浅埋富水砂层顶管水下接收施工结构及方法与流程

1.本发明涉及顶管水下接收施工技术领域，具体涉及一种浅埋富水砂层顶管水下接收施工结构及方法。


背景技术：

2.接收井周边地质为富水砂层，接收时，洞门止水帘布是外翻状态，比始发时内扣状态防止涌泥涌沙效果差。常规接收在洞门破除到顶管机进入接收井过程中，由于地下水位高，可能出现涌泥涌砂情况，造成周边道路坍塌、高压管线破坏，引起恶劣社会影响。
3.水下接收施工时在接收井内注清水，经过多个步骤施工处理后，能有效降低接收时涌泥涌砂风险，注浆效果可以通过水位变化观察，有一定容错率，但是水下接收施工的工序较多，接收所需时间较长；因在接收井内注水，需做封堵墙，因此，亟需设计浅埋富水砂层顶管水下接收施工结构及方法来解决上述问题。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明旨在提供一种浅埋富水砂层顶管水下接收施工结构及方法。
5.为实现该技术目的，本发明的方案是：浅埋富水砂层顶管水下接收施工结构，包括接收井、施工机构与富水砂层基坑，所述接收井设置在富水砂层基坑的内部，所述施工机构包括顶管机、管体、盾构机与封堵墙，所述盾构机设置在富水砂层基坑的内部一侧，所述盾构机的内部两侧均固定安装有连接箱，且连接箱的内壁上通过螺栓安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端焊接有驱动齿，所述盾构机的内部通过轴承活动连接有转动架，所述转动架的外壁一侧焊接有转动齿，所述转动架的一端焊接有端头刀盘，所述封堵墙固定安装在接收井的两侧，所述封堵墙的外部两侧均焊接有墙垛，所述封堵墙的外部两侧均通过螺栓安装有工字钢。
6.优选的，所述管体设置在顶管机和盾构机之间，所述工字钢的外壁一侧焊接有稳压板，所述稳压板的内部焊接有顶钩件。
7.优选的，所述顶钩件的底部焊接有斜架，所述工字钢的外部和斜架的内壁上均焊接有若干个插设件。
8.优选的，所述插设件的内部固定插接有横向板，所述工字钢的外壁上固定安装有底钩架。
9.优选的，所述封堵墙外壁的两侧均通过螺栓安装有弯折钢，所述弯折钢通过螺栓安装在工字钢的一侧。
10.优选的，所述弯折钢的外壁上通过螺栓安装有贴合板，所述贴合板的内壁上焊接有固定钢。
11.优选的，所述固定钢的一侧焊接有钢片，所述钢片的一侧焊接有异形钢。
12.优选的，所述顶管机固定安装在外部的始发井中，所述盾构机的内部两侧均固定
安装有驱动架，且驱动齿设置在驱动架的内部，所述转动齿和驱动齿的外壁相啮合。
13.优选的，所述封堵墙采用灰砂砖砌筑，所述接收井的外侧预留两排袖阀管；所述袖阀管呈梅花型设置，所述接收井底部的内壁上设置有填粘土。
14.一种施工方法，采用浅埋富水砂层顶管水下接收施工结构，具体步骤如下：
15.s1.线位测量及复测：顶管机到达加固区前，测量人员对顶管线路进行复测，有偏差及时纠偏；
16.s2.接收井洞门破除及止水：提前安排破除洞门，安装洞门止水装置；
17.s3.铺设延伸轨道及机头加固：放样复核为铺设延伸轨道，再使顶管机旁的盾构机进入加固区；
18.s4.接收井内填土、注水：测量地下水位是在接收井内填入2.5m的粘土，然后注清水至计算标高位置；
19.s5.接收井进入：填土、注水完成后，顶管机旁的盾构机缓慢进入接收井；
20.s6.端头注双液浆封堵：待盾构机全部进入接收井后，立即在接收井1外侧用提前预埋的袖阀管注双液浆封堵；
21.s7.抽水：注浆结束后，抽水并观察水位变化，确定注浆效果，最后盾构机吊出接收井，顶进结束。
