專利名稱：地下對接頂管施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑工程技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種地下對接頂管施工方法。
背景技術(shù)：
頂管施工是繼盾構(gòu)法施工之后發(fā)展起來的一種地下管道施工方法，它可以穿越公 路、鐵路、河川、地面建筑物、地下建筑物及各種地下管線等，我國于1953年開始采用頂管 法施工，目前，該項(xiàng)技術(shù)在我國有著突飛猛進(jìn)的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。隨著市區(qū)城市建 設(shè)速度越來越快，地下管線、地面建筑物、地下建筑物等越來越復(fù)雜，原有簡單的工作井至 接收井的頂管法施工已經(jīng)滿足不了現(xiàn)狀要求，特別是建(構(gòu))筑物、管線等搬遷費(fèi)用巨大。 因此，為了保證工程的建設(shè)，降低工程總造價(jià)，在不搬遷管線、構(gòu)筑物的情況下，頂管采用地 下對接的施工技術(shù)因此而產(chǎn)生。 經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的長距離泥水平衡頂管施工工法采用泥水平衡 頂管進(jìn)行長距離頂管施工，其缺陷在于①無法排除地下障礙物，受工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條 件限制；②不能提供長距離頂進(jìn)的推力，中繼接力站技術(shù)不過關(guān)；③工作井井壁因頂管巨 大推力失去強(qiáng)度和穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種地下對接頂管施工方法，當(dāng)?shù)孛?br> 條件限制無法在中間設(shè)置接收井，或在頂管施工過程中由于頂管掘進(jìn)機(jī)遇到障礙物或其他
原因?qū)е聼o法繼續(xù)掘進(jìn)時(shí)，采用兩臺(tái)頂管掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行地下頂管對接施工或采用另一臺(tái)頂管
掘進(jìn)機(jī)從隧道另一端反方向進(jìn)行頂管對接施工實(shí)現(xiàn)隧道貫通。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括以下步驟 第一步、頂管掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)改造首先改造頂管掘進(jìn)機(jī)的雙向切口結(jié)構(gòu)以便于對接 導(dǎo)向和連接；然后安裝頂管掘進(jìn)機(jī)的主機(jī)刀盤結(jié)構(gòu)，再在頂管掘進(jìn)機(jī)的機(jī)殼內(nèi)預(yù)先配置內(nèi) 襯組件；最后在土倉面板上布置環(huán)向注漿管和正向注漿管；
第二步、對接區(qū)土體預(yù)加固和防水處理； 第三步、頂管對接施工測量及軸線控制首先對靜止頂管掘進(jìn)機(jī)的位置進(jìn)行精確 測量，然后確定頂管掘進(jìn)機(jī)的機(jī)頭姿態(tài)，再進(jìn)行測量控制； 第四步、頂管對接段連接施工首先進(jìn)行挖掘和封口施工；然后進(jìn)行頂管掘進(jìn)機(jī) 的刃口對接處理；當(dāng)土倉內(nèi)加固土達(dá)到0. 8Mpa強(qiáng)度后，依次打開兩側(cè)人行通道并檢查和確 定土質(zhì)情況，當(dāng)土質(zhì)情況符合1. 0標(biāo)準(zhǔn)后，兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行挖土作業(yè)；當(dāng)挖土空間符合氣割焊 接條件及不出現(xiàn)滲水后，進(jìn)行面板切割； 第五步、隧道對接段內(nèi)襯砼施工首先對接區(qū)頂管掘進(jìn)機(jī)外殼處理；再依次實(shí)施 鋼筋綁扎施工和模板施工；最后進(jìn)行砼澆注和砼養(yǎng)護(hù)，整體施工完成。 采用本發(fā)明所述方法進(jìn)行地下對接頂管施工可以有效節(jié)約土地、管線及房屋搬拆 遷、交通等社會(huì)資源。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方法的工期從五個(gè)月左右縮短至一個(gè)月左右，能
4夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)到任意頂管距離的頂管對接。


圖1為導(dǎo)向內(nèi)圈與導(dǎo)向外圈局部剖面示意圖。
圖2為頂管掘進(jìn)機(jī)局部剖面示意圖。
圖3為正面土倉俯視圖。
圖4為對接區(qū)管節(jié)現(xiàn)澆示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。
如圖1所示，本實(shí)施例包括以下步驟
第一步、頂管掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)改造 1. 1)如圖l所示，改造頂管掘進(jìn)機(jī)的雙向切口結(jié)構(gòu)以便于對接導(dǎo)向和連接將雙 向切口中的導(dǎo)向內(nèi)圈與導(dǎo)向外圈分別焊接在兩臺(tái)對接頂管掘進(jìn)機(jī)前殼體的前端，其中導(dǎo) 向外圈安裝于對接時(shí)靜止頂管掘進(jìn)機(jī)上，導(dǎo)向內(nèi)圈安裝于對接時(shí)掘進(jìn)的頂管掘進(jìn)機(jī)上；
所述的導(dǎo)向內(nèi)圈與導(dǎo)向外圈的搭接長度大于等于O. ld，其中d為頂管機(jī)外徑；
所述的導(dǎo)向內(nèi)圈與導(dǎo)向外圈的間隙為3cm 6cm，以達(dá)到導(dǎo)向內(nèi)圈與導(dǎo)向外圈準(zhǔn)確 對準(zhǔn)為目的； 1. 2)安裝頂管掘進(jìn)機(jī)的主機(jī)、刀盤、糾偏系統(tǒng)和其它系統(tǒng)，然后在頂管掘進(jìn)機(jī)的機(jī) 殼內(nèi)預(yù)先配置注漿組件，注漿組件由注漿管、球閥、注漿軟管和泵等組成；
1. 3)不同形式或功能的頂管機(jī)均可作為對接用頂管掘進(jìn)機(jī)，如泥水與土壓平衡頂 管掘進(jìn)機(jī)，大刀盤與多刀盤頂管掘進(jìn)機(jī)及其它； 1.4)如圖2所示，在土倉面板上布置環(huán)向注漿管和正向注漿管將環(huán)向注漿管設(shè) 置于土倉面板的正前端，以利于漿液充分到達(dá)對接口 ；然后將正向注漿管均勻地布置在土 倉面板上；環(huán)向注漿管的數(shù)量與弦長的比例為1根/0. 6 0. 8m布置，數(shù)量與截面的大小的比 例為3 4根/m2。 所述的環(huán)向注漿管的軸線與頂管掘進(jìn)機(jī)的機(jī)殼成20。 30°夾角；
所述的正面注漿管為伸縮結(jié)構(gòu)的注漿管。 第二步、對接區(qū)土體預(yù)加固和防水處理采用包括冰凍法、氣壓倉法、井點(diǎn)降水法、
高壓旋噴樁或壓密注漿法中的一種或其組合對對接區(qū)域的土地進(jìn)行加固和防水； 綜合考慮場地、成本、安全、工期及對周邊環(huán)境的影B向，常采用高壓旋噴樁和壓密
注漿法施工，并結(jié)合掘進(jìn)機(jī)內(nèi)部注漿。 頂管對接結(jié)束后，立即在兩臺(tái)頂管機(jī)頭預(yù)留的注漿孔補(bǔ)充注漿，注漿先從一個(gè)頂 管機(jī)頭進(jìn)行，施工結(jié)束并養(yǎng)護(hù)后，再進(jìn)行另一個(gè)頂管機(jī)頭注漿，注漿過程中需要加強(qiáng)周邊管 線和建筑物的監(jiān)測，確保管線和建筑物的安全，同時(shí)也要加強(qiáng)對頂管機(jī)頭的監(jiān)測，防止機(jī)頭 隆起而導(dǎo)致機(jī)頭前面幾節(jié)管節(jié)脫節(jié)發(fā)生漏水和漏砂。
第三步、頂管對接施工測量及軸線控制對接區(qū)頂進(jìn)軸線的微調(diào)
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3. 1)對靜止頂管掘進(jìn)機(jī)的位置進(jìn)行精確測量，確定該頂管掘進(jìn)機(jī)的實(shí)際的中心坐 標(biāo)和管道軸線走向，作為后頂進(jìn)對接頂管掘進(jìn)機(jī)提供頂進(jìn)的目標(biāo)坐標(biāo)和軸線控制走向，便 于兩頂管掘進(jìn)機(jī)的順利對接； 3. 2)確定頂管掘進(jìn)機(jī)的機(jī)頭姿態(tài)確定兩臺(tái)頂管掘進(jìn)機(jī)的中心軸線在同一條直 線上，即兩臺(tái)頂管掘進(jìn)機(jī)的機(jī)頭的姿態(tài)一致。 3. 3)進(jìn)行測量控制頂管軸線控制測量每節(jié)管節(jié)測量一次，每50m至少一次貫通 測量，在距離對接區(qū)50m、30m、 15m、5m位置時(shí)，分別進(jìn)行一次貫通測量，進(jìn)行貫通測量必須 保證地面控制網(wǎng)的聯(lián)測。 所述的確定該頂管掘進(jìn)機(jī)的實(shí)際的中心坐標(biāo)和管道軸線走向是指通過精確測量
