一种顶管施工方法

1.本技术实施例涉及水下顶管施工技术领域，尤其涉及一种顶管施工方法。


背景技术：

2.目前传统的全断面穿越软土层顶管施工管片抗隆起处置措施主要有：1、增加覆盖层；2、管底开口，抽除管底部分土体，减小管片下部土体承载力，帮助管片向下沉降。3、管内配重，克服管片浮力；这些措施虽然在一些工程应用上产生了较好的效果，但同时针对复杂地层以及长距离顶管施工却存在一些问题，如：增加覆盖层在一些空旷地区尚可使用，但在水下、闹市区施工，增加覆盖层较难实现。针对管底开口抽取管底部分土体的方法，如何准确把握土体的抽取量并保证管片的均匀下降依然是个技术难题。而在软土长期蠕变与应力集中的影响下，依然会有周边土体向管片下方移动造成管片隆起的情况，致使后期处置效果不佳甚至出现反效果。而管内配重，同样无法避免在施工后期及完工后管片在软土长期蠕变的影响下继续向上隆起，影响管片的长期稳定。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
4.有鉴于此，根据本技术实施例提出了一种顶管施工方法，包括：
5.确定顶管施工的位置；
6.在所述顶管施工位置的土体中设置应力隔离帷幕，以使所述应力隔离帷幕在管片的前进方向两侧对所述管片周围的至少部分土体进行阻隔。
7.在一种可行的实施方式中，所述方法还包括：
8.根据所述顶管施工的位置，获取顶管施工中管片在所述计划待穿越土体中的计划设置位置；
9.所述在所述顶管施工的位置的土体中设置应力隔离帷幕，包括：
10.基于所述计划设置位置设置所述应力隔离帷幕。
11.在一种可行的实施方式中，所述方法还包括：
12.根据所述顶管施工的位置，获取顶管施工中所述管片的计划设置位置的土体性质；
13.所述在所述顶管施工的位置的土体中设置应力隔离帷幕，包括：
14.基于所述土体性质和所述计划设置位置设置所述应力隔离帷幕。
15.在一种可行的实施方式中，所述基于所述土体性质和所述计划设置位置设置所述应力隔离帷幕，包括：
16.选择所述计划设置位置的土体性质为软土层的计划设置段为目标设置段；
17.在所述目标设置段设置所述应力隔离帷幕。
18.在一种可行的实施方式中，所述应力隔离帷幕的深度大于所述软土层的深度。
19.在一种可行的实施方式中，所述应力隔离帷幕的深度大于所述软土层的深度且到
达所述软土层下方硬土层内部的1至3米位置。
20.在一种可行的实施方式中，所述在所述顶管施工的位置的土体中设置应力隔离帷幕，包括：
21.在所述顶管施工位置的土体中沿土体深度方向设置应力隔离帷幕。
22.在一种可行的实施方式中，所述应力隔离帷幕为两个，以使所述隔离帷幕位于所述管片的两侧。
23.在一种可行的实施方式中，所述在所述顶管施工的位置的土体中设置应力隔离帷幕，包括：
24.所述在所述顶管施工的位置的土体中设置应力隔离帷幕，以使两个应力隔离帷幕布置时应该密贴管片平行布置，间隔距离为管片外径以及两个注浆层厚度。
25.在一种可行的实施方式中，所述应力隔离帷幕为连续施做的搅拌桩、钢板桩和旋喷桩中的至少一种。
26.相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：本技术实施例提供的一种顶管施工方法包括了确定顶管施工的位置；在所述顶管施工的位置的土体中设置应力隔离帷幕，以使所述应力隔离帷幕在管片的前进方向两侧对所述管片周围的至少部分软弱土体进行阻隔。防止管片周围的软弱土体在自重作用下对管片产生向上的顶托力，引起管片的隆起。因此在顶管施工过程中，采用隔离帷幕作为应力隔离层，不仅在顶管施工过程中保障管片位置的稳定，不产生向上的隆起，同时亦能减少和阻隔管道运营后期软土的蠕变效应对管片的影响，一次性解决顶管施工及运营过程中的长期稳定问题。
附图说明
27.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。
28.在附图中：
29.图1为本技术提供的一种实施例的一个角度的应力隔离方法的实施方案图；
30.图2为本技术提供的一种实施例的另一个角度的应力隔离方法的实施方案图；
31.图3为本技术提供的一种实施例的管片隆起机理图；
32.图4为本技术提供的一种实施例的管片隆起控制的应力隔离方法机理图。
具体实施方式