22.在上述技术方案中，本发明提供的浅埋富水砂层顶管水下接收施工结构及方法，端头刀盘施工挖掘，使管体顺利进入至富水砂层基坑，利于顶管水下的施工，在盾构机到达接收井前，接收井内填2.5m厚粘土封底，并在明挖段与顶管井通道处以及左线砌筑封堵墙，在接收井与明挖段连接处砌筑封堵墙，墙后设置墙垛支撑并用工字钢设置，保证墙体稳定性；向井内注水至地下水位以上反压，防止浆液流入接收井；在接收井端头采用双排袖阀管注双液浆注浆封堵管壁后缝隙，降低富水砂层顶管接收时涌泥涌水风险；在接收井内注水至地面以下2.15m，保持井内外压力平衡接收井区域地下水位高流速快，可在接收过程中防止发生涌泥涌沙。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本技术的施工示意图。
25.图2为本技术的管体施工完成示意图。
26.图3为本技术的施工机构局部剖面示意图。
27.图4为本技术的封堵墙侧面示意图。
28.图5为本技术的封堵墙侧面剖视示意图。
29.图6为本技术的封堵墙顶面示意图。
30.图7为本技术的a局部剖面示意图。
31.图8为本技术的施工方法结构示意图。
32.图9为本技术的接收井内填粘土和注水示意图。
33.图10为本技术的袖阀管平面布置示意图。
34.图11为本技术的袖阀管剖面示意图。
35.图12为本技术的水下接收工艺流程示意图。
36.附图标记说明：1接收井、2封堵墙、3管体、4盾构机、5顶管机、6端头刀盘、7转动架、8转动齿、9驱动架、10驱动齿、11连接箱、12驱动电机、13斜架、14稳压板、15插设件、16横向板、17工字钢、18顶钩件、19墙垛、20底钩架、21弯折钢、22异形钢、23固定钢、24钢片、25贴合板、26富水砂层基坑、27施工机构。
具体实施方式
37.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。为了对技术方案进行清楚、完整地描述，故选以下实施例进行说明；以下实施例为本发明一部分实施例；基于本技术，在没有做出创造性劳动前提下所获取的其他实施例，均属本发明保护的范围。
38.在以下实施例中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶/底”等方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于清楚描述本实施例，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，故不能理解为对本技术的限制。
39.本发明所述的具体实施例为如图1-12所示，本发明实施例提供的浅埋富水砂层顶管水下接收施工结构，包括接收井1、施工机构27与基坑26，接收井1设置在基坑26的内部，施工机构27包括顶管机5、管体3、盾构机4与封堵墙2，盾构机4设置在基坑26的内部一侧，管体3处于顶管机5和盾构机4之间，盾构机4的内部两侧均固定安装有连接箱11，且连接箱11的内壁上通过螺栓安装有驱动电机12，驱动电机12的输出端焊接有驱动齿10，驱动电机12的输出端将驱动齿10带动后转动，盾构机4的内部通过轴承活动连接有转动架7，转动架7的外壁一侧焊接有转动齿8，驱动齿10转动并将转动齿8推动，转动架7的一端焊接有端头刀盘6，与驱动齿10相啮合的转动齿8被推动后转动，也使转动齿8中的转动架7和端头刀盘6转动，端头刀盘6将富水砂层进行旋转挖掘，同时顶管机5推动管体3向前，端头刀盘6施工挖掘，封堵墙2固定安装在接收井1的两侧，封堵墙2的外部两侧均焊接有墙垛19，封堵墙2的外部两侧均通过螺栓安装有工字钢17，在接收井1与明挖段连接处砌筑封堵墙2，墙后设置墙垛19支撑并用工字钢17和斜架13辅助支撑，保证封堵墙2的稳定性。
40.如图1、图3、图4和图5所示的，管体3设置在顶管机5和盾构机4之间，工字钢17的外壁一侧焊接有稳压板14，稳压板14的内部焊接有顶钩件18，顶钩件18固定且钩在稳压板14的内部，使斜架13的顶部稳定设置。
