泥砂淤泥区手掘式顶管施工装置及方法
【专利摘要】一种泥砂淤泥区手掘式顶管施工装置及方法，包括工具管，工具管与混凝土后背之间设有千斤顶，在工具管的前端设有渗水管，渗水管的一部分穿过管帽，另一部分位于工具管内，所述的渗水管后端开放，在渗水管的管壁上设有多个渗水孔。本发明提供的一种泥砂淤泥区手掘式顶管施工装置及方法，通过在工具管的前端设置渗水管，通过渗水管的集水作用降低地下水位，提高作业土体的强度，为手掘式作业创造条件。设置的井点降水管，实现深井井点降水，降低后背所在位置土体的含水量，提高该位置土体的强度。设置的受荷桩进一步增加了混凝土后背的承受力，以便于承载千斤顶的支座反力。
【专利说明】泥砂淤泥区手掘式顶管施工装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及手掘式顶管施工领域，特别是一种泥砂淤泥区手掘式顶管施工装置及方法。
【背景技术】
[0002]近年来，我国污水处理工程迅猛发展，很多城市地下大口径管道需要穿越城市街道、市政道路、公路或铁路等建筑物，为减少对建筑物损坏，尽量减少对交通的影响，经常采用顶管施工。由于顶管专用施工设备费用高，大多数情况下采用手掘式顶管施工，而顶管的实施过程中，常会遇到淤泥、流砂等软弱地层，因后背不能承受顶进过程中的反作用力，给普通手掘式顶管施工带来很大难度，甚至造成顶管工程的失败。
[0003]正常情况下的手掘式顶管施工时，在没有专用纠偏设备的情况下，通常采用在工具管的进口的不同方向增加顶进阻力或减小顶进阻力，在顶进过程中使工具管的轴线发生变化，从而保证后续管道轴线与设计相符。但是由于淤泥、流砂的流动性，工具管的进口处经常自动垮塌，甚至流砂或淤泥流进工具管，造成手掘式顶管施工时纠偏困难，进而造成顶管施工失败。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种泥砂淤泥区手掘式顶管施工装置及方法，可以降低作业面土体的含水量，提高顶管施工的成功率。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种泥砂淤泥区手掘式顶管施工装置，包括工具管，工具管与混凝土后背之间设有千斤顶，在工具管的前端设有渗水管，渗水管的一部分穿过管帽，另一部分位于工具管内，所述的渗水管后端开放，在渗水管的管壁上设有多个渗水孔。
[0006]在每个渗水孔的前方设有渗水孔防护罩。
[0007]在工具管与千斤顶之间设有顶铁。
[0008]在工具管的下方设有集水坑及排水泵。
[0009]所述的渗水管位于靠近工具管底部的位置。
[0010]所述的渗水管倾斜布置，后端较低。
[0011]一种采用上述的施工装置进行泥砂淤泥区手掘式顶管施工的方法，包括以下步骤:
一、在工作井内正对着工具管的一侧打入一排竖向的受荷桩；
二、在受荷桩之前浇筑后背，安装千斤顶和顶铁；
三、在工具管前端内底部，打入一根或数根渗水管，工具管管口附近土体的地下水通过渗水管提前渗出，使工具管管口处于降水漏斗范围内；
四、工具管每顶进一个行程，渗水管提前顶进一个行程，确保渗水管提前预顶进土体，提前渗水并经集水坑及排水泵排出，使作业面土体含水量降低； 通过上述步骤，实现泥砂淤泥区手掘式顶管施工。
[0012]在步骤一之前，在工作井内和工作井外靠后侧设置多个井点降水管，进行井点降水，井点降水管的深度大于工作井的深度。
[0013]所述的所述的渗水管倾斜布置，后端较低。
[0014]在向下游顶管时，在渗水管管口采用真空抽吸排水。
