无需坑外地基加固的泡沫土中顶管进洞工装的施工方法技术

本发明专利技术公开了一种无需坑外地基加固的泡沫土中顶管进洞工装的施工方法，在顶管工井内设置泡沫土填仓进洞区，结合预留可切削体的围护结构、并内设双环箍止水、洞口液氮环进行保障；采用逐片连接钢板封闭井接头等一系列辅助措施，可实现顶管的安全进洞。本发明专利技术完全避免了常规顶管进洞加固方式所需的管线搬迁和道路占用，同时避免了相应区域土壤生态条件的破坏，绿色环保，尤其适合地下管线密集、地面交通繁忙的城市中心城区以及具有严格生态保护要求的绿化区。

Jacking hole boring tool for foamed soil without pit foundation reinforcement and construction method thereof

The invention discloses a foam pipe soil reinforcement without foundation pit in hole tooling and construction method in pipe jacking well arranged in tiancang hole foamed soil area, combined with the reserve cutting body structure, and internal loop hoop seal, hole ring nitrogen protection; a series of auxiliary production the measures of piecewise closed well connected steel plate joints and so on, can realize the safety hole of pipe jacking. The invention can avoid the conventional pipe jacking hole reinforcement required for pipeline relocation and road occupation, while avoiding the corresponding regional ecological condition of soil destruction, green environmental protection, especially for dense underground pipeline, busy ground transportation in the city center and urban green area has strict ecological protection requirements.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地下通道工程建设
，特别涉及一种无需坑外地基加固的泡沫土中顶管进洞工装及其施工方法。
技术介绍
近年来，随着城市开发建设的快速发展，在经济发达、交通繁忙的大、中型城市，为了完善区域性的交通功能和人性化的出行需求，诸如人行过街通道、地铁换乘通道、地下车库连通道、商业体地下连廊等各类型的地下通道工程建设正如火如荼地进行中。由于此类地下通道拟建场地一般处于中心城区，若采用明挖法修建，往往需要长期占用道路，管线和绿化搬迁量大，建筑拆迁量多，施工期间将对周围环境、交通等产生负面影响，引发建设与环境、交通、社会的矛盾，因此采用顶管法施工逐渐成为主流实施手段。根据顶管法施工的工艺要求，虽然顶管段自身无需开挖地面，但仍需要在顶管段两端设置有基坑明挖、结构现浇的顶管工作井，且为满足顶管进出洞安全，常规条件下均须采用冰冻法或水泥系加固法或两者结合的复合冷冻法进行进出洞加固。其中，冰冻法不仅代价高昂，且冻融作用下，土体会发生较大隆沉变化，容易对相邻管线造成安全隐患；水泥土搅拌桩、高压旋喷桩等水泥系加固一般为地面向下施工，施工期间需要占据地面道路，并对加固区内管线进行搬迁；同时两者均对原状土壤的生态条件完全破坏，都无法应用于施工期也须维持植物生存条件的绿化保护区(如古树名木区域)，因此，应用上都存在较大的局限性。本领域技术人员致力于开发一种可应用在由顶管法实施的地下通道中的，无需额外占用地面、不影响地下管线、不改变土层生态环境，同时又安全可靠的进洞加固施工方法。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术提供一种无需坑外地基加固的泡沫土中顶管进洞工装及其施工方法，实现的目的之一是完全避免了常规顶管进洞加固方式所需的管线搬迁和道路占用，同时避免了相应区域土壤生态条件的破坏，绿色环保，尤其适合地下管线密集、地面交通繁忙的城市中心城区以及具有严格生态保护要求的绿化区。为实现上述目的，本专利技术提供了无需坑外地基加固的泡沫土中顶管进洞工装，包括围护结构、顶管，所述围护结构内设有工井，所述工井包括顶管工井侧墙、顶管工井底板。