41.如图1、图3、图4、图5和图6所示的，顶钩件18的底部焊接有斜架13，工字钢17的外部和斜架13的内壁上均焊接有若干个插设件15，斜架13和工字钢17的外部之间呈倾斜状设置，斜架13和工字钢17中为锥形结构，增加了封堵墙2的稳定性。
42.如图1、图4、图5和图6所示的，插设件15的内部固定插接有横向板16，多个横向板16插入到插设件15的内部，使斜架13和工字钢17之间形成多个锥形的结构，工字钢17的外壁上固定安装有底钩架20，斜架13的底部卡在底钩架20的上方，底钩架20、斜架13和工字钢17之间形成三角结构，能辅助支撑封堵墙2。
43.如图1、图4、图5和图6所示的，封堵墙2外壁的两侧均通过螺栓安装有弯折钢21，弯折钢21通过螺栓安装在工字钢17的一侧，弯折钢21为l型结构，增加封堵墙2和工字钢17之
间的紧密稳定度。
44.如图1、图4、图5、图6和图7所示的，弯折钢21的外壁上通过螺栓安装有贴合板25，贴合板25的内壁上焊接有固定钢23，贴合板25和固定钢23使异形钢22稳固在弯折钢21旁。
45.如图1、图4、图5、图6和图7所示的，固定钢23的一侧焊接有钢片24，钢片24的一侧焊接有异形钢22，弯折钢21和异形钢22之间也能形成封堵墙2两侧的支撑结构。
46.如图1和图3，顶管机5固定安装在外部的始发井中，顶管机5的输出端使盾构机4推动向前，盾构机4的内部两侧均固定安装有驱动架9，且驱动齿10设置在驱动架9的内部，驱动架9对驱动齿10的位置进行限定，转动齿8和驱动齿10的外壁相啮合，转动齿8能随着驱动齿10而转动。
47.如图1、图4、图9和图10所示的，接收井1的尺寸为11.6mx14.1m，封堵墙2采用灰砂砖砌筑，为三七墙，接收井1的外侧预留两排袖阀管28。
48.如图1、图4、图9、图10和图11所示的，袖阀管28内径50mm，间距1000x1000排列，袖阀管28呈梅花型设置，接收井1底部的内壁上设置有2.5m范围的填粘土，对浆液反压。
49.工作原理：顶管机5和盾构机4到达加固区前，顶管机5将管体3通入到富水砂层基坑26，测量人员对顶管线路进行复测，有偏差及时纠偏。提前安排破除洞门，安装洞门止水装置，铺设延伸轨道，预埋袖阀管28。盾构机4机头进入加固区后，驱动电机12的端部使驱动齿10转动，驱动齿10转动并将转动齿8推动，则转动齿8被推动后转动，也使转动齿8内的转动架7以及端头刀盘6转动，使得端头刀盘6将富水砂层进行挖掘，在接收井1与明挖段连接处砌筑封堵墙2，右线接收时，接收井1左线处同样做封堵墙2，封堵墙2采用灰砂砖砌筑，内设拉结井与管廊结构或左线管节连接，墙后设置墙垛19支撑并用工字钢17设置斜撑，墙体的稳定性提高，在接收井1内填入2.5m的粘土，然后注清水至计算标高位置。填土、注水完成后，盾构机4缓慢进入接收井1，待盾构机4全部进入接收井后，立即在接收井1外侧用提前预埋的袖阀管28注双液浆封堵。注浆结束后，抽水并观察水位变化，确定注浆效果，最后盾构机4吊出接收井1，顶进结束。
50.实施例一
51.某工程中顶管接收井尺寸为11.6m*14.1m，西侧为马路路，东侧为110kv电缆沟，接收井端头加固做法一致，均采用双液浆+旋喷桩方式加固，加固范围与始发井一致。接收井北侧管廊明挖段连接，明挖段管廊已施工完成。接收井地质情况差，洞门全断面位于富水砂层中，根据接收井施工情况，接收井区域地下水位高且流速快，地下水位埋深3.1m左右。
52.浅埋富水砂层顶管水下接收施工方法，包括浅埋富水砂层顶管水下接收施工结构，包括放样复核与测量地下水位，
53.s1.线位测量及复测：顶管机5到达加固区前，测量人员对顶管线路进行复测，有偏差及时纠偏；
54.s2.接收井洞门破除及止水：提前安排破除洞门，安装洞门止水装置；
