一种顶管与盾构转换设备及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及地下工程技术领域，具体涉及一种可实现顶管法与盾构法相互转换的技术。
【背景技术】
[0002]道路的地下空间资源日趋紧张，对地下廊道的路径进行规划，综合协调地下廊道与人防、地铁、地下隧道、其它市政管线等的关系，并指导城市道路管线综合规划是新的难题。利用盾构或顶管技术进行地下管网施工成为了一种新的尝试。采用盾构工法施工隧道的工程造价约为顶管工法的2倍，因此仅使用盾构工法会使得工程造价昂贵。融合顶管工法与盾构工法即在工程前期直线段采用顶管工法，而曲线段使用盾构工法，可以明显节省工程造价。然而，目前还没有一种方法能够有效实现顶管和盾构的转换。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种顶管与盾构转换设备及其施工方法，在完成隧道的顶管段后，通过利用顶管与盾构转换设备有效地实现顶管工法向盾构工法的过渡。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0005]一种顶管与盾构转换设备，包括顶管机，所述顶管机设有顶管推进系统和盾构推进系统，盾尾位置设置有管片拼装机和盾构管片与顶管管节连接件，所述盾构管片与顶管管节连接件中的一侧用于连接盾构管片，另一侧则为管节插口，用于连接顶管管节；其中用于连接盾构管片的一侧预埋有至少10个管片螺栓孔，并通过所述管片螺栓孔预先安装至少两环负环管片；所述管片拼装机的底部铺设有喂片机。
[0006]需要说明的是，预先拼接的负环管片及盾尾安装的盾构管片与顶管管节连接件是所述顶管与盾构转换设备的关键部分。由于盾尾长度具有一定长度，且盾尾刷位于盾尾的末端，为保证盾构模式的顺利实现，盾尾刷包住管片起到密封作用，因此必须拼装至少两环负环管片，加上盾构千斤顶长度，才能够满足施工要求。而所述盾构管片与顶管管节连接件则在从顶管工法向盾构工法过渡的过程中，为顶管管节和盾构管片提供了过渡连接机构。
[0007]进一步地，所述盾构管片与顶管管节连接件的中部预埋有至少5个单向阀注浆孔。
[0008]利用上述顶管与盾构转换设备的施工方法，包括如下步骤:
[0009]SI完成顶管机的组装:在盾尾位置安装好管片拼装机和盾构管片与顶管管节连接件；盾构管片与顶管管节连接件中用于连接盾构管片的一侧通过预埋的管片螺栓孔预先安装至少两环负环管片，并指向顶管机顶进方向；而盾构管片与顶管管节连接件的另一侧连接于后期安装的顶管管节；
[0010]S2通过顶管机的顶管推进系统，对成型顶管隧道进行顶进，完成计划中的顶管隧道;
[0011]S3通过组成成型顶管隧道的管节和管节之间的承插口所设的预留注浆孔和盾构管片与顶管管节连接件中部所设单向阀注浆孔，向管节壁后注入惰性浆液，并采用双浆液封堵洞门。
[0012]需要说明的是，步骤S3是顶管转盾构的一道关键工序，因为顶管隧道是需要在管节壁后注入减阻剂以起到降低顶进推力的作用的，因此在转换成盾构工法前，必须对管节壁后进行填充，以保证盾构掘进所需的摩擦力。而且，步骤S3起到封堵承插口及固结管节的作用。
[0013]S4在顶管隧道内安装轨道，通过喂片机运输管片至管片拼装机，开始盾构模式，进行管片拼装。
[0014]需要说明的是，步骤S3中，所述预留注浆孔设置在承插口边缘内侧。
[0015]需要说明的是，步骤S3中注入的惰性浆液为水泥浆液，所述水泥浆液的水灰比为1:1。
[0016]需要说明的是，步骤S3中，注浆压力为0.3Mpa-0.4Mpa。
[0017]需要说明的是，步骤S3中的双浆液主要由水泥和水玻璃按照1: (0.5±0.05)的重量比混合而成。
[0018]本发明的有益效果在于:
[0019]1、为实现融合顶管工法和盾构工法的融合提供一个有效的转换设备和施工方法，使得能够实现在工程前期的直线段采用顶管工法，曲线段使用盾构工法，从而明显节省工程造价；
[0020]2、先采取顶管模式，可以进行分体始发，由于顶管设备简单，没有后排套台车，始发井占地面积相对较小，对城市交通影响较少。
【附图说明】
[0021]图1为本发明的顶管与盾构转换设备的结构示意图；
[0022]图2为图1中顶管管节与盾构管片连接件的结构示意图；
[0023]图3为图2中用于连接盾构管片的一侧的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
[0025]如图1所示，一种顶管与盾构转换设备，包括顶管机，所述顶管机设有顶管推进系统和盾构推进系统。盾构推进系统主要包括盾构千斤顶3、位于盾构千斤顶3前部的主动铰接4、电动马达6、刀盘主轴承5以及与之相连接的刀片7。盾尾的末端设有盾尾刷10。盾尾位置设置有管片拼装机9，并预先拼接有至少两环I米宽度的负环管片8 ;所述管片拼装机9底部铺设有喂片机；盾构的盾尾位置还连接有盾构管片与顶管管节连接件2。
[0026]需要说明的是，预先拼接的负环管片8及盾尾安装的盾构管片与顶管管节连接件2是所述顶管与盾构转换设备的关键部分。由于盾尾长度为3米，且盾尾刷位于盾尾末端，为保证盾构模式的顺利实现，盾尾刷包住管片起到密封作用，因此必须拼装两环负环管片，加上盾构千斤顶长度，才能够满足施工要求。而所述盾构管片与顶管管节连接件则在从顶管工法向盾构工法过渡的过程中，为顶管管节和盾构管片提供了过渡连接机构。
