专利名称：防止顶管机与管道下沉的施工装置与施工方法
技术领域：
本发明涉及的是一种地下建筑工程技术领域中的装置及施工技术，具体是一种防 止顶管机与管道下沉的施工装置与施工方法。
背景技术：
顶管工法是软土地层中小直径隧道的常用施工方法之一。它具有施工速度快，经 济性强的特点。顶管施工时一般是将顶管机从顶管工作井中顶出，后续管节通常跟在顶管 机后，接力顶进而成的地下隧道。近年来，随着顶管机开发国产化的成功，逐步形成了泥水 平衡式与土压平衡式的顶管机系列产品。这些顶管机产品的共同特点是顶管机头安装有 开挖面的大刀盘及其驱动设备，使顶管机相对而言，比其后续管节的单位长度重量要大得 多(3-4倍及以上)。
当顶管机在从顶管工作井井壁中顶出时，从坚硬的混凝土墙到加固地层再到极软 弱的软土地层时，由于地基的支持力与抗变形的能力较混凝土小许多，顶管机本身较重，这 样，顶管机会发生突然下沉的现象。如果处理不当将造成隧道轴线的偏差，甚至顶管施工不 能顺利顶进。这是顶管施工中的难点之一。
经过对现有技术文献的检索可以发现，鲍永亮等在“Railway Engineering"(《铁 道建筑》)(2009年第8期第75至78页)上发表的“软土地层矩形顶管推进施工措施分 析”(文章编号1003. 1995(2009)08-0075-04)中指出“根据顶管机出洞高程，洞圈内安装 铁枕，并将始发架延伸至洞口，使得顶管机在出洞阶段不会产生‘磕头’现象。同时，顶管机 就位时，可将机头垫高5mm左右，保持出洞时顶管机有一向上的趋势。调整后座主推千斤顶 的合力中心，出洞时加密测量顶管机的偏差，一旦发现有磕头趋势，立即用后座千斤顶进行 纠偏。”但根据实际施工经验可知，上述方法具有一定的局限性，只能使机头出洞后很近的 一段距离不发生下沉现象或者轻微下沉现象，而且对于圆形顶管，千斤顶均勻分布于圆周， 具体操作起来很难调整合力中心。由于软土地层土体极其软弱以及对周围土体的扰动影响 较大，当顶管继续顶进，极有可能再次发生顶管机下沉。这种现象一旦发生，将大大提高施 工难度，并严重影响施工进度。发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种防止顶管机与管道下沉的施工装置与 施工方法，克服上述技术背景中的在顶管机进出洞时由于地基支持力的突然降低导致的顶 管机下沉的施工技术缺陷，可以降低由于顶管机自重引起的下沉对施工过程的影响。对施 工过程的顶管姿态进行及时测量与纠偏，可大大提高施工效率，并在一定程度内降低施工 过程对周围土体的扰动影响。
本发明是通过以下技术方案实现的
本发明涉及一种防止顶管机与管道下沉的施工装置，包括顶管机连接钢管支座、 第一节至第四节顶管及其内壁钢环、内壁钢环支座、外包钢板、顶管管节连接钢管支座和整体连接钢管套件，其中顶管机连接钢管支座安装于顶管机主体部分中的顶管机外壳的内 壁上，第一节至第四节顶管管节依次串联连接于顶管机主体部分之后，外包钢板紧贴于顶 管管节外壁，内壁钢环支座预埋于顶管管壁内，内壁钢环嵌于顶管内侧并连接于内壁钢环 支座上，顶管管节连接钢管支座安装于内壁钢环上，整体连接钢管套件安装于顶管机连接 钢管支座和顶管管节连接钢管支座上。
所述的顶管机连接钢管支座的数量为三个且具体位于顶管机主体部分中距离顶 管机尾部大于或等于1/2倍顶管机主体部分长度的顶管机外壳内壁上，三个顶管机连接钢 管支座位于同一横断面上。