以確定靜止頂管掘進(jìn)機(jī)和后頂進(jìn)頂管掘進(jìn)機(jī)的實(shí)際姿態(tài)，即三維坐標(biāo)(X，Y，Z)。同時(shí)，對兩
個(gè)三維坐標(biāo)的比較計(jì)算 1)平面采用坐標(biāo)方位角進(jìn)行計(jì)算 a 1. 2 = arc tan ( △ y12/△ x12) = arc tan ((y2_yl)/x2_xl))
在前后2兩個(gè)掘進(jìn)機(jī)的方位角相等方可實(shí)施頂進(jìn)對接。
2)縱向采用坡度進(jìn)行計(jì)算即i = (H2-H1)/L
在前后2兩個(gè)掘進(jìn)機(jī)坡度相等時(shí)實(shí)施頂進(jìn)。 當(dāng)同時(shí)具備了 1) 、2)兩步計(jì)算要求，方可實(shí)現(xiàn)頂管掘進(jìn)機(jī)的順利對接。
第四步、頂管對接段連接施工 4. 1)挖掘和封口施工，首先通過直線對接法或直角對接法實(shí)施頂管掘進(jìn)機(jī)的對接 段施工； 所述的直線對接法是指通過安裝在頂管掘進(jìn)機(jī)的主機(jī)刀盤的刃口上的導(dǎo)入塊進(jìn)
行導(dǎo)向，使得兩臺(tái)頂管掘進(jìn)機(jī)之間的直線距離縮短的同時(shí)進(jìn)行直線對接； 所述的直角對接法是指以頂管掘進(jìn)機(jī)的上下的帽檐進(jìn)行對準(zhǔn)，兩臺(tái)帽檐必須卡
住大口徑頂管掘進(jìn)機(jī)。
4. 2)進(jìn)行頂管掘進(jìn)機(jī)的刃口對接處理在對接距離確定和鎖定主推千斤頂?shù)那?況下，先用4根①25鋼筋將兩臺(tái)頂管掘進(jìn)機(jī)的主機(jī)刀盤的刃口連接起來，防止注漿時(shí)壓力 大而使頂管機(jī)頭發(fā)生位移；然后進(jìn)行機(jī)頭內(nèi)注漿，確保開倉時(shí)不滲漏水；
所述的刃口對接處理中當(dāng)兩臺(tái)頂管掘進(jìn)機(jī)的口徑不同時(shí)需用①25鋼筋把大口 徑頂管掘進(jìn)機(jī)與小口徑頂管掘進(jìn)機(jī)焊接連接起來。 4. 3)當(dāng)土倉內(nèi)加固土強(qiáng)度達(dá)到0. 8Mpa后，依次打開兩側(cè)人行通道并檢查和確定
土質(zhì)情況，當(dāng)土倉內(nèi)加固土強(qiáng)度達(dá)到l.OMpa后，兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行挖土作業(yè)。 所述的挖土作業(yè)是指同時(shí)由上部向兩側(cè)、下部展開，最后封死底部。施工現(xiàn)場準(zhǔn)
備木楔子，對接好后，立即用木楔子打入兩臺(tái)頂管機(jī)頭對接處，防止土體擾動(dòng)后，頂管機(jī)頭
外側(cè)滲水。 4. 4)空間符合氣割焊接條件及不出現(xiàn)滲水后，進(jìn)行面板切割在切割面板時(shí)，必 須加強(qiáng)通風(fēng)，對于直線對接，首先要把兩臺(tái)頂管掘進(jìn)機(jī)的人孔打開，保證整個(gè)管道能通風(fēng)。 切割面板一般分四塊，先切割上面兩塊，對上面接口處理好后，再進(jìn)行下面兩塊的切割，切 割后馬上進(jìn)行封口焊接作業(yè)，必須確保封口的密封性和可靠性。
第五步、隧道對接段內(nèi)襯砼施工