[0015]本发明提供的一种泥砂淤泥区手掘式顶管施工装置及方法，通过在工具管的前端设置渗水管，通过渗水管的集水作用降低地下水位，提高作业土体的强度，为手掘式顶管作业创造有利条件。设置的井点降水管，实现深井井点降水，降低后背所在位置土体的含水量，提高该位置土体的强度。设置的受荷桩进一步增加了混凝土后背的承受力，以便于承载千斤顶的支座反力。由于工具管上半部份处于人工形成的地下水位线之上，上部及两侧土体变干，强度有所增加，下部土体仍处于地下水位线之下，强度没有发生大的改善，仍较低。因而防止了渗水管以上的土体流动进入工具管，创造了较好开挖环境。而且由于工具管上方和两侧土体较干，便于在工具管前端的上部及两侧增加阻力或多挖以减小阻力的方式及时进行纠偏。在渗水孔前增设渗水孔防护罩，可以防止渗水管和渗水孔在顶进过程堵塞。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
图1为本发明方法的施工流程图。
[0017]图2为本发明装置的俯视示意图。
[0018]图3为图2的B-B剖视示意图。
[0019]图4为图2的A-A剖视示意图。
[0020]图中:渗水管I，渗水孔2，渗水孔防护罩3，管帽4，工具管5，工作井6，井点降水管7，受荷桩8，千斤顶9，顶铁10，集水坑及排水泵11，有渗水管后的地下水位线12，后背13。
【具体实施方式】
[0021]实施例1:
如图2?4中，一种泥砂淤泥区手掘式顶管施工装置，包括工具管5，工具管5与混凝土后背之间设有千斤顶9，在工具管5的前端设有渗水管1，渗水管I的一部分穿过管帽4，另一部分位于工具管5内，所述的渗水管I的前端成锥形以利于顶进，后端开放以利于排水，在渗水管I的管壁上设有多个渗水孔2。由此结构，地下水通过渗水孔2进入渗水管I进行汇聚，形成了地下水漏斗，从而降低了工具管5前端的地下水位，如图3、4中所示。这优化了手掘式顶管施工的作业条件。
[0022]优选的方案如图2、3中，在每个渗水孔2的前方设有渗水孔防护罩3。由此结构，避免渗水孔2堵塞。
[0023]如图2、3中，在工具管5与千斤顶9之间设有顶铁10。由此结构，便于传递顶力。
[0024]如图2中，在工具管5的下方设有集水坑及排水泵11。由此结构，便于排出工作井内的积水。
[0025]优选的方案如图3中，所述的渗水管I位于靠近工具管5底部的位置。由此结构，便于进一步降低地下水位线。[0026]优选的方案中，所述的渗水管I倾斜布置，前端较高，后端较低。由此结构，便于排水。
[0027]实施例2:
如图广4中所示，一种采用上述实施例的施工装置进行泥砂淤泥区手掘式顶管施工的方法，包括以下步骤:
一、在工作井内正对着工具管5的一侧打入一排竖向的受荷桩8;通过打入受荷桩8提高了混凝土后背13的承载力；
二、在受荷桩8之前浇筑后背13，安装千斤顶9和顶铁10；
三、在工具管5前端内底部，打入一根或多根渗水管1，图中仅示出I根，工具管管口附近土体的地下水通过渗水管I提前渗出，使工具管管口处于降水漏斗范围内；
四、工具管5每顶进一个行程，渗水管I提前顶进一个行程，确保渗水管I提前预顶进土体，提前渗水并经集水坑及排水泵11排出，使作业面土体含水量降低；
通过上述步骤，实现泥砂淤泥区手掘式顶管施工。由上述的步骤保证了工具管5前端土体的强度，便于在顶进过程中挖土和通过增加不同方向的阻力进行纠偏，从而保证了泥砂淤泥地区手掘式顶管施工的施工质量。
