一种大断面矩形顶管施工方法与流程

1.本发明属于建筑施工技术领域，尤其是一种大断面矩形顶管施工方法。


背景技术：

2.顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随掘进机后，埋设在两坑之间。现有的矩形顶管一般的施工工序为先进行管节的顶进施工，顶进完成后再进行中隔墙钢筋安装、混凝土浇筑。
3.上述施工方法存在以下技术问题：1、顶进完成后再进行中隔墙施工，在地下进行二次浇筑难度大，极易导致接茬位置浇筑不密实，中隔墙与顶管衔接位置产生缝隙，严重影响顶管的承载能力；2、顶进过程中没有中隔墙支撑，大断面顶管由于跨度大，在土体荷载的作用下容易导致形变，顶进施工存在风险。


技术实现要素：

4.本发明提供一种大断面矩形顶管施工方法，以解决现有技术中所存在的上述问题。
5.本发明提供的一种大断面矩形顶管施工方法，包括以下步骤：
6.步骤一、预制工具管管节
7.预制若干工具管管节，在安装中隔墙的位置安装预埋套筒，用于后续安装中隔墙钢筋，工具管用于安装顶管机机头；
8.步骤二、预制顶管管节
9.工具管管节制作好后，预制其余顶管管节，顶管管节内预制中隔墙；
10.步骤三、工具管顶进施工
11.管节制作完成后，依次顶进工具管管节，顶进完成后在工具管内安装立杆和横梁，用于临时支撑；
12.步骤四、顶管顶进施工
13.工具管施工完成后，在工具管尾端连接顶管管节，进行顶管管节的顶进施工；
14.步骤五、浇筑工具管中隔墙
15.全部顶管顶进完成后，将工具管内的立杆以及横梁拆除，通过预埋套筒安装中隔墙钢筋，在工具管内搭设中隔墙模板，浇筑中隔墙，完成中隔墙施工。
16.进一步的，所述步骤四中，在中隔墙两侧的顶管内分别设置螺旋输送机，顶管机刀盘切削下来的泥土通过刀盘开口压进土仓，通过两台螺旋输送机分别从中隔墙两侧输送到渣斗，随后吊运出土。
17.进一步的，所述步骤一中，所述工具管管节上下断面各安装三块预埋钢板，左右断
面各安装两块预埋钢板。
18.进一步的，所述步骤三中，工具管管节中的预埋钢板通过拉杆连接在一起，并与顶管机机头连接，使工具管和顶管机机头形成一个整体。
19.进一步的，所述步骤二中，顶管管节及中隔墙的预制方法包括以下步骤：
20.步骤一、浇筑管节
21.浇筑顶管管节，并在中隔墙位置预埋直螺纹套筒；
22.步骤二、浇筑中隔墙
23.待顶管管节强度达到设计强度后，在预埋直螺纹套筒位置安装中隔墙钢筋，随后安装中隔墙模板，浇筑中隔墙。
24.进一步的，所述步骤三和所述步骤四中，顶管机刀盘采用六刀盘模拟矩形断面形式，包括三个大刀盘和三个小刀盘，小刀盘位于大刀盘前方。
25.进一步的，所述步骤一中，浇筑工具管管节时，在中隔墙位置预埋直螺纹套筒，用于后期安装中隔墙钢筋。
26.进一步的，所述步骤一中，工具管管节为三个。
27.进一步的，所述顶管机为土压平衡顶管机。
28.进一步的，浇筑中隔墙时，在中隔墙位置两侧安装木模板，所述木模板外侧均匀间隔安装若干竖直的主楞，所述主楞外侧均匀间隔安装若干水平的次楞，两个所述木模板之间通过若干对拉螺杆进行加固。
29.本发明的优点和积极效果是：
30.1、本大断面矩形顶管施工方法中，顶进施工前预制好带有中隔墙的顶管管节，安装顶管时，顶管管节带中隔墙顶进，中隔墙起到承重作用，极大地提高了顶管的承载能力，防止顶进过程中顶管在土体荷载作用下变形，杜绝了大断面顶管施工中的坍塌风险。