所述的三个顶管机连接钢管支座分别位于顶管机垂直正上方以及顶管机上半部 左右对称位置处，该顶管机连接钢管支座垂直于管壁安装且顶管机连接钢管支座轴线的法 向夹角应与顶管管节管壁内上半部的内壁钢环支座轴线的法向夹角一致。
所述的内壁钢环支座预埋于顶管管壁内并与内壁钢环靠管壁内的一侧相连接，每 一个内壁钢环上设有六个内壁钢环支座且在顶管横断面上的具体位置分布为顶管管节垂 直正上方以及管节上半部左右对称位置处各一个，且相邻两个内壁钢环支座的轴线法向夹 角不大于45° ；顶管管节垂直正下方以及管节下半部左右对称位置处各一个，且相邻两个 内壁钢环支座的轴线法向夹角不大于90°。
所述的内壁钢环支座包括以两行两列形式分布的四根直锚筋和三根弯折锚筋， 其中直锚筋贯穿顶管管节内壁，一端与内壁钢环相连接，另一端与顶管外壁的外包钢板相 连接，弯折锚筋垂直于顶管横断面方向与直锚筋相间并等距布置。
所述的顶管管节连接钢管支座与内壁钢环向管节内的一侧相连接，每一个内壁钢 环上设置有三个顶管管节连接钢管支座且在顶管横断面上的具体位置分布为顶管管节垂 直正上方以及管节上半部左右对称位置处各一个，且顶管管节连接钢管支座轴线的法向夹 角应与顶管机外壳内壁上相应的顶管机连接钢管支座轴线的法向夹角一致。
所述的顶管管节内还设有插口端钢套环、承口端钢套环、插口端锚固筋和承口端 锚固筋，其中插口端钢套环和承口端钢套环分别设置于顶管两端接口处，插口端锚固筋与 承口端锚固筋分别设置于插口端钢套环和承口端钢套环的底部。
所述的整体连接钢管套件包括连接钢管、固定套管和连接套管，其中连接钢管 安装于顶管机连接钢管支座与第一节顶管管节中相应位置处的顶管管节连接钢管支座、第 一节顶管以及后续相邻顶管管节相应位置处的顶管管节连接钢管支座之间，并用与其配套 的螺母及垫圈进行紧固；固定套管分别安装于连接钢管的两端；连接套管通过螺栓、螺母 及垫圈套装连接于同一顶管管节内的相应的两个固定套管之上。
本发明涉及上述装置的安装及施工方法，包括以下步骤
①预埋内壁钢环支座及内壁钢环在第一节至第四节顶管制作时，将内壁钢环分 别预埋在第一节至第三节顶管管节中距离管节插口端和承口端1/6-1/5管节长度的管节 内壁一侧及第四节顶管管节中距离插口端1/6-1/5管节长度的管节内壁一侧；在每一个内 壁钢环上靠管壁内的一侧焊接六个内壁钢环支座；
②顶管机连接钢管支座及顶管管节连接钢管支座的安装在顶管机上焊接三个顶 管机连接钢管支座；在第一节至第四节顶管上焊接顶管管节连接钢管支座；
③顶管机与第一节顶管管节的连接在顶管机出洞后，吊装顶管第一节，在接口处进行密封焊接，并用连接钢管连接顶管机主体部分中的顶管机连接钢管支座与第一节顶管 中相应位置处的顶管管节连接钢管支座，在连接钢管两端放入垫圈并用螺母将钢管两端紧 固；
④测量与纠偏完成顶管机与第一节顶管的连接后应进行测量，确定顶进轴线是 否与设计轴线一致；如果有偏离，应立即采取适当的方法进行纠偏；
⑤吊装并连接第二节顶管当顶进轴线与设计轴线一致时，启动主顶油缸将第一 节顶管继续顶进，并吊装第二节管节，在第一、二节管的接口处进行密封焊接后，用连接钢 管连接第一节顶管的顶管管节连接钢管支座和第二节顶管相应位置处的顶管管节连接钢 管支座，在连接钢管两端放入垫圈并用螺母将钢管两端紧固；