其中，所述工井内上方开设有顶管吊装孔，所述顶管吊装孔下面由所述顶管工井侧墙、所述顶管工井底板围成的区域为泡沫土填仓区域，所述泡沫土填仓区域填有泡沫土，所述工井侧墙设有顶管进洞，所述围护结构对应所述顶管进洞位置设有可切削体。所述顶管与顶管机连接，所述顶管籍由所述顶管机破开所述可切削体，从所述顶管进洞进入所述工井内。所述顶管机包括顶管机机壳，所述顶管机机壳内设有顶管机机头，所述顶管机前进的一端设有刀盘，另一端连接所述顶管。所述顶管与所述顶管机连接的一端端部的外侧壁设有预埋钢板。优选的，所述顶管进洞设有预埋进洞钢环，所述预埋进洞钢环内设有液氮环管路，所述液氮环管路呈环形，沿所述预埋进洞钢环的内表面环绕一周。无需坑外地基加固的泡沫土中顶管进洞工装的施工方法，步骤如下：a.根据开挖深度、地质条件、周边环境建造所述工井的所述围护结构，在所述围护结构对应所述顶管进洞的位置设置所述可切削体；b.按常规做法完成所述工井的基坑开挖及主体结构回筑，所述顶管进洞设置所述预埋进洞钢环，所述预埋进洞钢环内径空尺寸比后期从所述工井侧面顶入的所述顶管的外壁大；c.设置液氮环管路，在所述预埋进洞钢环内靠近所述围护结构的位置，绕所述预埋进洞钢环内壁设置液氮环管路；d.向所述泡沫土填仓区域填充所述泡沫土；e.操作所述顶管机从所述工井外侧向内掘进，切削通过所述围护结构的所述可切削体，经所述顶管进洞，进入所述泡沫土填仓区域，并继续切削进入所述工井内；f.当所述顶管机机头全部进入所述工井，到达预定位置后，在所述顶管与所述预埋进洞钢环和/或所述顶管与所述围护结构之间的间隙内，填注发泡聚氨酯，形成双环箍止水；g.逐片焊接连接钢板封闭井接头，在所述工井内，所述顶管进洞侧，以人工破除方式分步破除已经硬化的所述泡沫土，籍由所述连接钢板将所述预埋进洞钢环与所述预埋钢板焊接封闭；h.清除填仓区内剩余泡沫土并回收所述顶管机；i.在所述顶管与所述预埋进洞钢环接口处采用钢筋混凝土现浇一圈环梁，在所述预埋进洞钢环、所述连接钢板和所述预埋钢板形成环形缝隙内注入填充混凝土，形成永久井接头，彻底封闭接缝的渗漏通道。优选的，所述围护结构采用的是地下连续墙、钻孔灌注桩或钻孔咬合桩制成，在对应所述顶管进洞的相应位置，采用玻璃纤维筋代替常规普通钢筋。优选的，所述围护结构采用型钢水泥土搅拌墙，在顶管进洞施工前，需要拔出H型钢。优选的，所述预埋进洞钢环内径空尺寸比后期从井外顶入的所述顶管外壁大250mm。优选的，在所述步骤d中，在填充所述泡沫土之前，在所述泡沫土填仓区域内，远离所述顶管进洞的位置设置一个钢制密封箱体，用于减少所述泡沫土填仓区域内的容积。优选的，所述泡沫土干密度为600～800kg/m3、抗压强度5～10MPa。优选的，在所述步骤f中，当所述顶管的轴线偏差过大或所在地层为承压水层时而存在止水困难的风险时，开启所述液氮环管路对所述预埋进洞钢环和所述围护结构之间的间隙迅速局部冷冻。优选的，在步骤g中，以人工破除方式分步破除已经硬化的所述泡沫土，形成不小于1m宽的沟槽，在所述沟槽内，沿所述所述预埋进洞钢环从上向下、左右交替的方式用若干块所述连接钢板将所述预埋进洞钢环与所述预埋钢板焊接封闭。本专利技术的有益效果：本专利技术在顶管工井内设置泡沫土填仓进洞区，结合预留可切削体的围护结构、并内设双环箍止水、洞口液氮环进行保障；采用逐片连接钢板封闭井接头等一系列辅助措施，可实现顶管的安全进洞。本专利技术完全避免了常规顶管进洞加固方式所需的管线搬迁和道路占用，同时避免了相应区域土壤生态条件的破坏，绿色环保，尤其适合地下管线密集、地面交通繁忙的城市中心城区以及具有严格生态保护要求的绿化区。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1示出的是本专利技术一实施例中工井部分的结构示意图。图2示出的是本专利技术一实施例中顶管机进入工井的状态示意图。图3示出的是本专利技术一实施例中顶管到达预定位置的结构示意图。图4示出的是本专利技术图3中A处局部放大示意图。图5示出的是本专利技术图3中B处局部放大示意图。图6示出的是本专利技术一实施例中设置沟槽并焊接连接钢板的示意图。图7示出的是本专利技术一实施例中顶管横截面为矩形时，其端部设置连接钢板的结构示意图。图8示出的是本专利技术一实施例中顶管横截面为圆形时，其端部设置连接钢板的结构示意图。图9示出的是本专利技术一实施例中顶管安装完成的结构示意图。图10示出的是本专利技术图9中C处局部放大示意图。具体实施方式实施例如图1所示，无需坑外地基加固的泡沫土中顶管进洞工装，包括围护结构1、顶管4，围护结构1内设有工井2，工井2包括顶管工井侧墙21、顶管工井底板22。其中，工井2内上方开设有顶管吊装孔23，顶管吊装孔23下面由顶管工井侧墙21、顶管工井底板22围成的区域为泡沫土填仓区域3，泡沫土填仓区域3填有泡沫土9，工井侧墙21设有顶管进洞24，围护结构1对应顶管进洞24位置设有可切削体11。如图2所示，顶管4与顶管机5连接，顶管4籍由顶管机5破开可切削体11，从顶管进洞24进入工井2内。顶管机5包括顶管机机壳51，顶管机机壳本文档来自技高网...