31.2、本大断面矩形顶管施工方法中，顶进施工前，在地面完成顶管管节内中隔墙的预制，降低了中隔墙浇筑的难度，确保中隔墙与顶管衔接位置牢固连接，提高了中隔墙的施工质量，加强了顶管的承载能力，避免了在地下进行二次浇筑接茬位置容易产生缝隙的问题。
32.3、本大断面矩形顶管施工方法中，中隔墙两侧分别设置螺旋输送机，顶进过程中两个舱室内同时出土，确保顶管带中隔墙进行顶进施工仍能顺利出土，同时提高了出土效率。
33.4、本大断面矩形顶管施工方法中，工具管通过预埋钢板和拉杆与顶管机机头连接为一个整体，将顶管机机头牢固固定在工具管前端，确保顶进过程中顶管机机头稳定前进，避免顶管机机头顶进时发生晃动导致地面沉降。
34.5、本大断面矩形顶管施工方法中，顶进过程中工具管内安装立杆作为临时支撑，提高工具管的承载强度，防止工具管因荷载过重产生裂缝，杜绝安全隐患。
35.6、本发明将中隔墙浇筑的步骤前置，配合双螺旋输送机确保顶管带中隔墙顶进顺利出土，顶进过程中通过中隔墙支撑，增强了顶管的承载能力，在地面预制中隔墙，确保了中隔墙与顶管的牢固连接，给浇筑质量带来了极大的保障，防止顶管在土体荷载作用下发生形变。
附图说明
36.图1是本发明的步骤流程图；
37.图2是本发明顶管施工示意图；
38.图3是本发明顶管管节的结构示意图；
39.图4是本发明顶管机机头的主视图。
40.图中，1为工具管管节，2为横梁，3为顶管管节，4为立杆，5为中隔墙，6为顶管机机头，7为刀盘。
具体实施方式
41.下面结合附图对本发明作进一步详述。
42.本发明提供的一种大断面矩形顶管施工方法，包括以下步骤：
43.步骤一、预制工具管管节1
44.预制若干工具管管节1，在安装中隔墙5的位置安装预埋套筒，用于后续安装中隔墙5钢筋，工具管用于安装顶管机机头6；优选的，所述工具管管节1为三个；为保障施工人员作业空间充足，方便渣土运输，顶管前端安装三节工具管，工具管内不提前浇筑中隔墙5，方便施工人员作业；
45.浇筑工具管管节1时，在中隔墙5位置预埋直螺纹套筒，用于后期安装中隔墙5钢筋；所述工具管管节1上下断面各安装三块预埋钢板，左右断面各安装两块预埋钢板；后续管节顶进过程中，顶管机机头6安装在工具管前端，通过拉杆与工具管中的预埋钢板拉接，使顶管机机头6与工具管形成一个整体，加强顶管机机头6与工具管的连接强度，确保顶进过程中顶管机机头6稳定前进；所述预埋钢板厚度为16mm；
46.步骤二、预制顶管管节3
47.工具管管节1制作好后，预制其余顶管管节3，顶管管节3内预制中隔墙5；顶管管节3及中隔墙5的预制方法包括以下步骤：
48.①
浇筑管节
49.浇筑顶管管节3，并在中隔墙5位置预埋直螺纹套筒；
50.②
浇筑中隔墙5
51.待顶管管节3强度达到设计强度后，在预埋直螺纹套筒位置安装中隔墙5钢筋，随后安装中隔墙5模板，浇筑中隔墙5，在中隔墙5位置两侧安装木模板，所述木模板外侧安装均匀间隔竖直设置的若干主楞，所述主楞外侧安装均匀间隔水平设置的若干次楞，两个所述木模板之间通过若干对拉螺杆进行加固，浇筑完成后进行养护存放；优选的，所述主楞由4*9方木制成，所述次楞由双拼钢管制成；所述主楞间距为20cm，所述次楞间距为60cm。
52.管节浇筑完成后，待整体达到设计强度后按顺序运输到施工现场，根据管节顶部预埋的连接件尺寸进行分类存放，并按照运输顺序做好标记；管节吊装过程中底部垫木方、橡胶对管节进行保护；
