一种粉砂土地层顶管施工方法技术

本发明专利技术公开了一种粉砂土地层顶管施工方法，包括步骤：一、工作井施工：对用于顶进所施工地下管道的工作井进行施工；所施工地下管道为由多个管道拼装节从前至后拼接而成，钢套头工具管包括钢套管、安装在钢套管后端内侧的支撑环和固定在支撑环上的插口；二、顶进设备安装：在工作井的内侧底部安装顶进设备；三、钢套头工具管顶进，过程如下：钢套头工具管吊装就位、钢套头工具管顶进和人工管内挖土；四、管道顶进：由前至后分别对所施工地下管道中的多个所述管道拼装节进行顶进；五、管道接口处理；六、管道闭水试验。本发明专利技术方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好，能简便、快速完成粉砂土地层顶管施工过程，并且施工过程安全、可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于地下管道施工
，尤其是涉及一种粉砂土地层顶管施工方法。
技术介绍
顶管法是指隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用的一种暗挖式施工方法。在施工时，通过传力顶铁和导向轨道，用支承于基坑后座上的液压千斤顶将管压入土层中，同时挖除并运走管正面的泥土。当第一节管全部顶入土层后，接着将第二节管接在后面继续顶进，这样将一节节管子顶入，作好接口，建成涵管。工作井一般用于市政工程中的隧道或地铁的施工，也可以用于给水排水工程、油井、矿井工程的施工。市政顶管施工中工作井是顶进操作室，从工作井开始顶进，到接收井出来。接收井是接收顶管机或工具管的场所，与工作井相比，接收井布置比较简单，工作井是顶管施工的顶进工作场所。粉砂土是岩石经过风化作用后的产物，颗粒介于细砂土和粉土之间，其颗粒组成中以砂粒和粉粒为主，粘性颗粒含量相对较少。粉砂土地层是指土体为粉砂土的地层，该地层中顶管施工难度较大。如对处于沣河老河床川道的西咸国际文化教育园区内科技路污水管道工程进行施工时，所施工管道全长2026m，设计管径D1000mm，管道平均埋深12m，该工程地勘报告显示为耕土(Qpd)、第四系全新系统冲积(Q4al)黄土状土、冲积(Q4al)中砂和中粗砂、第四季上更新统冲积(Q3al)粉质粘土和粗砂、第四系中更新统冲积(Q2al)粉质粘土和粗砂。由于上述工程中顶管管位深度所在砂层为全断面粉砂土地层，含水量较大，成拱性差，因此必须考虑顶进时管顶砂层全部压在管顶上而导致正压力、侧压力引起的摩阻力加大；同时，饱和砂层顶进时极易出现“栽头”和顶线偏移。采用传统的顶管施工模式(即人工手掘式法顶管施工)过程中，遇到大量粉砂层时，易塌方，无法施工，因而需对传统的顶管施工方法进行改进。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种粉砂土地层顶管施工方法，其方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好，能简便、快速完成粉砂土地层顶管施工过程，并且施工过程安全、可靠。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、工作井施工：对用于顶进所施工地下管道的工作井进行施工，所述工作井位于所施工地下管道的后侧，所施工地下管道位于工作井与接收井之间；所施工地下管道为由多个管道拼装节从前至后拼接而成且埋设于粉砂土地层内的拼接式管道，多个所述管道拼装节中位于最前侧的管道拼装节为前端拼装节，多个所述管道拼装节中位于最后侧的管道拼装节为后端拼装节；所施工地下管道为给排水管道或污水管道，所述管道拼装节为预制混凝土管节；所述前端拼装节的前端安装有钢套头工具管，所施工地下管道与钢套头工具管呈同轴布设且二者组成待顶进管道；所述钢套头工具管包括钢套管、安装在钢套管后端内侧的支撑环和固定在支撑环上且供所述前端拼装节前部同轴套装的插口，所述钢套管、支撑环和插口呈同轴布设，所施工地下管道和钢套管均为圆管，所述钢套管的外径与所施工地下管道的外径相同，所述插口为圆筒状且其外径不大于所施工地下管道的内径，所述支撑环与钢套管呈垂直布设，所述支撑环的后侧壁与钢套管的后侧壁相平齐，所述前端拼装节的前侧壁支顶在支撑环上；所述钢套管的壁厚为0.8cm～1.2cm且其长度为80cm～120cm，所述管道拼装节的长度大于钢套管的长度；步骤二、顶进设备安装：在步骤一中施工完成的工作井的内侧底部安装顶进设备；所述顶进设备包括沿所施工地下管道的管道设计中心轴线对所述待顶进管道进行顶推的顶推设备、供所述待顶进管道向前移动的导轨、供顶推设备后部支顶的后支顶机构和安装于顶推设备前侧的顶铁，所述导轨位于顶推设备的正下方，所述后支顶机构固定在工作井的后侧井壁上，所述后支顶机构位于顶推设备后侧，所述顶铁位于顶推设备与所述待顶进管道之间；步骤三