⑥安装第一节顶管内的固定套管及连接套管先将所有连接钢管朝向第一节顶管 管内的一端套上固定套管，调节相对应的固定套管的紧固长度使得其螺栓孔的中心线距离 等于连接钢管两端螺栓圆孔的中心线距离，再将连接套管套装连接于相应的固定套管上， 并用配套的螺栓，螺母及垫圈将固定套管和连接套管固定；完成连接后，按照步骤④所述进 行纠偏；
⑦第三节顶管的吊装、连接及相关构件的连接重复步骤⑤、⑥，完成顶管的顶进、 第三节顶管的吊装连接、第二节顶管内固定套管及连接套管的安装、测量纠偏工作；
⑧第四节顶管的吊装、连接及相关构件的连接重复步骤⑤、⑥，完成顶管的顶进、 第四节顶管的吊装连接、第三节顶管内固定套管及连接套管的安装、测量纠偏工作；
⑨全部隧道贯通后，依次拆除连接套管、固定套管、连接钢管、顶管机连接钢管支 座及顶管管节连接钢管支座。
本发明的优点在于，通过管件连接将顶管机与后续几节管节连成一个整体，从而 克服上述技术背景中的在顶管机进出洞时由于地基支持力的突然降低导致的顶管机下沉 的施工技术缺陷。由于本发明可在一定程度上降低由于顶管机自重引起的下沉对于施工过 程的不良影响，如果在顶管机出洞的过程中，及时对顶管轴线进行测量，并采取适当的方式 进行纠偏，不仅可以提高施工效率，而且可以在一定程度内减小顶管初始顶进过程中对周 围土体环境的影响。
图1为本发明中的装置及设备的安装及连接的纵断面图。
图2为本发明中的顶管机控制管中连接钢管支座及其相关设备的位置关系图。
图3为本发明中的顶管第一节至三节管壁纵剖面与管节横断面图。
图4为本发明中的顶管第四节管壁纵剖面与管节横断面图。
图5为本发明中内壁钢环支座的组成结构及其与其他构件的位置关系图。
图6为本发明中连接钢管及其与顶管管节连接钢管支座的装配图。
图7为为本发明中固定套管和连接套管设计及装配图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施6例。
如图1所示，本实施例包括顶管机连接钢管支座4、顶管第一节至第四节5、6、7、8 及其对应的内壁钢环9、外包钢板10和内壁钢环支座11、顶管管节连接钢管支座12和整体 连接管套件13，其中顶管机连接钢管支座4安装于顶管机刀盘1后面的顶管机主体部分2 中的顶管机外壳3的内壁上，第一节至第四节顶管管节5、6、7、8依次串联连接于顶管机主 体部分2之后，外包钢板10紧贴于顶管管节外壁，内壁钢环支座11预埋于顶管管壁内，内 壁钢环9嵌于内壁钢环支座11上，顶管管节连接钢管支座12安装于内壁钢环9上，整体连 接钢管套件13安装于顶管机连接钢管支座4和顶管管节连接钢管支座12上。实施例中， 顶管外径为2000mm，顶管壁厚200mm，单节管长1500mm。
图2显示了顶管机控制管内相关装置的结构形式及位置关系，包括顶管机外壳3、 顶管机连接钢管支座4、变压设备14、刀盘驱动设备15、送入泥浆管道16、泥浆阀17、排出 泥浆管道18、电控操作台19，其中在顶管机主体部分2中距离顶管机尾部1500mm的顶管 机外壳3的内壁上，在顶管管节垂直正上方以及管节上半部左右对称30°位置处，安装有 三个顶管机连接钢管支座4 ；顶管机连接钢管支座4底部垂直于管道方向和平行于管道方 向的宽度均为50mm，高度约为325mm ；顶管机连接钢管支座4上部圆孔孔径约为37mm，其轴 线与管道轴线平行；变压设备14可给刀盘驱动设备15提供稳定的电压；由于本实施例中 所采用的是泥水平衡式顶管工法施工，故在机头尾部还设置了送入泥浆管道16、泥浆控制 阀17、排出泥浆管道18，用来控制泥浆的输送；电控操作台19是相关专业技术人员对顶管 机进行实时了解与控制的平台。
