一种土压平衡法制造技术

本发明专利技术公开了一种土压平衡法，解决了在顶管操作中，会产生挖掘面土方的超挖和欠挖，容易造成对周围土体的干扰，使地面到道路受到破坏，建筑物沉陷、变形和低下管线断损等问题，其技术方案要点是：一种土压平衡法，包括一下步骤：a、施工准备；b、测量放样；c、工作井内设备布置；d、穿墙洞处理；e、顶管设备安装；f、出穿墙洞；g、安装管道；h、顶进；i、进洞；j、取工具管；k、洞口处理，本发明专利技术的一种土压平衡法，减少了挖掘面土方时的超挖和欠挖，降低了对周围土体的干扰，减少了地面到道路的破坏，同时缓减了建筑物沉陷、变形和低下管线断损。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种地下工程中顶管的施工方法，特别涉及一种土压平衡法。
技术介绍
随着国家现代化的进程，城市建设脚步越来越快，各种市政管道在地下纵横交错、层叠密布，地面上的市政建筑越来越多，开挖施工使道路质量变差、破坏环境，同时给人们的生活、工作带来诸多不便，施工成本越来越高，味蕾解决市政设施与施工的矛盾，诞生了一项新的施工技术——非开挖技术。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，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。现有技术中，如公开号为CN101852311A的中国专利，一种过路管道的顶管安装方法，按如下步骤依次进行：管道放线→开挖导沟→制作套管→顶前套管→连接套管→顶后套管→穿工程管道并安装，其特征是：顶前套管时，用顶压设备将前套管顶进，然后顶进后套管，直至前套管从另一边导沟内穿出时止。但是在实际的顶管操作中，会产生挖掘面土方的超挖和欠挖，不仅仅取走顶入管子的这部分土体，因此容易造成对周围土体的干扰，使地面到道路受到破坏，建筑物沉陷、变形和低下管线断损等问题，还有改进的空间。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种土压平衡法，减少了挖掘面土方时的超挖和欠挖，降低了对周围土体的干扰，减少了地面到道路的破坏，同时缓减了建筑物沉陷、变形和低下管线断损。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种土压平衡法，包括一下步骤：a、施工准备，熟悉设计文件并进行现场核对，收集、调查、摸清低下管线的分布情况；b、测量放样，对周围建筑物和重要的管线布置若干监测点；c、工作井内设备布置，千斤顶合力位置和顶进抗力的位置在同一轴线上，管端面的着力点设在垂直直径的四分之一到五分之一处；d、穿墙洞处理，使用冲击钻工具对孔洞进行钻拉，清除孔洞内的杂物，再将空洞外侧凿出大于孔洞直径一倍以上，深度至少两厘米的喇叭口；e、顶管设备安装，使用吊机大型起吊设备将顶管设备进行起吊，放置到洞口处后，使用设备将顶管对准穿墙洞，进行插入安装；f、出穿墙洞，当顶管顶入完成后，需要将顶管脱离穿墙洞，使用吊机设备将顶管经行固定，再将顶管沿着穿墙洞洞口的方向取出；g、安装管道，在顶管工作井内安装千斤顶，采用高压油泵供油，提供水平推力，将待顶管节，一节一节由工作井至接收井；h、顶进，在初步固定好管道后，将管道进行顶进，使用使用吊机设备将管道吊起，在将管道插入穿墙洞内，使用顶管机与千斤顶配合进行顶进的工作；i、进洞，当工具头逐渐靠近接收井时，适当加强测量的频率和精度，减少轴线的偏差，以确保顶管顺利进洞，当顶管到达接收井六米左右时，停止第一节管的压浆，并将压浆位置逐渐后移，保证工具头在进洞前有六米左右的完好土塞效应，同时适当减慢顶进速度，加大出土量，组件减少正面土的压力；j、取工具管，当顶管已经进洞后，可以将工具管取出，使用吊机设备，将工具管脱离洞口，进行吊起；k、洞口处理，一般采用环形橡胶止水圈加制压板，也可以使用洞口止水圈，一旦洞口破开后，必须使用管井降水法或者土体加固法，来将洞口堵住。