、钢套头工具管顶进，过程如下：步骤301、钢套头工具管吊装就位：将钢套头工具管吊装入工作井内的导轨上，并使钢套头工具管沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；步骤302、钢套头工具管顶进：采用顶推设备且沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，对步骤301中所述钢套头工具管向前顶推，顶推长度不大于钢套管的长度；步骤303、人工管内挖土：人工对钢套头工具管内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井外侧；步骤四、管道顶进：由前至后分别对所施工地下管道中的多个所述管道拼装节进行顶进，过程如下：步骤401、前端拼装节顶进，包括以下步骤：步骤4011、前端拼装节吊装就位：将所述前端拼装节吊装入工作井内的导轨上后，再将所述前端拼装节前部同轴套装在步骤303中所述钢套头工具管的插口上，并使所述前端拼装节沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；步骤4012、前端拼装节与钢套头工具管同步顶进：采用顶推设备且沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，对步骤4011中所述前端拼装节与钢套头工具管同步进行向前顶推，直至所述前端拼装节后端位于工作井内的长度为20cm～50cm为止；对步骤4011中所述前端拼装节与钢套头工具管同步进行向前顶推时，一次向前顶推完成或分多次进行向前顶推，每次向前顶推的顶推长度均不大于钢套管的长度；每次向前顶推完成后，均采用人工对钢套头工具管内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井外侧；步骤402、下一个管道拼装节顶进，包括以下步骤：步骤4021、下一个管道拼装节吊装就位：将当前所顶进管道拼装节吊装入工作井内的导轨上，并对当前所顶进管道拼装节与上一个已顶进完成的所述管道拼装节进行拼接，使当前所顶进管道拼装节沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；所述钢套头工具管、当前所顶进管道拼装节和位于钢套头工具管与当前所顶进管道拼装节之间的所有管道拼装节组成当前顶推管道；步骤4022、当前顶推管道顶进：采用顶推设备且沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，对步骤4021中所述当前顶推管道进行向前顶推，直至当前所顶进管道拼装节后端位于工作井内的长度为20cm～50cm为止；对步骤4021中所述当前顶推管道进行向前顶推时，一次向前顶推完成或分多次进行向前顶推，每次向前顶推的顶推长度均不大于钢套管的长度；每次向前顶推完成后，均采用人工对钢套头工具管内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井外侧；步骤403、一次或多次重复步骤402，直至完成所施工地下管道中除所述后端拼接节之外的所有管道拼装节的顶进过程；步骤404、后端拼接节顶进，包括以下步骤：步骤4041、后端拼接节吊装就位：按照步骤4021中所述的方法，对所述后端拼接节进行吊装就位，获得所述待顶推管道；步骤4042、待顶推管道顶进：采用顶推设备沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，且根据所施工地下管道后端的设计位置，对步骤4041中所述待顶推管道进行向前顶推，直至将所施工地下管道顶推到位；对步骤4041中所述待顶推管道进行向前顶推时，一次向前顶推完成或分多次进行向前顶推，每次向前顶推的顶推长度均不大于钢套管的长度；每次向前顶推完成后，均采用人工对钢套头工具管内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井外侧；步骤五、管道接口处理：对步骤4042中顶推到位的所施工地下管道中前后相邻两个所述管道拼装节之间的连接处进行密封处理；步骤六、管道闭水试验本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、工作井施工：对用于顶进所施工地下管道的工作井(1)进行施工，所述工作井(1)位于所施工地下管道的后侧，所施工地下管道位于工作井(1)与接收井之间；所施工地下管道为由多个管道拼装节(6)从前至后拼接而成且埋设于粉砂土地层内的拼接式管道，多个所述管道拼装节(6)中位于最前侧的管道拼装节(6)为前端拼装节，多个所述管道拼装节(6)中位于最后侧的管道拼装节(6)为后端拼装节；所施工地下管道为给排水管道或污水管道，所述管道拼装节(6)为预制混凝土