【技术保护点】
无需坑外地基加固的泡沫土中顶管进洞工装，包括围护结构(1)、顶管(4)，所述围护结构(1)内设有工井(2)，所述工井(2)包括顶管工井侧墙(21)、顶管工井底板(22)，其特征在于：所述工井(2)内上方开设有顶管吊装孔(23)，所述顶管吊装孔(23)下面由所述顶管工井侧墙(21)、所述顶管工井底板(22)围成的区域为泡沫土填仓区域(3)，所述泡沫土填仓区域(3)填有泡沫土(9)，所述工井侧墙(21)设有顶管进洞(24)，所述围护结构(1)对应所述顶管进洞(24)位置设有可切削体(11)；所述顶管(4)与顶管机(5)连接，所述顶管(4)籍由所述顶管机(5)破开所述可切削体(11)，从所述顶管进洞(24)进入所述工井(2)内；所述顶管机(5)包括顶管机机壳(51)，所述顶管机机壳(51)内设有顶管机机头(52)，所述顶管机(5)前进的一端设有刀盘(53)，另一端连接所述顶管(4)；所述顶管(4)与所述顶管机(5)连接的一端端部的外侧壁设有预埋钢板(41)。

【技术特征摘要】
1.无需坑外地基加固的泡沫土中顶管进洞工装，包括围护结构(1)、顶管(4)，所述围护结构(1)内设有工井(2)，所述工井(2)包括顶管工井侧墙(21)、顶管工井底板(22)，其特征在于：所述工井(2)内上方开设有顶管吊装孔(23)，所述顶管吊装孔(23)下面由所述顶管工井侧墙(21)、所述顶管工井底板(22)围成的区域为泡沫土填仓区域(3)，所述泡沫土填仓区域(3)填有泡沫土(9)，所述工井侧墙(21)设有顶管进洞(24)，所述围护结构(1)对应所述顶管进洞(24)位置设有可切削体(11)；所述顶管(4)与顶管机(5)连接，所述顶管(4)籍由所述顶管机(5)破开所述可切削体(11)，从所述顶管进洞(24)进入所述工井(2)内；所述顶管机(5)包括顶管机机壳(51)，所述顶管机机壳(51)内设有顶管机机头(52)，所述顶管机(5)前进的一端设有刀盘(53)，另一端连接所述顶管(4)；所述顶管(4)与所述顶管机(5)连接的一端端部的外侧壁设有预埋钢板(41)。2.根据权利要求1所述的无需坑外地基加固的泡沫土中顶管进洞工装，其特征在于，所述顶管进洞(24)设有预埋进洞钢环(25)，所述预埋进洞钢环(25)内设有液氮环管路(26)，所述液氮环管路(26)呈环形，沿所述预埋进洞钢环(25)的内表面环绕一周。3.根据权利要求2所述的无需坑外地基加固的泡沫土中顶管进洞工装的施工方法，步骤如下：a.根据开挖深度、地质条件、周边环境建造所述工井(2)的所述围护结构(1)，在所述围护结构(1)对应所述顶管进洞(24)的位置设置所述可切削体(11)；b.按常规做法完成所述工井(2)的基坑开挖及主体结构回筑，所述顶管进洞(24)设置所述预埋进洞钢环(25)，所述预埋进洞钢环(25)内径空尺寸比后期从所述工井(2)侧面顶入的所述顶管(4)的外壁大；c.设置液氮环管路(26)，在所述预埋进洞钢环(25)内靠近所述围护结构(1)的位置，绕所述预埋进洞钢环(25)内壁设置液氮环管路(26)；d.向所述泡沫土填仓区域(3)填充所述泡沫土(9)；e.操作所述顶管机(5)从所述工井(2)外侧向内掘进，切削通过所述围护结构(1)的所述可切削体(11)，经所述顶管进洞(24)，进入所述泡沫土填仓区域(3)，并继续切削进入所述工井(2)内；f.当所述顶管机机头(52)全部进入所述工井(2)，到达预定位置后，在所述顶管(4)与所述预埋进洞钢环(25)和/或所述顶管(4)与所述围护结构(1)之间的间隙内，填注发泡聚氨酯，形...

【专利技术属性】
技术研发人员：张中杰，吕培林，张栋梁，俞震中，丁嘉毅，
申请(专利权)人：上海市城市建设设计研究总院，
类型：发明
国别省市：上海;31