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5. 1)對接區(qū)頂管掘進(jìn)機(jī)外殼處理首先割除機(jī)頭內(nèi)加筋板，為鋼筋綁扎施工提供 空間以及確保砼澆注厚度；然后在混凝土澆注前對機(jī)頭外殼內(nèi)表面進(jìn)行除銹處理，確保與 新澆注砼接觸面的緊密；最后對機(jī)頭外殼表面滲水點(diǎn)進(jìn)行處理，確保砼澆注前無滲水現(xiàn)象， 保證砼澆注質(zhì)量。 5. 2)鋼筋綁扎施工首先依據(jù)管道原有內(nèi)徑尺寸，以及管節(jié)配筋進(jìn)行鋼筋綁扎施 工；然后嚴(yán)格控制內(nèi)外排鋼筋保護(hù)層厚度，尤其是靠近機(jī)頭外殼一排鋼筋與機(jī)頭外殼空隙， 控制外側(cè)水源滲透渠道，能有效提高砼澆注后的防水效果。 5. 3)模板施工首先模板材料可采用加工定型弧型鋼模、小鋼模板拼接。根據(jù)管 道管節(jié)內(nèi)徑大小選擇，模板施工前必須涂刷脫模劑；然后模板施工時(shí)注意檢查各個(gè)斷面管 壁的厚度、管道內(nèi)徑滿足設(shè)計(jì)要求。 5.4)砼澆注如圖3所示，首先根據(jù)一次澆注高度、以及施工方便，將整個(gè)管節(jié)分 三次澆注，如圖4所示，依次進(jìn)行第一次、第二次模板施工，采用常規(guī)砼澆注方法進(jìn)行砼振 搗澆注施工，注意保證振搗質(zhì)量；然后第一、二次采用人工澆注配合振搗器澆注，砼等級必 須滿足原設(shè)計(jì)管材砼強(qiáng)度等級。砼級配按照常規(guī)級配；最后進(jìn)行第三次澆注拱頂。
施工要點(diǎn)； A、在拱頂模板施工階段，間隔5m左右預(yù)留澆注孔，采用網(wǎng)噴混凝土的澆注方法， 將砼用軟管通過預(yù)留澆注孔送入模內(nèi)； B、采用16 18cm的塌落度提高混凝土砂率，限制碎石粒徑^輸送管內(nèi)徑的1/3，
選用細(xì)度模數(shù)為2. 5 3. 2的中粗砂和普通硅酸鹽水泥； C、利用混凝土輸送壓力和管路對空間的適應(yīng)性，自里向外澆注； D、在施工中摻入U(xiǎn)EA膨脹劑。 5. 5)砼養(yǎng)護(hù)，在最初14天采用帶模潮濕養(yǎng)護(hù)，使拱頂混凝土體積微膨脹，補(bǔ)償混 凝土早期失水收縮產(chǎn)生的收縮裂縫。 采用本實(shí)施例施工方法能夠在有限土地資源情況下確保最小房屋搬拆遷及管道 排布的影響，耗費(fèi)一個(gè)月左右的工期即能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)到任意頂管距離的頂管對接。
權(quán)利要求
一種地下對接頂管施工方法，其特征在于，包括以下步驟第一步、首先改造頂管掘進(jìn)機(jī)的雙向切口結(jié)構(gòu)以便于對接導(dǎo)向和連接；然后安裝頂管掘進(jìn)機(jī)的主機(jī)刀盤結(jié)構(gòu)，再在頂管掘進(jìn)機(jī)的機(jī)殼內(nèi)預(yù)先配置內(nèi)襯組件；最后在土倉面板上布置環(huán)向注漿管和正向注漿管；第二步、對接區(qū)土體預(yù)加固和防水處理；第三步、頂管對接施工測量及軸線控制首先對靜止頂管掘進(jìn)機(jī)的位置進(jìn)行精確測量，然后確定頂管掘進(jìn)機(jī)的機(jī)頭姿態(tài)，再進(jìn)行測量控制；第四步、頂管對接段連接施工首先進(jìn)行挖掘和封口施工；然后進(jìn)行頂管掘進(jìn)機(jī)的刃口對接處理；當(dāng)土倉內(nèi)加固土達(dá)到0.8Mpa強(qiáng)度后，依次打開兩側(cè)人行通道并檢查和確定土質(zhì)情況，當(dāng)土質(zhì)情況符合1.0標(biāo)準(zhǔn)后，兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行挖土作業(yè)；當(dāng)挖土空間符合氣割焊接條件及不出現(xiàn)滲水后，進(jìn)行面板切割；第五步、隧道對接段內(nèi)襯砼施工首先對接區(qū)頂管掘進(jìn)機(jī)外殼處理；再依次實(shí)施鋼筋綁扎施工和模板施工；最后進(jìn)行砼澆注和砼養(yǎng)護(hù)，整體施工完成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下對接頂管施工方法，其特征是，所述的改造頂管掘進(jìn)機(jī)的雙向切口結(jié)構(gòu)是指將雙向切口中的導(dǎo)向內(nèi)圈與導(dǎo)向外圈分別焊接在兩臺(tái)對接頂管掘進(jìn)機(jī)前殼體的前端，其中導(dǎo)向外圈安裝于對接時(shí)靜止頂管掘進(jìn)機(jī)上，導(dǎo)向內(nèi)圈安裝于對接時(shí)掘進(jìn)的頂管掘進(jìn)機(jī)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下對接頂管施工方法，其特征是，所述的在土倉面板上布置環(huán)向注漿管和正向注漿管是指將環(huán)向注漿管設(shè)置于土倉面板的正前端，然后將正向注漿管均勻地布置在土倉面板上，環(huán)向注漿管的數(shù)量與弦長的比例為1根/0. 