一种用于城市主干道微顶管快速施工的方法与流程

1.本发明属于顶管施工技术领域，具体涉及一种用于城市主干道微顶管快速施工的方法。


背景技术：

2.近年来，随着国家将棚户区改造作为下一个五年计划的发展方向，各大城市掀起了旧城改造的热潮，城市主干道路上开槽施工因地下管线复杂、破坏道路、影响交通、环境污染、施工周期长等，不能满足当前社会施工要求，而顶管施工能较为有效地解决这个问题。
3.但目前的顶管施工一般采用泥水平衡顶管及土压平衡顶管，上述两种施工方法不能有效的控制城市道路地面沉降，且施工占地面积大，施工精度差，效率较低，周期相对较长，因此有必要设计一种用于城市主干道微顶管快速施工的方法用以快速施工且地面沉降控制合理的施工方法。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术中上述技术问题，本发明提供了一种用于城市主干道微顶管快速施工的方法，通过摇管机下沉钢护筒快速施工顶管机工作井及接收井，利用微型顶管机高精度、快速顶进安装预制管节，解决了上述技术问题。
5.一种用于城市主干道微顶管快速施工的方法，该施工方法包括以下施工步骤：s1：封闭围挡单车道工作区域，做好交通导流，破除工作井和接收井范围内道路结构层，利用立坑式摇管机将钢护筒下沉到设计标高，过程中长臂挖机配合出土，最后浇筑封底混凝土；s2：在始发井内，将槽钢底座焊接在钢护筒上，槽钢底与地板预留50cm空间，作为存储地下水及少量泥沙的空间，吊装顶管机下井，安装摄影电子经纬仪及显示器，顶管机后背墙采用工装式弧形后靠背钢板与钢护筒密贴，在顶进方向的钢护筒内壁上开孔，将带有led标靶导向杆钻头用顶进装置顶入开通的作业孔土体内，后续导向杆通过螺纹与前导管连接，依次顶进入土，直至另一端导向钻头从接收井处顶出。
6.s3：把锥形变径头连接到工作井内导向杆尾部，锥形变径头后接排泥管，排泥管内连接螺旋出土杆，利用顶推装置把安装有锥形变径头的排泥管跟随着导向杆顶入土体中，接收井处分节拆除导向杆吊出，直至所有导向杆被顶至接收井内，并把所有进入接收井内的导向杆吊出接收井；s4：第一节排泥螺旋管锥形扩大头跟随导向杆进入接收井后，切割洞门处钢护筒，安装洞门密封装置，然后利用顶推装置把一个带有高压喷射注浆孔装置的顶管机头跟随末端的排泥螺旋管顶入孔内，顶管机头的刀盘旋转带动掌子面前方的所有排泥螺旋杆转动，刀盘对土体进行切削，切削后的土体进入顶管机头掌子面前方的土压仓内，土压仓内的土体通过排泥螺旋杆和排泥管向接收井排出，接收井处利用小斗车吊装出井；
s5：工作井内在顶管机头后安装玻璃纤维增强塑料顶管管节，利用顶推装置把所有管节跟随顶管机头依次顶入土体内，前方接收井处分节拆除顶出的导向杆、排泥螺旋管和顶管机头，每安装一节树脂混凝土管节，延长连接高压水胶管及供电电缆，直至最终完成所有管节顶进；s6：管节顶进完成后，拆除吊出顶管设备，施作钢护筒与管节连接处的洞口防水，安装预制检查井筒，回填井筒外侧与钢护筒之间中粗砂，切割拔除钢护筒公环，然后安装井盖，按照道路原设计恢复道路结构层，最后撤离围挡，恢复交通。
7.上述的一种用于城市主干道微顶管快速施工的方法，所述立式摇管机为可回缩结构，在运输至现场过程中，可回缩为较窄尺寸，以方便装车运输。
8.上述的一种用于城市主干道微顶管快速施工的方法，所述工作井及接收井井壁为钢护筒，选用壁厚20mm的q235b钢板制成，标准钢护筒节高度2m，刃脚节钢护筒高度1m，刃脚节钢护筒接土一侧需加工成锯齿状，锯齿深度约100mm-200mm，以减少钢护筒在摇井下沉过程中的阻力，采用立式摇管机完成对钢护筒的分节下沉，每节钢护筒下沉到位后长臂挖机出土，结束施工后切割顶管50cm以上公环，拔出重复利用。
9.上述的一种用于城市主干道微顶管快速施工的方法，所述槽钢底座为三节槽钢平行焊接在钢护筒侧壁上，槽钢上铺钢板作为操作平台，钢板与混凝土底板预留500mm空间，作为存储地下水及少量泥沙的空间，所述顶管机的推进台通过多个可调节螺栓固定在操作台上，保证顶进过程中不发生偏移。
