须做止水，止水方法为，在入洞口位置浇筑300mm厚混凝土止水墙，墙外侧安装止水橡胶圈。橡胶圈中间用δ=10mm钢板作为隔挡和固定橡胶圈用。为了防止顶管机头进出工作坑洞口流入泥水，并确保在顶进过程中压注的触变泥浆不致流失，必须事先安装好前墙止水圈，其组成部分为预埋法兰底盘、橡胶板、钢压板、垫圈与螺栓。法兰底盘予先埋设在砼竖井内，中心正确，端面平整，安装牢固，螺栓的丝口妥善保护，水泥浆予先清除。安装时先装橡胶板，后装钢压板，再上垫圈并用螺帽紧固，使其阻止水流。步骤六，调整好主顶机构3的顶进高度和顶进方向后开始顶进：顶进时要控制顶力大小，顶力过大会破坏管道。

步骤七，设计管道6沿设计路径顶进接收井内，停止顶进。

步骤八，分别由工作井和接收井中拆除并取出主顶机构3和顶管机头5。

步骤九，向设计管道6的四周注水泥浆，完成整个施工：拼接管道的管径是根据设计管道的管径选择的，即使不拆除拼装管道也不会对注浆量造成影响。

所述步骤二中，由工作井向接收井单向开挖或者由工作井和接收井同时向中间双向开挖；所述步骤七中，随着设计管道顶进，拆除顶管机头前的拼接管道。

参见图1所示，一种应用所述的预制拼接管件顶进***的无接收井施工方法，与上述施工方法不同的是，本例中是针对受场地或其自然条件限制、无法设置接收井的情况，具体步骤如下：

步骤一，施工工作井1。

步骤二，在设计管道6的设计位置沿着设计路径向前开挖。

步骤三，随着开挖施工拼装拼接管道。

步骤四，重复步骤二和步骤三至拼接管道至设计路径终点。

步骤五，在工作井1的底部连接安装主顶机构3。

步骤六，调整好主顶机构3的顶进高度和顶进方向后开始顶进。

步骤七，设计管道6沿设计路径顶进至终点，停止顶进。

步骤八，拆除并取出主顶机构3。

步骤九，向设计管道6的四周注水泥浆，完成整个施工。

参见图2所示，一种应用所述的预制拼接管件顶进***的有障碍物时的施工方法，与实施例一不同的是，本例是在设计管道的设计路径上有障碍物8或者设计路径为曲线时，具体步骤如下：

步骤一，施工工作井1和接收井2。

步骤二，在设计管道6的设计位置沿着设计路径向前开挖。

步骤三，随着开挖施工拼装拼接管道。

步骤四，重复步骤二和步骤三至拼接管道沿设计路径拼装至接收井。

步骤五，在工作井1的底部连接安装主顶机构3和顶管机头5。

步骤六，调整好主顶机构3的顶进高度和顶进方向后开始顶进。

步骤七，随着设计管道顶进，拆除顶管机头前的拼接管道。

步骤八，设计管道6沿设计路径顶进接收井内，停止顶进。

步骤九，分别由工作井和接收井中拆除并取出主顶机构3和顶管机头5。

步骤十，向设计管道6的四周注水泥浆，完成整个施工。

参见图3所示，一种应用所述的预制拼接管件顶进***的顶管机头损坏时的施工方法，与实施例一不同的是，本例中是针对在设计管道顶进过程中、顶管机头损坏的情况，机头在顶进过程中发生机械故障或损坏时，常规施工方法只能在机头位置增加一座竖井，逐层开挖支护到底后取出机头，维修或更换机头后继续顶进，而由于机头在旋进过程中与土体紧密接触，从工作井取出后换机头需要时间，且取出过程中会破坏原有土体结构，具体步骤如下：

步骤一，由接收井2沿着设计路径向顶管机头方向开挖。

步骤二，随着开挖施工拼装拼接管道。

步骤三，重复步骤一和步骤二至拼接管道沿设计路径拼装至顶管机头位置。

步骤四，拆除顶管机头，并通过拼接管道运送至接收井取出。

步骤五，通过拼接管道运送新的顶管机头，更换后开始顶进。

步骤六，随着设计管道顶进，拆除顶管机头前的拼接管道。

步骤七，设计管道6沿设计路径顶进接收井内，停止顶进。

步骤八，分别由工作井和接收井中拆除并取出主顶机构3和顶管机头5。

步骤九，向设计管道6的四周注水泥浆，完成整个施工。

这样不仅节省了机头从工作井取出换机头的时间，提高了工作效率，而且避免了从工作井取出机头破坏土体的可能性，大大减少了工作量。

本实用新型可以实现无接收井顶进，同时在复杂地质条件及曲线顶进时管道高程及中心线位置精度高，施工速度快，对顶进过程中机头故障时的处理具有明显优势，且拼接管件可重复利用，成本较低。

Claims (6)

1.一种预制拼接管件顶进***，包括主顶机构（3），其特征在于：还包括沿设计管道（6）的设计路径上设置的拼接管道，所述拼接管道内径大于设计管道（6）的外径，拼接管道是由拼接管件（4）拼接而成的；

所述拼接管件（4）为条形板，其前后两个侧边分别对应向外突出形成轴向搭接边、左右两个侧边分别对应向外突出形成周向搭接边；

同轴的拼接管件（4）沿着拼接管道的轴向上通过轴向搭接边依次拼接、并通过连接件紧固，同周的拼接管件（4）的沿着拼接管道的环向上通过周向搭接边依次拼接、并通过连接件紧固。

2.根据权利要求1所述的预制拼接管件顶进***，其特征在于：所述主顶机构（3）设置在工作井（1）底部，包括连接在工作井侧壁上的后背板和垂直顶接在后背板上的主顶千斤顶。

3.根据权利要求1所述的预制拼接管件顶进***，其特征在于：所述主顶机构（3）的前端还连接有顶管机头（5）。

4.根据权利要求1所述的预制拼接管件顶进***，其特征在于：所述拼接管道的横截面为圆形或者多边形。

5.根据权利要求1所述的预制拼接管件顶进***，其特征在于：所述拼接管件（4）的材料为玻璃钢或者金属合金。

6.根据权利要求1所述的预制拼接管件顶进***，其特征在于：所述拼接管道内径大于设计管道（6）的外径的尺寸为10～20cm。