[0027]进一步地，如图2、图3所示，盾构管片与顶管管节连接件2为钢结构，总宽度800mm,而用于与盾构管片连接的一侧21预埋10个管片螺栓孔211，而与顶管管节I连接一侧23为预留管节插口，12mm厚钢环，宽度为145mm。另外，盾构管片与顶管管节连接件2中部设置5个预埋单向阀注浆孔22。
[0028]利用上述顶管与盾构转换设备的施工方法，包括如下步骤:
[0029]SI完成顶管机的组装:在盾尾位置安装好管片拼装机和盾构管片与顶管管节连接件；盾构管片与顶管管节连接件中用于连接盾构管片的一侧通过预埋的管片螺栓孔预先安装至少两环负环管片，并指向顶管机顶进方向；而盾构管片与顶管管节连接件的另一侧连接于后期安装的顶管管节；
[0030]S2通过顶管机的顶管推进系统，对成型顶管隧道进行顶进，完成计划中的顶管隧道;
[0031]S3通过组成成型顶管隧道的管节和管节之间的承插口所设的预留注浆孔和盾构管片与顶管管节连接件中部所设单向阀注浆孔，向管节壁后注入惰性浆液，并采用双浆液封堵洞门。
[0032]需要说明的是，步骤S3是顶管转盾构的一道关键工序，因为顶管隧道是需要在管节壁后注入减阻剂以起到降低顶进推力的作用的，因此在转换成盾构工法前，必须对管节壁后进行填充，以保证盾构掘进所需的摩擦力。而且，步骤S3起到封堵承插口及固结管节的作用。
[0033]S4在顶管隧道内安装轨道，通过喂片机运输管片至管片拼装机，开始盾构模式，进行管片拼装。
[0034]需要说明的是，步骤S3中，所述预留注浆孔设置在承插口边缘内侧。
[0035]需要说明的是，步骤S3中注入的惰性浆液为水泥浆液，所述水泥浆液的水灰比为1:1。
[0036]需要说明的是，步骤S3中，注浆压力为0.3Mpa-0.4Mpa。
[0037]需要说明的是，步骤S3中的双浆液主要由水泥和水玻璃按照1: (0.5±0.05)的重量比混合而成。
[0038]对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种顶管与盾构转换设备，包括顶管机，其特征在于，所述顶管机设有顶管推进系统和盾构推进系统，盾尾位置设置有管片拼装机和盾构管片与顶管管节连接件，所述盾构管片与顶管管节连接件中的一侧用于连接盾构管片，另一侧则为管节插口，用于连接顶管管节；其中用于连接盾构管片的一侧预埋有至少10个管片螺栓孔，并通过所述管片螺栓孔预先安装至少两环负环管片；所述管片拼装机的底部铺设有喂片机。
2.根据权利要求1所述的一种顶管与盾构转换设备，其特征在于，所述盾构管片与顶管管节连接件的中部预埋有至少5个单向阀注浆孔。
3.一种利用权利要求1-2任一所述的顶管与盾构转换设备的施工方法，其特征在于，包括如下步骤: Si完成顶管机的组装:在盾尾位置安装好管片拼装机和盾构管片与顶管管节连接件；盾构管片与顶管管节连接件中用于连接盾构管片的一侧通过预埋的管片螺栓孔预先安装至少两环负环管片，并指向顶管机顶进方向；而盾构管片与顶管管节连接件的另一侧连接后期安装的顶管管节； S2通过顶管机的顶管推进系统，对成型顶管隧道进行顶进，完成计划中的顶管隧道； S3通过组成成型顶管隧道的管节和管节之间的承插口所设的预留注浆孔和盾构管片与顶管管节连接件中部所设单向阀注浆孔，向管节壁后注入惰性浆液，并采用双浆液封堵洞门； S4在顶管隧道内安装轨道，通过喂片机运输管片至管片拼装机，开始盾构模式，进行管片拼装。
4.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，所述预留注浆孔设置在承插口边缘内侧。
5.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，步骤S3中，注入的惰性浆液为水泥浆液，所述水泥浆液的水灰比为1:1。
6.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，步骤S3中，注浆压力为0.3Mpa-0.4Mpa。
7.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，步骤S3中，所述双浆液主要由水泥和水玻璃按照1: (0.5±0.05)的重量比混合而成。
【专利摘要】本发明公开了一种顶管与盾构转换设备及其施工方法，所述顶管与盾构转换设备包括顶管机，所述顶管机设有顶管推进系统和盾构推进系统，盾尾位置设置有管片拼装机，并预先拼接有至少两环负环管片；所述管片拼装机连接有喂片机；盾构的盾尾位置还连接有盾构管片与顶管管节连接件。利用顶管与盾构转换设备，首先完成计划中的顶管隧道，然后利用盾构管片与顶管管节连接件实现顶管工法向盾构工法的过渡。本发明为实现融合顶管工法和盾构工法的融合提供一个有效的转换设备和施工方法，使得能够实现在工程前期的直线段采用顶管工法，曲线段使用盾构工法，从而明显节省工程造价。
【IPC分类】E21D11-08, E21D9-00, E21D9-06, E21D11-40
【公开号】CN104790960
【申请号】CN201510201266
【发明人】郭广才, 冼海欧, 王欢贵, 范星星, 陈丹莲
【申请人】广州轨道交通建设监理有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月23日