管节；所述前端拼装节的前端安装有钢套头工具管(2)，所施工地下管道与钢套头工具管(2)呈同轴布设且二者组成待顶进管道；所述钢套头工具管(2)包括钢套管(2‑1)、安装在钢套管(2‑1)后端内侧的支撑环(2‑2)和固定在支撑环(2‑2)上且供所述前端拼装节前部同轴套装的插口(2‑3)，所述钢套管(2‑1)、支撑环(2‑2)和插口(2‑3)呈同轴布设，所施工地下管道和钢套管(2‑1)均为圆管，所述钢套管(2‑1)的外径与所施工地下管道的外径相同，所述插口(2‑3)为圆筒状且其外径不大于所施工地下管道的内径，所述支撑环(2‑2)与钢套管(2‑1)呈垂直布设，所述支撑环(2‑2)的后侧壁与钢套管(2‑1)的后侧壁相平齐，所述前端拼装节的前侧壁支顶在支撑环(2‑2)上；所述钢套管(2‑1)的壁厚为0.8cm～1.2cm且其长度为80cm～120cm，所述管道拼装节的长度大于钢套管(2‑1)的长度；步骤二、顶进设备安装：在步骤一中施工完成的工作井(1)的内侧底部安装顶进设备；所述顶进设备包括沿所施工地下管道的管道设计中心轴线对所述待顶进管道进行顶推的顶推设备(3)、供所述待顶进管道向前移动的导轨(4)、供顶推设备(3)后部支顶的后支顶机构和安装于顶推设备(3)前侧的顶铁(5)，所述导轨(4)位于顶推设备(3)的正下方，所述后支顶机构固定在工作井(1)的后侧井壁(7)上，所述后支顶机构位于顶推设备(3)后侧，所述顶铁(5)位于顶推设备(3)与所述待顶进管道之间；步骤三、钢套头工具管顶进，过程如下：步骤301、钢套头工具管吊装就位：将钢套头工具管(2)吊装入工作井(1)内的导轨(4)上，并使钢套头工具管(2)沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；步骤302、钢套头工具管顶进：采用顶推设备(3)且沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，对步骤301中所述钢套头工具管(2)向前顶推，顶推长度不大于钢套管(2‑1)的长度；步骤303、人工管内挖土：人工对钢套头工具管(2)内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井(1)外侧；步骤四、管道顶进：由前至后分别对所施工地下管道中的多个所述管道拼装节(6)进行顶进，过程如下：步骤401、前端拼装节顶进，包括以下步骤：步骤4011、前端拼装节吊装就位：将所述前端拼装节吊装入工作井(1)内的导轨(4)上后，再将所述前端拼装节前部同轴套装在步骤303中所述钢套头工具管(2)的插口(2‑3)上，并使所述前端拼装节沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；步骤4012、前端拼装节与钢套头工具管同步顶进：采用顶推设备(3)且沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，对步骤4011中所述前端拼装节与钢套头工具管(2)同步进行向前顶推，直至所述前端拼装节后端位于工作井(1)内的长度为20cm～50cm为止；对步骤4011中所述前端拼装节与钢套头工具管(2)同步进行向前顶推时，一次向前顶推完成或分多次进行向前顶推，每次向前顶推的顶推长度均不大于钢套管(2‑1)的长度；每次向前顶推完成后，均采用人工对钢套头工具管(2)内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井(1)外侧；步骤402、下一个管道拼装节顶进，包括以下步骤：步骤4021、下一个管道拼装节吊装就位：将当前所顶进管道拼装节吊装入工作井(1)内的导轨(4)上，并对当前所顶进管道拼装节与上一个已顶进完成的所述管道拼装节进行拼接，使当前所顶进管道拼装节沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；所述钢套头工具管(2)、当前所顶进管道拼装节和位于钢套头工具管(2)与当前所顶进管道拼装节之间的所有管道拼装节组成当前顶推管道；步骤4022、当前顶推管道顶进：采用顶推设备(3)且沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，对步骤4021中所述当前顶推管道进行向前顶推，直至当前所顶进管道拼装节后端位于工作井(1)内的长度为20cm～50cm为止；对步骤4021中所述当前顶推管道进行向前顶推时，一次向前顶推完成或分多次进行向前顶推，每次向前顶推的顶推长度均不大于钢套管(2‑1)的长度；每次向前顶推完成后，均采用人工对钢套头工具管(2)内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井(1)外侧；步骤403、一次或多次重...