图3显示了第一节至第三节顶管的管壁内结构以及顶管管节连接钢管支座的位 置分布，包括内壁钢环9、外包钢板10、内壁钢环支座11、顶管管节连接钢管支座12、插口端 钢套环20、插口端锚固筋21、承口端锚固筋22、水胀式橡胶圈23、承口端钢套环M、注浆孔 25、管节吊装孔沈，其中外包钢板10紧贴于顶管外壁，采用Q345钢，厚度为IOmm;内壁钢 环9分别预埋在距离管节两端约300mm的管节内壁一侧，内壁钢环9采用Q345钢，厚度为 10mm，宽度为120mm ；内壁钢环支座11位于顶管管壁内并与内壁钢环9上靠管壁内的一侧 相连接，每一个内壁钢环9上设置有六个内壁钢环支座11，内壁钢环支座11在顶管横断面 上的具体位置分布为垂直正上方与左右对称30°位置处各一个，垂直正下方以及左右对称 60°位置处各一个；顶管管节连接钢管支座12以及内壁钢环9向管节内的一侧相连接，每 一个内壁钢环9上设置有三个顶管管节连接钢管支座12，在顶管横断面上的位置分布为垂 直正上方以及左右对称30°位置处；顶管管节连接钢管支座12底部的厚度为50mm，宽度为 50mm，高度为135mm，其圆孔圆心距管节内壁的垂直距离为100mm，孔径约37mm，其轴线与管 道轴线平行且与对应位置处的顶管机连接钢管支座孔径轴线重合；另外，在顶管管节内还 设有插口端钢套环20、插口端锚固筋21、承口端锚固筋22、承口端钢套环M，其中，插口端 钢套环20和承口端钢套环M分别设置于顶管两端接口处；插口端锚固筋21与承口端锚固 筋22分别设置于插口端钢套环20和承口端钢套环M的底部；在承口端钢套环M的底部 设有一个水胀式橡胶圈23，以防止混凝土管节与钢套环的连接处附近产生泥水渗漏；在管 节中部两侧分别设有一个吊装孔25，以便吊装管节。
图4显示了第四节顶管的管壁内结构以及顶管管节连接钢管支座的位置分布，包 括内壁钢环9、外包钢板10、内壁钢环支座11、顶管管节连接钢管支座12、插口端钢套环20、插口端锚固筋21、承口端锚固筋22、水胀式橡胶圈23、承口端钢套环M、管节吊装孔25，其 中由于第四节顶管8只与第三节顶管7用连接钢管观相连，故只在插口端预埋有内壁钢 环6。
图5显示了内壁钢环支座的组成结构及其与其他构件之间的位置关系，包括内壁 钢环9、外包钢板10、内壁钢环支座11、顶管管节连接钢管支座12、内壁钢环直锚筋沈和弯 折锚筋27，其中图中A显示了管节中近插口端一侧，B显示了承口端的一侧，内壁钢环支 座11由四根(两行两列)内壁钢环直锚筋26和三根弯折锚筋27组成。本实施例中直锚 筋沈和弯折锚筋27取直径12mm的II级热轧带月牙肋钢筋，均位于顶管管壁内并与内壁 钢环9上靠管壁内的一侧相连接，直锚筋沿管节轴线方向上间距为40mm，垂直轴线方向上 间距为50mm，一端与内壁钢环9相连接，另一端与顶管外壁的外包钢板10相连接；弯折锚 筋27的弯折角度为27°，其相间于直锚筋等距布置，间距为50mm。
图6显示了整体连接钢管套件13中连接钢管观与顶管管节连接钢管支座12的 装配方式，装配件包括内壁钢环9、顶管机连接钢管支座4或顶管管节连接钢管支座12、连 接钢管观、配套螺母四及垫圈30，其中连接钢管观安装于顶管机连接钢管支座4与第一 节顶管的顶管管节连接钢管支座12、第一节顶管以及后续相邻顶管管节对应位置处的顶管 管节连接钢管支座12之间，并用与其配套的螺母四及垫圈30进行紧固；连接顶管机与第 一节顶管的连接钢管观的长度为2160mm，其两端的外螺纹加工长度为180mm，连接相邻顶 管管节的连接钢管观的长度为900mm，其两端的外螺纹加工长度为150mm ；两种连接钢管的 外径均为36mm，内径均为20mm。
