矩形顶管掘进施工方法与流程

本发明属于建筑施工领域，具体涉及一种矩形顶管掘进施工方法。

背景技术：

在城市进行综合管廊、地铁施工、过街涵洞等建筑工程，如果采用明挖施工的方式，通常会涉及拆迁、封路等情况，施工工期不可控、费用高昂、环境影响大。考虑到上述因素，因而采用顶管机掘进的方式进行施工作业，可以大大缩短工期、节约成本。但是，在实际施工过程中，也发现顶管机掘进施工的过程中还存在众多可改进的地方：1.吊装管节前，需要先吊出顶铁，然后吊入管节，完成一个管节的吊装作业通常需要4-5个小时；2.挖掘面压力不稳定，易导致挖掘面的失稳，造成地面沉降和隆起；3.挖掘出的泥土通过小车向外排出，耗时较长，容易产生顶管机等待的情况。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本发明提供一种改进的、效率更高的矩形顶管掘进施工方法。

本发明的技术方案是提供一种矩形顶管掘进施工方法，其包括确定矩形断面隧道线路轴线，设置满足断面顶管掘进要求的始发井和接收井，设置所述始发井时，在所述始发井的后端面处设置钢后靠，以供支撑所述顶管机的后顶千斤顶；顶管机沿隧道线路轴线掘进时，在所述始发井拼接管节并顶进管节；顶管机达到所述接收井时，将管节与顶管机分离，隧道贯通，其特征在于：多个所述后顶千斤顶沿所述管节的两侧边呈u字形设置，所述后顶千斤顶的活塞顶端均固定连接在顶铁上，所述顶铁随所述活塞前进或后退，所述始发井内设置供所述顶铁移动的轨道。

优选的，所述顶铁包括u形顶铁和环形顶铁，其中所述u形顶铁通过焊接或螺栓连接的方式固定在所述后顶千斤顶的活塞上，所述环形顶铁通过焊接或螺栓连接的方式固定在所述u形顶铁上。

优选的，所述始发井的四周墙体内设置旋喷桩或搅拌桩以加固所述始发井。

优选的，所述管节采用预制矩形钢筋混凝土管节，所述管节接口采用f字型承插式结构，所述管节吊入所述始发井前，先在其外侧壁上涂覆石蜡层，并进行烘烤以使得所述石蜡层浸润并附着在所述管节表面。

优选的，所述顶管机包括刀盘、主顶设备、向挖掘面输送泥水的送水泵，当所述地下水压及挖掘面土压力超过阈值时，降低所述送水泵的转速、反之则提高所述送水泵的转速从而确保所述刀盘工作时的压力在要求的压力范围内。

优选的，所述顶管机还包括排除渣土、碎石以及调控土压仓压力，实现土压平衡的螺旋输送机，所述顶管机机头后方设置有将所述螺旋输送机排出的渣土等进行加水搅拌成泥浆的搅拌机，隧道内设置有连接所述搅拌机以将泥浆向外输送的输泥管道。

优选的，所述管节侧壁上设置有贯通的注浆孔，所述注浆孔连接注浆系统，所述管节顶进时，所述注浆系统通过所述注浆孔向所述管节的外壁外注入触变泥浆以形成泥浆润滑套，从而降低了顶进时的摩擦阻力，所述触变泥浆由膨润土、cmc、纯碱和水混合而成。

优选的，全部所述管节顶进结束后，所述注浆系统通过部分所述注浆孔向所述管节的外壁外注入注水泥浆，并通过所述注浆孔向外排除触变泥浆，以用注水泥浆置换触变泥浆，从而固结所述管节外壁周围土体。