6 0. 8米布置，數(shù)量與截面的大小的比例為3 4根/平方米。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下對接頂管施工方法，其特征是，所述的對接區(qū)土體預(yù)加固和防水處理是指采用包括冰凍法、氣壓倉法、井點(diǎn)降水法、高壓旋噴樁或壓密注漿法中的一種或其組合對對接區(qū)域的土地進(jìn)行加固和防水。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下對接頂管施工方法，其特征是，所述的頂管對接施工測量及軸線控制，具體包括以下步驟3. 1)對靜止頂管掘進(jìn)機(jī)的位置進(jìn)行精確測量，確定該頂管掘進(jìn)機(jī)的實(shí)際的中心坐標(biāo)和管道軸線走向，作為后頂進(jìn)對接頂管掘進(jìn)機(jī)提供頂進(jìn)的目標(biāo)坐標(biāo)和軸線控制走向；3. 2)確定兩臺(tái)頂管掘進(jìn)機(jī)的中心軸線在同一條直線上，即兩臺(tái)頂管掘進(jìn)機(jī)的機(jī)頭的姿態(tài)一致；3. 3)進(jìn)行測量控制頂管軸線控制測量每節(jié)管節(jié)測量一次，每50m至少一次貫通測量，在距離對接區(qū)50米、30米、15米、5米位置時(shí)，分別進(jìn)行一次貫通測量，進(jìn)行貫通測量必須保證地面控制網(wǎng)的聯(lián)測。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下對接頂管施工方法，其特征是，所述的頂管對接段連接施工，具體包括以下步驟‘4. 1)挖掘和封口施工，首先通過直線對接法或直角對接法實(shí)施頂管掘進(jìn)機(jī)的對接段施工；’4. 2)進(jìn)行頂管掘進(jìn)機(jī)的刃口對接處理在對接距離確定和鎖定主推千斤頂?shù)那闆r下，先用4根①25鋼筋將兩臺(tái)頂管掘進(jìn)機(jī)的主機(jī)刀盤的刃口連接起來，防止注漿時(shí)壓力大而使頂管機(jī)頭發(fā)生位移；然后進(jìn)行機(jī)頭內(nèi)注漿，確保開倉時(shí)不滲漏水；`4. 3)當(dāng)土倉內(nèi)加固土強(qiáng)度達(dá)到0. 8Mpa后，依次打開兩側(cè)人行通道并檢查和確定土質(zhì) 情況，當(dāng)土倉內(nèi)加固土強(qiáng)度達(dá)到l.OMpa后，兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行挖土作業(yè)；`4.4)面板切割。
7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的地下對接頂管施工方法，其特征是，所述的砼澆注是指將整 個(gè)管節(jié)分三次澆注，依次進(jìn)行第一次、第二次模板施工，采用常規(guī)砼澆注方法進(jìn)行砼振搗澆 注施工；然后第一、二次采用人工澆注配合振搗器澆注；最后進(jìn)行第三次澆注拱頂。
全文摘要
一種建筑工程技術(shù)領(lǐng)域的地下對接頂管施工方法，包括頂管掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)改造；對接區(qū)土體預(yù)加固和防水處理；頂管對接施工測量及軸線控制；頂管對接段連接施工；隧道對接段內(nèi)襯砼施工。采用本發(fā)明所述方法進(jìn)行地下對接頂管施工可以有效節(jié)約土地、管線及房屋搬拆遷、交通等社會(huì)資源。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方法的工期從五個(gè)月左右縮短至一個(gè)月左右，能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)到任意頂管距離的頂管對接。
文檔編號F16L1/028GK101788082SQ20091031191
公開日2010年7月28日 申請日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者馮一輝, 徐剛, 徐飛, 王劍鋒, 王學(xué)文, 王鐵, 胡瑞靈, 董澤龍 申請人:上海市第一市政工程有限公司