33.为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本技术实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本技术实施例以及实施例中的具体特征是对本技术实施例技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
34.如图1至图4所示，根据本技术实施例提出了一种顶管施工方法，包括：确定顶管施工的位置；在所述顶管施工位置的土体中设置应力隔离帷幕，以使所述应力隔离帷幕在管片的前进方向两侧对所述管片周围的至少部分软弱土体进行阻隔。
35.本技术实施例提供的一种顶管施工方法包括了确定顶管施工的位置；在所述顶管
施工的位置的土体中设置应力隔离帷幕，以使所述应力隔离帷幕在管片的前进方向两侧对所述管片周围的至少部分软弱土体进行阻隔。因此在顶管施工过程中，采用隔离帷幕作为应力隔离层，不仅在顶管施工过程中保障顶管位置的稳定，不产生向上的隆起，同时亦能一次性解决顶管施工及运营过程中的长期稳定问题。
36.在该技术方案中，对比传统的施工处置措施如：1、增加覆盖层；2、管底开口，抽除管底部分土体，减小管片下部土体承载力，帮助管片向下沉降。3、管内配重，克服管片浮力。这些措施虽然在一些工程应用上产生了较好的效果，但同时针对复杂地层以及长距离顶管施工却存在一些问题，如：增加覆盖层在一些空旷地区尚可使用，如在水下、闹市区施工，增加覆盖层较难实现。针对管底开口抽取管底部分土体的方法，如何准确把握土体的抽取量并保证管片的均匀下降依然是个技术难题。而在软土长期蠕变与应力集中的影响下，依然会有周边土体向顶管下方移动造成顶管隆起的情况，致使处置效果不佳甚至出现反效果。而管内配重，同样无法避免在施工后期及完工后管片在软土长期蠕变的影响下向上隆起，影响管道的长期稳定，本技术实施例提出了一种顶管施工方法，该方法主要内容为：通过隔离帷幕的设置，可以对管片周边软弱土体应力进行阻隔，防止在重力的作用下管道周边软弱土体的自重应力转化为管片底部顶托力，与管片上方土体之间产生应力差，阻止管片在顶托力作用下底部缓慢移动并随着时间变化产生向上的蠕变变形，引起顶管的向上隆起。
37.在该实施例中，应力隔离帷幕应施做在顶管施工全部管片穿越软土层地段，当管片下部结构或全部管片位于非软土层时，可不施做应力隔离帷幕。
38.可以理解的是，通过隔离帷幕的设置，可以无需再添加覆盖层，解决了水下、闹市区施工无法添加覆盖层的问题；也无需再管内配重；更加无需在管底开口，解决了土体的抽取量不好控制的问题，同时可以避免软弱土体长期蠕变效应对管片的影响。
39.如图1所示，在一些示例中，还包括：根据所述顶管施工的位置，获取顶管施工中管片在所述计划待穿越土体中的计划设置位置；所述在所述顶管施工的位置的土体中设置应力隔离帷幕，包括：基于所述计划设置位置设置所述应力隔离帷幕。
40.在该实施例中，先需确定出顶管施工中管片在所述计划待穿越土体中的计划设置位置，再根据所述计划待穿越土体中的计划设置位置设置所述应力隔离帷幕。
41.如图1所示，在一些示例中，还包括：根据所述顶管施工的位置，获取顶管施工中所述管片的计划设置位置的土体性质；所述在所述顶管施工的位置的土体中设置应力隔离帷幕，包括：基于所述土体性质和所述计划设置位置设置所述应力隔离帷幕。
42.在该实施例中，先需获取顶管施工中所述管片的计划设置位置的土体性质，如上部杂填土等土层、软土层和硬土层在所述管片周围的分布位置；然后根据所述土体性质在所述计划设置位置设置所述应力隔离帷幕。
43.如图1所示，在一些示例中，所述基于所述土体性质和所述计划设置位置设置所述应力隔离帷幕，还包括：选择所述计划设置位置的土体性质为软土层的计划设置段为目标设置段；在所述目标设置段设置所述应力隔离帷幕。
44.在该实施例中，需要选择所述计划设置位置的土体性质为软土层的计划设置段作为目标设置段，然后在所述目标设置段设置所述应力隔离帷幕。
45.可以理解的是，管片在软土层中时，由于软土本身的蠕变、流变性等，在软土层中进行顶管施工存在较大的难度，会产生管片的不均匀隆起及变形。传统的管片抗隆起方法