53.步骤三、工具管顶进施工
54.管节制作完成后，破除洞门，依次顶进工具管管节1，顶进完成后在工具管内安装立杆4和横梁2，用于临时支撑；所述立杆4由钢管制成，所述横梁2由工字钢制成；由于工具管内没有中隔墙5支撑，安装立杆4作为临时支撑，提高工具管的承载强度，防止工具管因荷
载过重产生裂缝；工具管管节1中的预埋钢板通过拉杆连接在一起，并与顶管机机头6连接，使工具管和顶管机机头6形成一个整体；如图2所示，工具管内竖直安装若干钢管立杆4，所述立杆4顶部固装若干水平设置的横梁2，用于支撑工具管。
55.顶进过程中，顶管机机头6正面为全断面的加固水泥土，为保护刀盘7应缓慢顶进，同时为防止螺旋输送机出土不畅，可加入适量改良剂软化或润滑水泥土，确保顺利出土；若顶管机机头6方向产生偏差，可用纠偏油缸进行纠偏，纠偏时需小行程逐步纠偏；选择土压平衡顶管机进行顶管施工，土压平衡顶管机适应性强，适用于粘结性、非粘结性、有水或无水、软土或软岩、砾砂或圆砾等多种复杂地层，能有效控制地表沉降；在实际施工中，顶管断面尺寸为7700
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4500mm，顶管机刀盘7采用六刀盘7模拟矩形断面形式，包括三个大刀盘7和三个小刀盘7，小刀盘7位于大刀盘7前方，每个刀盘7采用三台30kw电机驱动，所述刀盘7为辐条刀盘7，壳体周边采用单刃齿刀，刀盘7后方设置刀盘7搅拌装置，为满足螺旋出土机出渣土的最大粒径(200mm)要求，刀盘7切削外径选用3620mm，刀盘7转矩为1114kn/m，刀盘7转速控制在1.4r/min，刀盘7局部重叠区域以扩大切削率，刀盘7切削率可达到88％，搅拌率达到79％；
56.步骤四、顶管顶进施工
57.工具管施工完成后，在工具管尾端连接顶管管节3，进行顶管管节3的顶进施工；顶进过程中，在中隔墙5两侧的顶管内分别设置螺旋输送机，顶管机刀盘7切削下来的泥土通过刀盘7开口压进土仓，通过两台螺旋输送机分别从中隔墙5两侧输送到渣斗，随后吊运出土，中隔墙5两侧同时出土，出土速度大大提高，加快了施工进度，节省了时间成本；
58.顶管管节3中提前预制好中隔墙5，顶管带中隔墙5进行顶进，中隔墙5在隔断管道舱室的同时起到承重作用，提高了顶管管节3的强度，防止管节在土体荷载作用下变形，避免顶管在顶进过程中损坏，规避了施工中的安全风险；传统的施工方法中，顶进完成后再浇筑中隔墙5，中隔墙5与顶管的衔接位置容易产生缝隙，浇筑质量差，且现浇施工难度大，本施工方法提前预制好中隔墙5，确保中隔墙5施工质量，杜绝了二次浇筑接茬位置不密实的问题；
59.步骤五、浇筑工具管中隔墙5
60.全部顶管顶进完成后，将工具管内的立杆4以及横梁2拆除，通过预埋套筒安装中隔墙5钢筋，在工具管内搭设中隔墙5模板，浇筑中隔墙5，完成中隔墙5施工。
61.本发明将中隔墙5浇筑的步骤前置，配合双螺旋输送机确保顶管带中隔墙5顶进顺利出土，顶进过程中通过中隔墙5支撑，增强了顶管的承载能力，在地面预制中隔墙5，确保了中隔墙5与顶管的牢固连接，给浇筑质量带来了极大的保障，防止顶管在土体荷载作用下发生形变。
62.显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。