一种上软下硬地层中大断面矩形顶管设备及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种上软下硬地层中大断面矩形顶管设备，其特征在于：包括千斤顶、后背墙、液压系统、顶铁、支护体，支护体的前端为开挖地层，支护体的后端与管节的前端连接，管节的后端与U型管节的一端连接，U型管节的另一端与顶铁连接，顶铁通过千斤顶与后背墙连接，后背墙与顶管井侧墙连接，支护体、管节、U型钢制管节、顶铁、千斤顶形成力的传递系统，液压系统设置在地面，本发明专利技术还公开了一种上软下硬地层中大断面矩形顶管施工方法。本发明专利技术采用上述一种上软下硬地层中大断面矩形顶管设备及施工方法，采用人工与机械结合的技术，解决了硬岩地层、上软下硬地层中大断面矩形机械顶管不能解决开挖盲区的问题。解决开挖盲区的问题。解决开挖盲区的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种上软下硬地层中大断面矩形顶管设备及施工方法


[0001]本专利技术涉及市政工程施工
，尤其是涉及一种上软下硬地层中大断面矩形顶管设备及施工方法。

技术介绍

[0002]城市地铁车站多位于城市道路某一侧的下方，已减少车站施工对道路交通的影响，地铁车站的人行通道多位于车站道路的两侧，以规避乘客进出车站横跨道路带来的诸多不便及交通安全风险。当车站位于道路某一侧设置时，道路对面出入口与车站的距离超过50m，甚至达到100m，出入通道与车站负一层相连接，其结构外周断面多为6.9m
×
4.9m，其埋深较浅，多采用明挖法施工，在繁华的城市交通干道上，开挖地铁人行通道不仅会严重影响正常的交通秩序，而且不可避免的对大量的市政管线、燃气、自来水、雨污水管道进行迁改，管线迁改难度大，有的甚至难以迁改，导致人行通道明挖施工难以实施。
[0003]在上述工程背景下，富水的软弱地层中，矩形顶管工法已得到了较好的应用，取得了良好的社会效益；但在上软下硬地层、全断面岩层中常规的矩形顶管机难以完成地铁出入口的开挖施工，明挖施工难以实施，大断面暗挖施工浅覆土的地铁出入口，施工风险大，在地面行车荷载的影响下，进一步增大了施工风险。
[0004]由于矩形顶管机的断面为矩形，刀盘为圆形，多刀盘组合的矩形顶管机存在开挖盲区；在软土地层中的开挖盲区由壳体上的刃脚顶进过程中切除；但在硬岩地层中壳体刃脚难以切除开挖盲区岩层，导致顶管机难以顶进；预处理岩层存在诸多风险及不确定性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种上软下硬地层中大断面矩形顶管设备及施工方法，解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种上软下硬地层中大断面矩形顶管设备，包括千斤顶、后背墙、液压系统、顶铁、支护体，支护体的前端为开挖地层，支护体的后端与管节的前端连接，管节的后端与U型管节的一端连接，U型管节的另一端与顶铁连接，顶铁通过千斤顶与后背墙连接，后背墙与顶管井侧墙连接，支护体、管节、U型钢制管节、顶铁、千斤顶的底端为顶管井底板，液压系统设置在地面；支护体包括上护板、下护板和侧护板，侧护板设置在上护板和下护板之间，侧护板的顶端与上护板连接，侧护板的下端与下护板连接，上护板和下护板上设置有平支撑板，侧护板上设置有侧支撑板，上护板上设置有若干上筋板，侧护板上设置有若干侧筋板，下护板上设置有若干下筋板，下筋板上设置有下底板。
[0007]优选的，侧护板设置有两个，两个侧护板均设置在上护板和下护板之间，上护板与侧护板垂直设置，下护板与侧护板垂直设置。
[0008]优选的，上护板、下护板、侧护板的前端设置在靠近开挖地层的开挖面处，上护板、下护板、侧护板的后端与管节连接。
[0009]优选的，管节为钢筋混凝土结构，U型管节为钢制管节，后背墙为钢结构。
[0010]本专利技术还提供了一种上软下硬地层中大断面矩形顶管施工方法，包括以下施工方法：
[0011]将支护体、千斤顶、后背墙、顶铁吊入工作井，并调试液压系统，进行洞门密封安装；将管节、U型管节吊入工作井，将管节与支护体向前顶进并进行土体开挖，第1节管节向前顶进开挖地层后，千斤顶回缩到原位，吊入第2节管节继续顶进，依次进行后续管节顶进，后续管节顶进土体一定距离后，注入膨润土泥浆。
[0012]优选的，将支护体、千斤顶、后背墙、顶铁依次吊入工作井按设计要求进行标高、中心线复测找正，液压系统放于地面，组装完成后进行液压系统调试；同时按照顶管施工要求，破除洞门围护结构，安装洞门密封装置，通过条件核查后进入顶管施工。
