提高施工精度的矩形顶管机的施工方法与流程

本发明涉及隧道施工，尤其涉及一种提高施工精度的矩形顶管机的施工方法。

背景技术：

1、随着城市建设的飞速发展，对城市地下空间开发的需求越来越大，相应地，对地层的施工需求和施工目的也越来越多样化。不仅城市地下空间如此，近年来矿山开发、煤矿开采等诸多地下施工领域安全化、绿色化开发的趋势也越来越急切。基于这样的实际需求，对施工方法提出了较高的要求。如何有效实施地层处理施工或地质改善施工，如何使施工操作延伸到地层中的预定位置，并在掘进开发后能够更好的保护地层，仅就目前现有的地下施工方式，尚不能进行方便有效的施工和处理。

2、现有技术中的中国专利文献：202210217795 .中公开了一种盾构机进洞口拱顶顶管施工方法。进行盾构机始发井反力装置安装，反力装置设计高度要以顶管设计深度至基坑底部距离+500mm± 50mm进行安装；根据盾构机钻进洞口高度进行测量定位；安装顶管施工机具；进行顶管施工作业； 施工完毕后，及时进行顶管注浆；注浆完毕后布设测量监控点；进行盾构机等机械吊装、钻进工作；及时监测盾构机钻进过程中顶管稳定性。

3、但上述方案在实施过程中，至少存在如下技术问题：始发井与接收井洞门易发生漏水现象，管节顶进后跟随顶管机后退造成地层塌陷，顶管机易偏转，顶管机刀盘易结泥饼造成顶管机顶进困难等问题。

技术实现思路

1、鉴于以上技术问题，本公开提供了一种提高施工精度的矩形顶管机的施工方法，解决了现有技术中始发井与接收井洞门漏水，管节顶进后跟随顶管机后退造成地层塌陷，顶管机易偏转，顶管机刀盘易结泥饼造成顶管机顶进困难的技术问题。

2、根据本公开的一个方面，提供一种提高施工精度的矩形顶管机的施工方法，包括如下步骤：

3、s1：准备工作及初环施工

4、始发井洞口安装止水装置，始发井内安装始发装置，吊装顶管机，自下而上分层破除始发井围护结构并清理施工现场，破除尺寸不小于洞门钢环尺寸；施工现场清理后，吊装顶管机并向前顶进，顶进0.5-1环管片宽度距离后，停止顶进，输送触变泥浆至机头土仓内，填仓高度不低于设备高度的一半；

5、s2：顶管机正常段顶进施工

6、顶管机向前掘进：填仓后继续沿顶进轴线向前顶进顶管机切削土体，并通过调节螺旋输送机的转速以控制顶管机土仓压力p，以达到主动土压力pa＜p＜被动土压力pp，

7、掘进过程中，还包括清除结泥饼的工步，所述清除结泥饼的工步包括：

8、结泥饼检测：掌子面上安装泥浆出口，通过泥浆管道连接触变泥浆/低密度泥浆，所述泥浆管道经由液压回路带动，液压回路的各个支路上连接压力检测装置，当其中某个或多个压力值上升时，判定出现结泥饼现象，当数值上升呈等差数列时，判定出现掌子面受力不均衡现象；

9、泥浆管路转换，变流速清理：顶管机停止掘进，开启泥浆管道，实现刀盘结泥饼冲洗，至各压力值回落；

10、盾构掌子面受力均衡调节：所述压力检测装置连接总控制器，总控制器的输出端连接显示屏，总控制器控制液压回路流量阀门，对各液压回路的油压进行调压处理，实现掌子面压力反向均衡；

11、掘进过程中，还包括顶进轴线纠偏，所述总控制器还电连接有观测台，所述观测台设于顶管机始发井内，所述观测台上安装自动调平水平仪，所述自动调平水平仪上安装激光经纬仪，所述激光经纬仪的望远镜上安装激光器，顶管机壳体内测量台上设置激光检测仪；所述顶进轴线纠偏的工步包括：将激光经纬仪置中、整平架设于所述自动调平水平仪上，此时激光束即顶进轴线的基准导向线，施工初始时，激光检测仪的接收靶中心与激光器发射的激光光斑重合，激光检测仪指示为零，顶管机开始掘进后，机头发生偏差，激光器发射的激光光斑偏离激光检测仪的接收靶中心，总控制器给出偏差控制信号，进而校正顶管机机头方位，使顶管机机头沿着激光束方向前进；

12、安装管节：每节管节安装前，预先安装止水条/止水环，使用履带吊吊装管节，管节安装时与顶管机同心同轴，每环管节推压后，顶管机停止推进，顶管机的油缸缩回，留出吊装下一环管节的空间，吊装下一环管节到油缸的顶铁前方，沿顶进轴线安装管节；