55.s3.铺设延伸轨道及机头加固：放样复核为铺设延伸轨道，再使顶管机5旁的盾构机4进入加固区；
56.s4.接收井内填土、注水：测量地下水位是在接收井1内填入2.5m的粘土，然后注清水至计算标高位置；如图1、图3、图4和图8所示的，步骤s4中，封堵墙2：由于接收井1北侧连接管廊明挖接收，接收时，明挖结构已施工完成，为了减小注水量，在接收井1与明挖段连接
处砌筑封堵墙2，右线接收时，接收井1左线处同样做封堵墙2，避免注入的水从左线流走。封堵墙2采用灰砂砖砌筑，内设拉结井与管廊结构或左线管节连接，墙后设置墙垛19支撑并用工字钢17设置斜撑，保证墙体稳定性；接收井1内填粘土：接收井1端头注双液浆时，浆液可能流入井内，影响注浆效果，同时如果只注水，浆液进入井内后，会将延伸轨道和顶管包住，影响后续盾构机4吊出，在接收井1底板上2.5m范围填粘土，对浆液反压，防止浆液流入接收井1；注水：接收时，洞门止水帘布外翻，对于泥水阻挡效果不佳，并且接收井1区域地下水位高、流速快，在接收过程中易发生涌泥涌沙，造成周边地面塌陷。在接收井1内注水，注水深度高于地下水位50cm，保持井内外压力平衡，可有效降低涌泥涌砂风险。根据地下水位实测数据，地下水位在地下3.1m处，接收井1面积124.4
㎡
，盾构机4全部进入接收井1后，水位上升0.95m，故在接收前，接收井1内注水至地面以下2.15m。
57.s5.接收井进入：填土、注水完成后，顶管机5旁的盾构机4缓慢进入接收井1；如图1、图3、图4和图9所示的，s5中，接收井1内注水完毕后，观察一小时水位变化，封堵墙2稳定状况及有无渗漏水，无异常情况后，顶管机5旁的盾构机4端头刀盘6缓慢切削洞门区域剩余围护结构混凝土，待端头刀盘6接近洞门止水帘布时，停止转动，避免破坏止水帘布。
58.s6.端头注双液浆封堵：待盾构机4全部进入接收井后，立即在接收井1外侧用提前预埋的袖阀管28注双液浆封堵；如图1、图10和图11所示的，s6中，顶管机5的盾构机4到达加固区前，在接收井1外侧预留两排袖阀管28，袖阀管28内径50mm，间距1000*1000排列，梅花型布置，顶管范围袖阀管深度至管顶，顶管范围外袖阀管深度至管底，顶管机完全进入接收井1后，立即通过袖阀管注双液浆，封堵管节壁后缝隙，阻断泥水通道，为了保证双液浆能充分填充空隙，注浆分两个阶段，第一阶段要求双液浆凝结时间15s-20s，让浆液充分扩散，第二阶段要求双液浆凝结时间小于10s，让浆液迅速凝结，封堵管节后缝隙。
59.第一阶段双液浆配合比示意表:
[0060][0061]
第二阶段双液浆配合比示意表:
[0062][0063]
s7.抽水：注浆结束后，抽水并观察水位变化，确定注浆效果，最后盾构机4吊出接收井1，顶进结束。如图9、图10、图11和图12所示的，s7中，注浆完成后，用水泵抽出接收井1内清水，第一次抽50cm后，观察水位变化30min，如果水位上升或下降，则说明端头注浆封堵效果不好，需重新注浆。如水位没变化，继续抽排1m，再次观察水位变化，如此循环，循环直至将水抽排完成，接收井1内清水抽排完成后，清除井内粘土，吊出盾构机4，吊装采用的sac3000型汽车吊，其整机长度18240mm，整机宽度3000mm，高度4000mm；吊装时最长主臂80m，基本臂长15.4m。主钩和副钩满足顶管机吊装作业。
[0064]
本技术的方法适合富水砂层地质条件下顶管水下接收技术，顶管机到达接收井前，在接收井内填2.5m厚粘土封底，并在明挖段与顶管井通道处以及左线砌筑封堵墙，然后向井内注水至地下水位以上反压。顶管机全部到达接收井时，在接收井端头采用双排袖阀
管注双液浆注浆封堵管壁后缝隙，降低富水砂层顶管接收时涌泥涌水风险。
[0065]
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。