优选的，用注水泥浆置换触变泥浆完成后，在所述始发井和所述接收井处的管节分别与结构内衬墙的连接位置浇筑井接头，对所述管节进行内防水处理。

本发明的矩形顶管掘进施工方法改进了顶铁和千斤顶的连接方式，泥土的输送方式以及其他，从而大大提高了施工的效率和质量，大大缩短了施工时间，值得广泛推广。

附图说明

图1是本发明最佳实施例的矩形顶管掘进施工方法的原理示意图；

图2是顶铁的结构示意图；

图3是管节的横截面结构示意图；

图4是顶管机工作状态的剖视结构原理图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

如图1至图4所示，本发明的一种矩形顶管掘进施工方法，其包括以下步骤：

确定矩形断面隧道线路轴线；

设置满足断面顶管掘进要求的始发井4和接收井（未图示），设置始发井4时，在始发井4的后端面处设置钢后靠8，以供支撑顶管机14的后顶千斤顶7；

顶管机14沿隧道线路轴线掘进时，在始发井4拼接管节1并顶进管节1；

顶管机14达到接收井时，将管节1与顶管机14分离，隧道贯通。

作为优选的方案，多个后顶千斤顶7沿管节1的两侧边呈u字形设置，后顶千斤顶7的活塞顶端均固定连接在顶铁上，顶铁随活塞前进或后退。其中，顶铁包括u形顶铁15(u字形顶铁)和环形顶铁16(口字形顶铁)，其中u形顶铁15通过焊接或螺栓连接的方式固定在后顶千斤顶7的活塞上，环形顶铁16通过焊接或螺栓连接的方式固定在u形顶铁16上，始发井4内设置供顶铁移动的轨道10。其可以避免在吊车2吊入管节1前，先吊出顶铁的操作，大大缩短了操作的时间。

作为优选的方案，始发井4的四周墙体内设置旋喷桩或搅拌桩以加固始发井4。

作为优选的方案，管节1采用预制矩形钢筋混凝土结构，管节1接口采用f字型承插式结构，管节1吊入始发井4前，先在其外侧壁上涂覆石蜡层，并进行烘烤以使得石蜡层浸润并附着在管节1表面，从而减少管节1顶进时的摩擦力。

作为优选的方案，顶管机14包括刀盘20、主顶设备21、向挖掘面输送泥水的送水泵，当地下水压及挖掘面土压力超过阈值时，降低送水泵的转速、反之则提高送水泵的转速从而确保刀盘工作时的压力在要求的压力范围内，从而避免顶管机14偏移等情况，提高了施工的安全性。

作为优选的方案，顶管机14还包括排除渣土、碎石以及调控土压仓压力，实现土压平衡的螺旋输送机22，顶管机14后方设置有将螺旋输送机排出的渣土等进行加水搅拌成泥浆的搅拌机11，隧道内设置有连接搅拌机11以将泥浆向外输送的输泥管道3。其避免传统的使用小车往返来运输泥土的施工方案，可以大大节约施工时间。

作为优选的方案，管节1侧壁上设置有贯通的注浆孔17，注浆孔17连接注浆系统18，管节1顶进时，注浆系统18通过注浆孔17向管节1的外壁外注入触变泥浆以形成泥浆润滑套，从而降低了顶进时的摩擦阻力，触变泥浆由膨润土、cmc、纯碱和水混合而成。全部管节1顶进结束后，注浆系统通过部分注浆孔向管节1的外壁外注入注水泥浆，并通过注浆孔向外排除触变泥浆，以用注水泥浆置换触变泥浆，从而固结管节1外壁周围土体。用注水泥浆置换触变泥浆完成后，在始发井4和接收井处的管节1分别与结构内衬墙的连接位置浇筑井接头，对管节1进行内防水处理。

图中还有常见结构：配电箱5，操作台6，顶环9，土箱12，纠偏油缸13。

以上实施例仅为本发明其中的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种矩形顶管掘进施工方法，其包括确定矩形断面隧道线路轴线，设置满足断面顶管掘进要求的始发井和接收井，设置始发井时，在始发井的后端面处设置钢后靠，以供支撑顶管机的后顶千斤顶；顶管机沿隧道线路轴线掘进时，在始发井拼接管节并顶进管节；顶管机达到接收井时，将管节与顶管机分离，隧道贯通，多个后顶千斤顶沿管节的两侧边呈U字形设置，后顶千斤顶的活塞顶端均固定连接在顶铁上，顶铁随活塞前进或后退，始发井内设置供顶铁移动的轨道。

技术研发人员：王建智;韦文斌;刘伟鹏
受保护的技术使用者：中衡设计集团工程咨询有限公司
技术研发日：2018.11.07
技术公布日：2019.04.16