采用上述方案，所述顶进过程中，采用下式获取顶管的顶力：P=f×γ×D1×[2H×(2H+D1)tg2(45°-Φ/2)+ω/γ×D1]×L+PS；P——计算的总顶力，单位为kN；γ——管道所处土层的重力密度，单位为kN/m3；D1——管道的外径，单位为m；H——管道顶部以上覆盖土层的厚度，单位为m；Φ——管道所处土层的内摩擦角；ω——管道单位长度的自重，单位为kN/m；L——管道的计算顶进长度，单位为m；f——顶进时，管道表面与其周围土层之间的摩擦系数；PS——顶进时顶管掘进机的迎面阻力，单位为kN。采用上述方案，顶力的大小是顶管的重要因素之一，顶力通过计算得出顶力的大小，可以事先了解应该需要多大的顶力，同时在顶进过程中，可以根据计算的数据，对顶力进行分析，一旦出现问题，可以根据计算结构，分析出问题所在，能合理的控制千斤顶。作为优选，所述测量放样包括在顶管施工前应对周围建筑物和重要的管线布置若干监测点，在施工过程中应根据点的位移、沉降的变化情况及时修正各项施工技术参数和采取行之有效的保护和补救措施，如果施工现场条件不允许直接布置监测点。采用上述方案，测量放样可以了解施工地点的实际情况，通过数据进行记录和保存，有利于后期查看，并且在遇到问题时，可以通过测量放样的数据进行分析，并且更具分析结果找到问题，并且第一时间内提出新的解决方案。作为优选，还包括施工现场的平面布置，当制井工作结束后，应立即撤离有关材料和设备，对沉井周边进行地坪硬化；顶管过程中，采用50T汽车吊将设备和成品管吊驳指定位置；在中间圈梁上可搭设平台，并设置液压动力站和中央控制室；在沉井绿化空地设泥浆沉淀池，沉井周边布置空压站和气包通风设施，搭设配电间、机修间、氧气乙炔间，布置膨润土材料工棚和拌浆，储浆以及注浆设备。采用上述方案，施工现场的平面布置可以减少施工的整体时间，按照要求的平面布置，可以使工作人员第一时间找到相对应的工作人员，以及相对应的工具摆放位置，同时对施工的整体环境可以得到进一步的了解，提高施工效率。作为优选，所述工具管为Φ800玻璃夹砂管顶管，且Φ800玻璃夹砂管顶管将选用外径为Φ960的泥水平衡顶管工具头。采用上述方案，玻璃钢夹砂管是以树脂为基体材料，玻璃纤维及其制品为增强材料，石英砂为填充材料而制成的新型复合材料。玻璃钢夹砂管以其优异的耐腐蚀性能、水力性特点、轻质高强、输送流量大、安装方便、工期短和综合投资低优点,成为化工行业、排水工程以及管线工程的最佳选择。玻璃钢夹砂管具有耐腐蚀性能，玻璃钢夹砂管选用耐腐蚀极强的树脂,拥有极佳的机械性质与加工特性,在大部分酸、碱、盐海水未处理的污水,腐蚀性土壤或地下水及众多化学物质的侵蚀。玻璃钢夹砂管的耐热耐寒性能好，可以在-30℃状态下,仍具有良好的韧性和极高的强度,可在-50℃－80℃的范围内长期使用,采用特殊配方的树脂还可110℃时使用。玻璃钢夹砂管的耐磨性能好，试验证明:把含有大量泥浆、沙石的水,装入管子中进行旋转磨损影响对比试验。经30万次旋转后,检测管子内壁的磨损深度如下:用焦油和瓷油涂层的钢管为0.53mm;经表面硬化处理的钢管为0.48mm;玻璃钢管道为0.21mm,由此可以说明玻璃钢管的耐磨损性能十分强。玻璃钢夹砂管的保温性能好，由于玻璃钢产品的导热系数低,因此其保温性能特别好。玻璃钢夹砂管具有固化后防污抗性，在使用过程中不结垢、不生锈、不会被海洋或污水中的贝类,菌类等微生物玷污蛀附。玻璃夹砂管的接口少,安装效率高，管道的长度一般为:6-12m/根（也可以根据客户的要求生产出特殊长度的管道）。单根管道长,接口数量少,从而加快了安装速度,减少故障概率,提高整条管线的安装质量。玻璃夹砂管的比重小、质量轻，玻璃夹砂管采用纤维缠绕生产的夹砂玻璃钢管,其比重在1.65－2．