13、安装止退装置：顶进结束后，在基座的两侧分别安装止退装置；

14、s3：顶管接收段施工

15、安装接收基座、止水装置：测量洞门位置，根据顶管机标高，在接收井内安装顶管机接收基座，并在接收井洞门安装止水装置；

16、破除接收井围护结构、接收井接收顶管机：当顶管机刀盘距接收井围护结构0.5-1环管片宽度距离时，停止顶进，破除接收井洞门防护结构并清理施工现场；

17、施工现场清理后，顶管机推进接收井接收，焊接管节与洞圈，并采用水硬性浆液填充管节和洞圈之间的间隙，以固定管节减少水土流失；

18、分离顶管机与管节，并封堵洞门：管节固定后，顶管机脱离管节，采用洞门板封堵接收井洞门。

19、所述s1中止水装置安装始发井洞口，所述s4中止水装置安装接收井洞口，所述始发井洞口与所述接收井洞口均预留有法兰，所述止水装置通过法兰分别连接始发井与接收井，所述止水装置包括通过螺栓连接的橡胶止水圈（1）和若干帘布橡胶板（2），所述橡胶止水圈（1）与所述帘布橡胶板（2）上预留有若干相对应的螺孔。

20、所述s1中始发装置包括始发基座（7），所述始发基座（7）上安装与顶进轴线平行的等高轨道（8），轨道上连接发射架（9）和钢后靠（10），浇筑混凝土/安装始发反力架于钢后靠（10）与始发井内衬墙间的空隙处。

21、所述s1中吊装顶管机包括如下步骤：

22、（1）依次吊装前筒下部组件、前筒上部组件，并将前筒下部组件与轨道固定牢固；前筒下部组件、前筒上部组件均设有承口；

23、（2）依次吊装后筒下部组件、螺栓输送机、后筒上部组件，所述后筒下部组件、后筒上部组件均设有对应承口的密封胶圈；

24、（3）在承口和密封胶圈处均匀涂抹锂基润滑脂，使用主顶油缸或辅助油缸，将后筒下部组件推入前筒下部组件，将后筒上部组件推入前筒上部组件，控制推入速度以实现密封胶圈进入承口；

25、其中前筒下部组件、前筒上部组件、后筒下部组件、后筒上部组件均与顶进轴线平行。

26、所述s2中顶管机向前推进过程中，还设有防偏转措施；所述防偏转措施包括：在顶管机一侧吊攀/在井壁间连接大吨位的手拉葫芦，在顶管机推进的同时收紧链条/在顶管机外壳上焊上挡块，配合基坑导轨防止顶管机偏转；并将顶管机与前两节管材联成一体，以防止顶管机机头偏转。

27、所述s2中止退装置包括若干支柱（3）、若干销子（4）、与销子（4）相配合的若干销座（5），所述支柱（3）焊接在基座上，所述销子（4）插入管节（6）的吊装孔内，配合销座（5）固定安装，管节（6）产生的后退力依次通过销子（4）、销座（5）传递到止退装置的支柱（3）上。

28、所述s2中安装管节之前还包括管节减摩的工步 ，所述管节减摩的工步包括对管道内侧管节外侧压注触变泥浆，以在管道四周形成一圈减摩泥浆套，减少土体与管道间摩阻力；所述触变泥浆包括膨润土、水、纯碱、cmc（pam）、乳化油。

29、所述s3之后还包括接收井顶管机拆解的工步，所述接收井顶管机拆解的工步包括：

30、（1）拆除顶管机分体之间的连接部件；（2）将前筒上部吊出接收工作井；（3）拆卸安装结泥饼清理装置的支撑架；（4）将后筒上部吊出接收工作井；（5）将螺旋输送机吊出接收工作井；（6）将后筒下部吊出接收工作井；（7）将前筒下部吊出接收工作井。

31、本发明的有益效果在于：

32、提高了施工安全及施工效率，降低了施工后期维护费用；

33、设置止水装置安装始发井洞口与接收井洞口，防止外部土体及触壁泥浆涌入始发井与接收井内引起的严重质量安全事故；

34、设置止退装置，管节的后退力传递到止退装置上，预防管节顶进后跟随顶管机后退造成地层塌陷的问题，以稳住管节；

35、采取防偏转措施，防止顶管机偏转，避免事故发生；

36、择一通断的泥浆流道，便于形成或清理结泥饼或改性泥浆的细节控制，也便于后期设备的维护和保养；内外管的设计，便于实现或搅拌挖掘土形成触变泥浆，或冲洗顶管机刀盘的作用，彼此不冲突，且在不同时间内独立使用；导流槽便于低密度注浆可以更好冲洗搅拌杆，冲洗泥饼；

37、设置管节减摩，以减少顶进阻力和地表沉降；

38、设置始发装置，以实现在顶管机顶进过程中承受各种负载，同时始发井不位移、不变形、不沉降；

39、自动调平水平仪在观测台上的自动安平，性能稳定；

40、激光经纬仪将激光器发射的激光束，导入激光经纬仪的望远镜筒内，使激光束沿视准轴方向射出，以此为准进行定线、定位和测设角度、坡度，校正顶管机机头方位，使顶管机机头沿激光束方向前进，自动化程度高；

41、激光器发射激光，光质量纯净、光谱稳定；激光束打在掘进机激光检测仪光靶上，通过观察光靶上点的位置来判断掘进高低及左右偏差，激光检测仪接收激光器发射的激光并检测激光的入射角度和位置，测量稳定，精度高，方便实用。