[0028]优选的方案如图2、3中，在步骤一之前，在工作井6内和工作井6外靠后侧设置多个井点降水管7，进行井点降水，井点降水管7的深度大于工作井6的深度。通过井点降水管7的降水作用，降低了工作井6后背土体的含水量，提高了土体的强度，进而增强混凝土后背的承载力。在受荷桩8和井点降水管7这两种方式的共同作用下，后背13的承载能力有较大提高，达到平衡千斤顶9运行时反力的效果，保证顶进过程中千斤顶的正常运行。
[0029]优选的，所述的所述的渗水管I倾斜布置，后端较低，以便于排水。
[0030]向上游方向顶管时，利用主管的坡度排水，必要时采用真空抽吸排水；向下游顶管时采用在渗水管管口进行抽吸排水，排出的水进入集水井，通过潜水泵抽出。
[0031]在以上的实施例中，前方是指图2、3中的左侧。
[0032]以上的实施例为便于理解而作出的说明，不是对于本发明的限制，本发明的保护范围以权利要求书中记载的保护范围为准，也包括未记载在权利要求书中，但是与权利要求书中的技术特征构成等同替换、删减和增加的技术特征所构成技术方案。
【权利要求】
1.一种泥砂淤泥区手掘式顶管施工装置，包括工具管(5)，工具管(5)与混凝土后背之间设有千斤顶(9)，其特征是:在工具管(5)的前端设有渗水管(1)，渗水管(I)的一部分穿过管帽(4)，另一部分位于工具管(5)内，所述的渗水管(I)后端开放，在渗水管(I)的管壁上设有多个渗水孔(2)。
2.根据权利要求1所述的一种泥砂淤泥区手掘式顶管施工装置，其特征是:在每个渗水孔(2)的前方设有渗水孔防护罩(3)。
3.根据权利要求1所述的一种泥砂淤泥区手掘式顶管施工装置，其特征是:在工具管(5 )与千斤顶(9 )之间设有顶铁(10 )。
4.根据权利要求1所述的一种泥砂淤泥区手掘式顶管施工装置，其特征是:在工具管(5)的下方设有集水坑及排水泵(11)。
5.根据权利要求1所述的一种泥砂淤泥区手掘式顶管施工装置，其特征是:所述的渗水管(I)位于靠近工具管(5)底部的位置。
6.根据权利要求1所述的一种泥砂淤泥区手掘式顶管施工装置，其特征是:所述的渗水管(I)倾斜布置，后端较低。
7.一种采用权利要求1飞任一项所述的施工装置进行泥砂淤泥区手掘式顶管施工的方法，其特征是包括以下步骤: 一、在工作井(6)内正对着工具管(5)的一侧打入一排竖向的受荷桩(8)； 二、在受荷桩(8)之前浇筑后背(13)，安装千斤顶(9 )和顶铁(10 ); 三、在工具管(5)前端内靠近底部的位置,打入一根或数根渗水管(I)，工具管O管口附近土体的地下水通过渗水管(I)提前渗出，使工具管管口处于降水漏斗范围内； 四、工具管(5)每顶进一个行程，渗水管(I)提前顶进一个行程，确保渗水管(I)提前预顶进土体，提前渗水并经集水坑及排水泵(11)排出，使作业面土体含水量降低； 通过上述步骤，实现泥砂淤泥区手掘式顶管施工。
8.根据权利要求7所述的一种泥砂淤泥区手掘式顶管施工方法，其特征是:在步骤一之前，在工作井(6)内和工作井(6)外靠后侧设置多个井点降水管(7)，进行井点降水，井点降水管(7)的深度大于工作井(6)的深度。
9.根据权利要求7所述的一种泥砂淤泥区手掘式顶管施工方法，其特征是:所述的渗水管(I)倾斜布置，后端较低。
10.根据权利要求7所述的一种泥砂淤泥区手掘式顶管施工方法，其特征是:在向下游顶管时，在渗水管(I)管口采用真空抽吸排水。
【文档编号】F16L1/028GK103883796SQ201410135674
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月7日 优先权日:2014年4月7日
【发明者】黄浩, 肖卓文, 高忠武, 何延平, 孙丽凤, 曾利红, 汪红兵, 王琳 申请人:葛洲坝集团第一工程有限公司