10.上述的一种用于城市主干道微顶管快速施工的方法，所述摄影电子经纬仪设置在顶管机后方，并用专用vga视频线连接摄影电子经纬仪和工业显示器，所述楔形导向杆内安装自带电源的led标靶光源，顶进前，打开摄影电子经纬仪摄影功能及激光指向，打开工业显示器和led标靶光源，通过调节摄影电子经纬仪使显示器图像显示大小合适，显示器中十字丝清晰，为了方便观测，在近距离时可将图像调至约占显示屏1/2大小，远距离时可将图像调至最大充满整个显示屏。调节摄影电子经纬仪使调节电经垂直止微动和水平止微动，使电经指向激光束与“水平等高引线”重合，电经指向激光束应垂直入射在led标靶中心，后面随着掘进距离增加，随时调节以摄影电子经纬仪使led标靶图像清晰。
11.上述的一种用于城市主干道微顶管快速施工的方法，所述洞门同时在顶进先导管及管材的过程中，为防止管道出入洞口的位置漏水严重，造成路面不均匀沉降，故在所述顶管机顶进前，在钢护筒上安装洞门密封装置，以控制井内流水流砂等泥土流失现象。
12.上述的一种用于城市主干道微顶管快速施工的方法，所述顶管机头为可更换机头，可选择的有简易机头、扩大切削机头和挤压切削式潜盾机头，dn400且土质松软的选用简易机头，dn600管径可选用扩大切削机头和挤压切削式潜盾机头，dn800管径为目前微顶管达到的最大顶进直径，应选用挤压切削式潜盾机头，简易机头及扩大切削机头侧面设置有三个高压注浆孔，挤压切削式潜盾机头顶部设置一处高压注浆孔，通过后面连接的高压注浆管路，注浆孔满足当施工顶进距离较长，土层含砂量大时，在管道推进过程中，砂层粘附于管道外壁，造成“抱管”现象，推进阻力将变大。
13.上述的一种用于城市主干道微顶管快速施工的方法，所述玻璃纤维增强塑料顶管采用f型承插接口，管节之间衬垫材料为多层胶合板，钢套环及钢环材料采用304不锈钢，承插口处设置两道楔形橡胶圈，材料为氯丁橡胶，膨胀橡胶应在安装多层胶合板衬垫时同步
粘贴，待顶进压紧后与管内壁齐平。
14.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，可以达到以下有益效果：1、本发明一种用于城市主干道微顶管快速施工的方法所述的摇管机装置外形尺寸小，3米宽道路即可施工，仅需占用一股车道，钢护筒分2m每节下沉，护筒之间连接采用焊接，摇管下沉钢护筒速度快，公环可在检查井完成后回收使用，节约成本；2、本发明所使用的微顶管机集成化设计，顶推装置体积小，重量轻，设备操作方便，施工效率高，工作井尺寸仅φ2590mm、φ3290mm，后背墙为弧形钢板，与钢护筒内壁密贴，后背结构的设置能够提供足够的支撑强度，在顶进过程中能够承受千斤顶的最大反作用力，配合机台底座的固定设置，在整个顶进过程中保持设备稳定，顶进中心线始终较好的保持在同一水平线上；3、本发明适用地层广，城市主干道下硬土层、砂层、直径小于50mm的砂砾层，均可采用本发明的施工方法；4、顶管机机头处设置高压注浆孔，当施工顶进距离较长，土层含砂量大时，在管道推进过程中，砂层粘附于管道外壁，造成“抱管”现象，推进阻力将变大，可通过高压喷射注浆孔对机头处注入特制泥浆，达到润滑管道外壁，防止砂层粘附，降低管道在砂层中的阻力，减小推力的目的，也可在遇到较大土层或以砂砾为主的老城杂填土层，千斤顶顶力增大，可开启高压泵通过注浆孔喷嘴对刀盘前方土体进行冲刷改良；5、本发明采用先进的摄影经纬仪+激光导向钻头进行导向，整个顶进过程水平直线度
±
30mm，管节采用玻璃纤维增强塑料顶管管，相对于混凝土结构质量轻，刚度大，防腐性更强，管节与管节之间采用承插式方式，接头防水效果好，成型管道满足重力排水。
附图说明
15.下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明，其中：图1是本发明所述钢护筒下沉过程的示意图；图2是本发明所述的施工方法中顶管设备就位示意图；图3是本发明所述的施工方法中摄影电子经纬仪定位导向示意图；图4是本发明所述步骤s3施工过程示意图；图5是本发明所述步骤s4施工过程示意图；图6是本发明所述步骤s5施工过程示意图；图中：1-显示器，2-摄影电子经纬仪，3-导向杆，4-楔形导向钻头，41-电源，42-led标靶光源，5-顶推装置，6-弧形后靠背，7-小型龙门吊，8-钢护筒，9-锥形扩大头，10-槽钢底座，11-混凝土封底垫层，12-排泥管，13-排泥螺旋杆，14-顶管机头，15-高压喷射注浆孔，16-玻璃纤维增强塑料顶管。