0,只有钢的1/4,但玻璃钢管的环向拉伸强度为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土压平衡法，其特征是：包括一下步骤：施工准备，熟悉设计文件并进行现场核对，收集、调查、摸清低下管线的分布情况；测量放样，对周围建筑物和重要的管线布置若干监测点；工作井内设备布置，千斤顶合力位置和顶进抗力的位置在同一轴线上，管端面的着力点设在垂直直径的四分之一到五分之一处；穿墙洞处理，使用冲击钻工具对孔洞进行钻拉，清除孔洞内的杂物，再将空洞外侧凿出大于孔洞直径一倍以上，深度至少两厘米的喇叭口；顶管设备安装，使用吊机大型起吊设备将顶管设备进行起吊，放置到洞口处后，使用设备将顶管对准穿墙洞，进行插入安装；出穿墙洞，当顶管顶入完成后，需要将顶管脱离穿墙洞，使用吊机设备将顶管经行固定，再将顶管沿着穿墙洞洞口的方向取出；安装管道，在顶管工作井内安装千斤顶，采用高压油泵供油，提供水平推力，将待顶管节，一节一节由工作井至接收井；顶进，在初步固定好管道后，将管道进行顶进，使用使用吊机设备将管道吊起，在将管道插入穿墙洞内，使用顶管机与千斤顶配合进行顶进的工作；进洞，当工具头逐渐靠近接收井时，适当加强测量的频率和精度，减少轴线的偏差，以确保顶管顺利进洞，当顶管到达接收井六米左右时，停止第一节管的压浆，并将压浆位置逐渐后移，保证工具头在进洞前有六米左右的完好土塞效应，同时适当减慢顶进速度，加大出土量，组件减少正面土的压力；取工具管，当顶管已经进洞后，可以将工具管取出，使用吊机设备，将工具管脱离洞口，进行吊起；洞口处理，一般采用环形橡胶止水圈加制压板，也可以使用洞口止水圈，一旦洞口破开后，必须使用管井降水法或者土体加固法，来将洞口堵住。...

【技术特征摘要】
1.一种土压平衡法，其特征是：包括一下步骤：施工准备，熟悉设计文件并进行现场核对，收集、调查、摸清低下管线的分布情况；测量放样，对周围建筑物和重要的管线布置若干监测点；工作井内设备布置，千斤顶合力位置和顶进抗力的位置在同一轴线上，管端面的着力点设在垂直直径的四分之一到五分之一处；穿墙洞处理，使用冲击钻工具对孔洞进行钻拉，清除孔洞内的杂物，再将空洞外侧凿出大于孔洞直径一倍以上，深度至少两厘米的喇叭口；顶管设备安装，使用吊机大型起吊设备将顶管设备进行起吊，放置到洞口处后，使用设备将顶管对准穿墙洞，进行插入安装；出穿墙洞，当顶管顶入完成后，需要将顶管脱离穿墙洞，使用吊机设备将顶管经行固定，再将顶管沿着穿墙洞洞口的方向取出；安装管道，在顶管工作井内安装千斤顶，采用高压油泵供油，提供水平推力，将待顶管节，一节一节由工作井至接收井；顶进，在初步固定好管道后，将管道进行顶进，使用使用吊机设备将管道吊起，在将管道插入穿墙洞内，使用顶管机与千斤顶配合进行顶进的工作；进洞，当工具头逐渐靠近接收井时，适当加强测量的频率和精度，减少轴线的偏差，以确保顶管顺利进洞，当顶管到达接收井六米左右时，停止第一节管的压浆，并将压浆位置逐渐后移，保证工具头在进洞前有六米左右的完好土塞效应，同时适当减慢顶进速度，加大出土量，组件减少正面土的压力；取工具管，当顶管已经进洞后，可以将工具管取出，使用吊机设备，将工具管脱离洞口，进行吊起；洞口处理，一般采用环形橡胶止水圈加制压板，也可以使用洞口止水圈，一旦洞口破开后，必须使用管井降水法或者土体加固法，来将洞口堵住。2.根据权利要求1所述的一种土压平衡法，其特征是：所述顶进过程中，采用下式获取顶管的顶力：P=f×γ×D1×[2H×(2H+D1)tg2(45°-Φ/2)+ω/γ×D1]×L+PS；P——计算的总顶力，单位为kN；γ——管道所处土层的重力密度，单位为kN/m3；D1——管道的外径，单位为m；H——管道顶部以上覆盖土层的厚度，单位为m；Φ——管道所处土层的内摩擦角；ω——管道单位长度的自重，单位为kN/m；L——管道的计算顶进长度，单位为m；f——顶进时，管道表面与其周围土层之间的摩擦系数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振大，刘明杰，金江锋，施建华，龚计宽，
申请(专利权)人：天鸿建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33