【技术特征摘要】
1.一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、工作井施工：对用于顶进所施工地下管道的工作井(1)进行施工，所述工作井(1)位于所施工地下管道的后侧，所施工地下管道位于工作井(1)与接收井之间；所施工地下管道为由多个管道拼装节(6)从前至后拼接而成且埋设于粉砂土地层内的拼接式管道，多个所述管道拼装节(6)中位于最前侧的管道拼装节(6)为前端拼装节，多个所述管道拼装节(6)中位于最后侧的管道拼装节(6)为后端拼装节；所施工地下管道为给排水管道或污水管道，所述管道拼装节(6)为预制混凝土管节；所述前端拼装节的前端安装有钢套头工具管(2)，所施工地下管道与钢套头工具管(2)呈同轴布设且二者组成待顶进管道；所述钢套头工具管(2)包括钢套管(2-1)、安装在钢套管(2-1)后端内侧的支撑环(2-2)和固定在支撑环(2-2)上且供所述前端拼装节前部同轴套装的插口(2-3)，所述钢套管(2-1)、支撑环(2-2)和插口(2-3)呈同轴布设，所施工地下管道和钢套管(2-1)均为圆管，所述钢套管(2-1)的外径与所施工地下管道的外径相同，所述插口(2-3)为圆筒状且其外径不大于所施工地下管道的内径，所述支撑环(2-2)与钢套管(2-1)呈垂直布设，所述支撑环(2-2)的后侧壁与钢套管(2-1)的后侧壁相平齐，所述前端拼装节的前侧壁支顶在支撑环(2-2)上；所述钢套管(2-1)的壁厚为0.8cm～1.2cm且其长度为80cm～120cm，所述管道拼装节的长度大于钢套管(2-1)的长度；步骤二、顶进设备安装：在步骤一中施工完成的工作井(1)的内侧底部安装顶进设备；所述顶进设备包括沿所施工地下管道的管道设计中心轴线对所述待顶进管道进行顶推的顶推设备(3)、供所述待顶进管道向前移动的导轨(4)、供顶推设备(3)后部支顶的后支顶机构和安装于顶推设备(3)前侧的顶铁(5)，所述导轨(4)位于顶推设备(3)的正下方，所述后支顶机构固定在工作井(1)的后侧井壁(7)上，所述后支顶机构位于顶推设备(3)后侧，所述顶铁(5)位于顶推设备(3)与所述待顶进管道之间；步骤三、钢套头工具管顶进，过程如下：步骤301、钢套头工具管吊装就位：将钢套头工具管(2)吊装入工作井(1)内的导轨(4)上，并使钢套头工具管(2)沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；步骤302、钢套头工具管顶进：采用顶推设备(3)且沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，对步骤301中所述钢套头工具管(2)向前顶推，顶推长度不大于钢套管(2-1)的长度；步骤303、人工管内挖土：人工对钢套头工具管(2)内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井(1)外侧；步骤四、管道顶进：由前至后分别对所施工地下管道中的多个所述管道拼装节(6)进行顶进，过程如下：步骤401、前端拼装节顶进，包括以下步骤：步骤4011、前端拼装节吊装就位：将所述前端拼装节吊装入工作井(1)内的导轨(4)上后，再将所述前端拼装节前部同轴套装在步骤303中所述钢套头工具管(2)的插口(2-3)上，并使所述前端拼装节沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；步骤4012、前端拼装节与钢套头工具管同步顶进：采用顶推设备(3)且沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，对步骤4011中所述前端拼装节与钢套头工具管(2)同步进行向前顶推，直至所述前端拼装节后端位于工作井(1)内的长度为20cm～50cm为止；对步骤4