具体实施方式
16.本发明一种用于城市主干道微顶管快速施工的方法，该方法包括以下施工步骤：步骤一：封闭围挡单车道工作区域，做好交通导流，破除工作井和接收井范围内道路结构层，利用立式摇管机将钢护筒8下沉到设计标高，同时长臂挖机配合出土，并浇筑封
底混凝土，如图1所示为钢护筒8下沉过程的施工示意图；步骤二：在始发井内，将槽钢底座10焊接在钢护筒8上，槽钢底座10与地板预留500mm的空间，作为存储地下水及少量泥沙的空间，吊装顶管机下井，安装摄影电子经纬仪2及显示器1，顶管机后背墙采用工装式弧形后靠背6钢板与钢护筒8密贴，在顶进方向的钢护筒8内壁上开孔，将带有led标靶导向杆3钻头用顶推装置5顶入开通的作业孔土体内，后续导向杆3通过螺纹与前导管连接，依次顶进入土，直至另一端楔形导向钻头4从接收井处顶出，如图2和图3所示，为顶管设备就位和摄影电子经纬仪2定位导向的施工示意图；步骤三：把锥形变径头连接到工作井内导向杆3尾部，锥形变径头后接排泥管12，排泥管12内连接排泥螺旋杆13，利用顶推装置5把安装有锥形变径头的排泥管12跟随着导向杆3顶入土体中，接收井处分节拆除导向杆3吊出，直至所有导向杆3被顶至接收井内，并把所有进入接收井内的导向杆3吊出接收井，该步骤的施工过程如图4所示；步骤四：第一节排泥管12的锥形扩大头9跟随导向杆3进入接收井后，切割洞门处钢护筒8，安装洞门密封装置，然后利用顶推装置5将带有高压喷射注浆孔15装置的顶管机头14跟随末端的排泥螺旋杆13顶入孔内，顶管机头14的刀盘旋转带动掌子面前方的所有排泥螺旋杆13转动，刀盘对土体进行切削，切削后的土体进入顶管机头14掌子面前方的土压仓内，土压仓内的土体通过排泥螺旋杆13和排泥管12向接收井排出，接收井处利用小型龙门吊7吊装出井，该步骤的施工过程如图5所示；步骤五：工作井内在顶管机头14后安装玻璃纤维增强塑料顶管16管节，利用顶推装置5把所有管节跟随顶管机头14依次顶入土体内，前方接收井处分节拆除顶出的导向杆3、排泥螺旋杆13和顶管机头14，每安装一节树脂混凝土管节，延长连接高压水胶管及供电电缆，直至最终完成所有管节顶进，该步骤的施工过程如图6所示；步骤六：管节顶进完成后，拆除吊出顶管设备，施作钢护筒8与管节连接处的洞口防水，安装预制检查井筒，回填井筒外侧与钢护筒8之间中粗砂，切割拔除钢护筒8公环，然后安装井盖，按照道路原设计恢复道路结构层，最后撤离围挡，恢复交通。
17.工作井及接收井井壁为钢护筒8，选用壁厚20mm的q235b钢板制成，标准钢护筒8节高度2m，刃脚节钢护筒8高度1m，刃脚节钢护筒8接土一侧需加工成锯齿状，锯齿深度为100-200mm，以减少钢护筒8在摇井下沉过程中的阻力。
18.顶管设备后背墙为弧形钢板，与顶管设备通过螺栓连接为整体，和钢护筒8内壁密贴。
19.导向杆3钻头为楔形，可通过旋转导向杆3上下左右微调顶进高程，钻头内安装有led标靶光源42，同时摄影电子经纬仪2的升降台座安装在工作井底部混凝土基础上，摄影电子经纬仪连接2有工业显示器1，可通过显示器1观测调节led标靶光源42成像始终在屏幕中心位置。
20.步骤四中顶管机头14为可更换机头，dn400管径可选用简易机头，顶进方式为不排土挤密扩孔顶进，适用于松软地层，dn600管径可选用扩大切削机头或挤压切削式潜盾机头，顶进方式为排土挤压扩孔顶进，dn800管径可选用挤压切削式潜盾机头，顶进方式为排土挤压扩孔顶进，所述简易机头、扩大切削机头及潜盾机均带有高压喷射注浆孔15。
21.玻璃纤维增强塑料顶管16采用f型承插接口，管节之间衬垫材料为多层胶合板，钢套环及钢环材料采用304不锈钢，承插口处设置两道楔形橡胶圈，材料为氯丁橡胶。
22.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。