如在管内配重，上部土体加载等，虽可以在一定的土层中适用，但是在软土层中开展顶管施工以及管道的长期运营过程中，软土层的蠕变效应、松弛效应却无法避免，管片的变形无法得到有效控制。相对比之下，该实施例则从根本上解决了此类问题。
46.如图1所示，在一些示例中，所述应力隔离帷幕的深度大于所述软土层的深度。
47.在该实施例中，在安装所述应力隔离帷幕的深度必须要大于所述软土层的深度。
48.可以理解的是，使所述顶管隆起的根本原因就在于所述软土层，所以为解决此问题，安装所述应力隔离帷幕隔绝全部管片两侧的所述软土层的土，使它们自重应力没办法转化为对顶管的顶托力以保证管片的稳定。
49.如图1所示，在一些示例中，所述应力隔离帷幕的深度大于所述软土层的深度且到达所述软土层下方硬土层内部的1至3米位置。
50.可以理解的是，设置所述应力隔离帷幕的深度须达到所述顶管在所在软土层位置中所在软土层位置最深处1至3米的位置，更加进一步的限定了施做所述应力隔离帷幕的深度，更进一步阻隔了顶管周边软土层的侧向土压力，保证了软土层在自重应力作用下无法对管片产生向上的顶托力，保证了管片的稳定。
51.如图1所示，在一些示例中，所述在所述顶管施工的位置的土体中设置应力隔离帷幕，包括：在所述顶管施工的位置的土体中沿土体深度方向设置应力隔离帷幕。
52.可以理解的是，所述应力隔离帷幕的设置方向应是沿土体深度方向设置的，设置在顶管沿顶进方向的两侧，抵挡顶管周边软弱土体的由于顶管施工土体卸载而产生的侧土压力以及对管底产生的顶托力，阻止管片向上隆起。
53.如图1所示，在一些示例中，所述应力隔离帷幕为两个，以使所述隔离帷幕位于所述管片的两侧。
54.在该实施例中，设置所述应力隔离帷幕应该为两个，而且所述应力隔离帷幕应该设置在管片的两侧，平行布置。
55.可以理解的是，设置的所述应力隔离帷幕为两个设置在管片的两侧将管片包裹，更加保证了周边土体侧土压力隔绝在顶管施工范围以外，以此保证了所述应力隔离帷幕外的所述软土层即使发生任何变化改变都不会影响到所述应力隔离帷幕里中所述管片的位置。
56.如图1所示，在一些示例中，所述在所述顶管施工的位置的土体中设置应力隔离帷幕，包括：所述在所述顶管施工的位置的土体中设置应力隔离帷幕，以使两个应力隔离帷幕布置时应该密贴管片平行布置，间隔距离为管片外径以及两个注浆层厚度。
57.在该实施例中，所述注浆层厚度为设置应力隔离帷幕后，将管片放置于所述两个应力隔离帷幕之间时管片上设置有注浆孔，在设置时会通过注浆孔对注浆层进行注浆以起到减少管土之间的摩擦的作用，注浆层厚度一般为2cm。。
58.可以理解的是，所述的两个应力隔离帷幕布置时应该密贴管片平行布置，间隔距离包含管片外径加上两个注浆层厚度，所述两个注浆层厚度一般为4cm，两侧应力隔离帷幕保证密贴所述管片，以此确保所述的两侧应力隔离帷幕有效阻隔来自管片两侧以及上部软土层在自重应力下产生的对顶管顶托作用。
59.可以理解的是，若所述的两侧应力隔离帷幕不能保证与管片密贴，那么所述管片依然会受到侧向和上部软土层在自重应力作用下对其产生影响而发生隆起现象，所述管片
依然会受到软土层土压力的影响而发生隆起现象。
60.如图1所示，在一些示例中，所述应力隔离帷幕为连续施做的搅拌桩、钢板桩和旋喷桩中的至少一种。
61.在该实施例中，从应力角度考虑：通过所述隔离帷幕的设置，可以对周边应力进行阻隔，防止在重力的作用下所述管片周边软弱土体的自重应力转化为所述管片底部顶托力，与所述管片上方土体之间产生应力差，阻止所述顶管在顶托力作用下底部缓慢移动，引起所述顶管的向上隆起；从变形角度考虑：在所述顶管土体卸载的情况下，采用所述隔离帷幕可以有效阻止所述顶管外侧土体在重力的作用下缓慢移动至顶管下方，阻止所述顶管下方软弱土层由于松弛和蠕变效应产生向上的位移，引起所述顶管隆起的问题；从而一次性地解决了所述顶管施工完长期稳定性保障和后期维护的问题。
62.在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
63.本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
64.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
65.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。