[0013]优选的，将管节、U型管节吊入井下，将管节与支护体向前顶进，第1节管节的后端与支护体的侧支撑板、平支撑板接触，形成力的传递系统，进行土体开挖、出渣，每开挖0.5～1m向前顶进一次，使开挖空间得到及时的支护，U型管节做出渣及人员、设备进出口。
[0014]优选的，后续管节随第1节顶进土体，后续管节顶进土体一定距离后，检查洞门密封情况，连接管路向管节外周注入高浓度膨润土泥浆。
[0015]优选的，根据实际工程环境及地层情况，采用机械开挖时，根据工作井情况，合理调整U型管节的长度或使用2节U型管节。
[0016]因此，本专利技术采用上述一种上软下硬地层中大断面矩形顶管设备及施工方法，包括以下有益效果：
[0017]1、本专利技术采用人工与机械结合的技术，妥善解决了硬岩地层、上软下硬地层中大断面矩形机械顶管不能解决开挖盲区的问题，利用支护体进行初支开挖，管节的及时顶进快速构建成大断面矩形通道。
[0018]2、在硬岩地层，本专利技术中的支护体起到支护开挖面，保证地面安全的作用；在上软下硬地层，本专利技术中的支护体既起到对土体的初支作用，还起到软弱地层开挖时防土体坍塌的作用，以控制地面沉降，保证地面交通安全。
[0019]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例的硬岩地层顶管结构示意图；
[0021]图2为本专利技术实施例的上软下硬地层顶管结构图；
[0022]图3为本专利技术实施例的支护体侧面结构示意图；
[0023]图4为本专利技术实施例的支护体A向视图；
[0024]图5为本专利技术实施例的支护体B
‑
B横断面示意图；
[0025]图6为本专利技术实施例的支护体C
‑
C纵剖面示意图。
[0026]附图标记
[0027]1、千斤顶；2、后背墙；3、液压系统；4、顶铁；5、支护体；6、开挖地层；7、顶管井底板；8、U型管节；9、顶管井侧墙；10、注浆导管；11、软岩地层；12、侧护板；13、上筋板；14、上护板；15、侧筋板；16、下底板；17、下筋板；18、下护板；19、侧支撑板；20、平支撑板；21、管节。
具体实施方式
[0028]以下通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0029]除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0030]实施例
[0031]图1为本专利技术实施例的硬岩地层顶管结构示意图；图2为本专利技术实施例的上软下硬地层顶管结构图；图3为本专利技术实施例的支护体侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种上软下硬地层中大断面矩形顶管设备，其特征在于：包括千斤顶、后背墙、液压系统、顶铁、支护体，支护体的前端为开挖地层，支护体的后端与管节的前端连接，管节的后端与U型管节的一端连接，U型管节的另一端与顶铁连接，顶铁通过千斤顶与后背墙连接，后背墙与顶管井侧墙连接，支护体、管节、U型钢制管节、顶铁、千斤顶的底端为顶管井底板，液压系统设置在地面；支护体包括上护板、下护板和侧护板，侧护板设置在上护板和下护板之间，侧护板的顶端与上护板连接，侧护板的下端与下护板连接，上护板和下护板上设置有平支撑板，侧护板上设置有侧支撑板，上护板上设置有若干上筋板，侧护板上设置有若干侧筋板，下护板上设置有若干下筋板，下筋板上设置有下底板。2.根据权利要求1所述的上软下硬地层中大断面矩形顶管设备，其特征在于：侧护板设置有两个，两个侧护板均设置在上护板和下护板之间，上护板与侧护板垂直设置，下护板与侧护板垂直设置。3.根据权利要求2所述的上软下硬地层中大断面矩形顶管设备，其特征在于：上护板、下护板、侧护板的前端设置在靠近开挖地层的开挖面处，上护板、下护板、侧护板的后端与管节连接。4.根据权利要求1所述的上软下硬地层中大断面矩形顶管设备，其特征在于：管节为钢筋混凝土结构，U型管节为钢制管节，后背墙为钢结构。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的一种上软下硬地层中大断面矩形顶管施工方法，其特征在于：包括以下施工方法：将支护体、千...

【专利技术属性】
技术研发人员：温法庆，王朝晖，闫帅帅，胡军，石锦江，杨侠，闫利亚，刘松涛，闻民臣，齐斐明，王忠仁，赵广资，
申请(专利权)人：中铁建黄河投资建设有限公司济南轨道交通集团有限公司，
类型：发明
国别省市：