011中所述前端拼装节与钢套头工具管(2)同步进行向前顶推时，一次向前顶推完成或分多次进行向前顶推，每次向前顶推的顶推长度均不大于钢套管(2-1)的长度；每次向前顶推完成后，均采用人工对钢套头工具管(2)内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井(1)外侧；步骤402、下一个管道拼装节顶进，包括以下步骤：步骤4021、下一个管道拼装节吊装就位：将当前所顶进管道拼装节吊装入工作井(1)内的导轨(4)上，并对当前所顶进管道拼装节与上一个已顶进完成的所述管道拼装节进行拼接，使当前所顶进管道拼装节沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；所述钢套头工具管(2)、当前所顶进管道拼装节和位于钢套头工具管(2)与当前所顶进管道拼装节之间的所有管道拼装节组成当前顶推管道；步骤4022、当前顶推管道顶进：采用顶推设备(3)且沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，对步骤4021中所述当前顶推管道进行向前顶推，直至当前所顶进管道拼装节后端位于工作井(1)内的长度为20cm～50cm为止；对步骤4021中所述当前顶推管道进行向前顶推时，一次向前顶推完成或分多次进行向前顶推，每次向前顶推的顶推长度均不大于钢套管(2-1)的长度；每次向前顶推完成后，均采用人工对钢套头工具管(2)内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井(1)外侧；步骤403、一次或多次重复步骤402，直至完成所施工地下管道中除所述后端拼接节之外的所有管道拼装节(6)的顶进过程；步骤404、后端拼接节顶进，包括以下步骤：步骤4041、后端拼接节吊装就位：按照步骤4021中所述的方法，对所述后端拼接节进行吊装就位，获得所述待顶推管道；步骤4042、待顶推管道顶进：采用顶推设备(3)沿所施工地下管道的管道设计中心轴线，且根据所施工地下管道后端的设计位置，对步骤4041中所述待顶推管道进行向前顶推，直至将所施工地下管道顶推到位；对步骤4041中所述待顶推管道进行向前顶推时，一次向前顶推完成或分多次进行向前顶推，每次向前顶推的顶推长度均不大于钢套管(2-1)的长度；每次向前顶推完成后，均采用人工对钢套头工具管(2)内土体进行开挖，并将所开挖土体运送至工作井(1)外侧；步骤五、管道接口处理：对步骤4042中顶推到位的所施工地下管道中前后相邻两个所述管道拼装节(6)之间的连接处进行密封处理；步骤六、管道闭水试验：对步骤五中管道接口处理后的所施工地下管道进行闭水试验。2.按照权利要求1所述的一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征在于：步骤六中对所施工地下管道进行闭水试验后，还需对工作井(1)和所述接收井分别进行回填。3.按照权利要求1或2所述的一种粉砂土地层顶管施工方法，其特征在于：步骤一中所述工作井(1)和所述接收井均为由上至下开挖形成的竖井；所述竖井为立方体结构，所述竖井的四个井壁均呈竖直向布设且其四个所述井壁均为现浇钢筋混凝土结构，所述竖井的内侧底部为水平封底层(9)，所述水平封底层(9)为钢筋混凝土层，所述竖井的四个所述井壁与水平封底层(9)紧固连接为一体；所述竖井的四个所述井壁分别为前侧井壁(8)、位于前侧井壁(8)正后方的后侧井壁(7)以及分别连接于前侧井壁(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓峰，吴光华，李任，马志强，
申请(专利权)人：中铁二十局集团第五工程有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53