图7显示了整体连接钢管套件13中固定套管31和连接套管32的设计和装配方 式，装配件包括顶管管节连接钢管支座12、连接钢管28、固定套管31、连接套管32、套管配 套的螺栓33、螺母34和垫圈35，其中固定套管31带螺纹的一端安装于连接钢管观上，连 接套管32通过螺栓33、螺母34及垫圈35套装连接于同一管节内相应的两个固定套管31 之上。实施例中，固定套管的长度取200mm，内径约为37mm，外径为54mm，其一端的内螺纹 长度约100mm，另一端距端口约50mm处有一个直径约25mm的螺栓圆孔；连接套管内径约为 55mm,外径为72mm，长约700mm，在距两端50mm处分别有一个直径约25mm的螺栓圆孔；螺 栓、螺母及垫圈的螺纹规格均为M20，螺栓长度为100mm。
上述装置的安装及施工方法，应用于某工程的顶管施工过程中，顶管的覆土厚度 为7. 3-11. 6m，管道基本位于③层灰色淤泥质粉质黏土和④层灰色淤泥质黏土，包括以下步 骤
①预埋内壁钢环支座及内壁钢环在第一节至第四节顶管制作时，将内壁钢环分 别预埋在第一节至第三节顶管管节中距离管节插口端和承口端300mm及第四节顶管管节 中距离插口端300mm的管节内壁一侧；在每一个内壁钢环上靠管壁内的一侧焊接六个内壁 钢环支座，在顶管横断面上的具体位置分布为垂直正上方以及管节上半部左右对称30°位 置处各一个，顶管垂直正下方以及管节下半部左右对称60°位置处各一个；
②顶管机连接钢管支座及顶管管节连接钢管支座的安装在距顶管机尾部 1500mm的顶管机主体部分的顶管机外壳内壁上，在顶管机横断面的垂直正上方以及上半部 左右对称30°位置处，焊接三个顶管机连接钢管支座；在第一节至第四节顶管的预埋内壁 钢环上向管节内的一侧，在顶管管节横断面的垂直正上方以及管节上半部左右对称30°位置处，焊接三个顶管管节连接钢管支座，顶管管节连接钢管支座圆孔轴线与顶管管道轴线 平行且与相应位置处的顶管机连接钢管支座圆孔轴线重合；
③顶管机与第一节顶管管节的连接在顶管机出洞后，吊装顶管第一节，在接口处 进行密封焊接，并用三根长度为2160mm连接钢管连接顶管机主体部分中的顶管机连接钢 管支座与第一节顶管相应位置处的顶管管节连接钢管支座，在连接钢管两端放入垫圈并用 螺母将钢管两端紧固；
④测量与纠偏完成顶管机与第一节顶管的连接后应进行测量，确定顶进轴线是 否与设计轴线一致；如果有偏离，应立即采取适当的方法进行纠偏；
⑤吊装并连接第二节顶管当顶进轴线与设计轴线一致时，启动主顶油缸将第一 节顶管继续顶进，并吊装第二节管节，在第一、二节管的接口处进行密封焊接后，用三根长 度为900mm连接钢管连接第一节顶管的顶管管节连接钢管支座和第二节顶管相应位置处 的顶管管节连接钢管支座，在连接钢管两端放入垫圈并用螺母将钢管两端紧固；
⑥安装第一节顶管内的固定套管及连接套管先将所有连接钢管朝向第一节顶管 管内的一端套上固定套管，调节相对应的固定套管的紧固长度使得其螺栓孔的中心线距离 等于600mm，再将连接套管套装连接于相应的固定套管上，并用配套的螺栓，螺母及垫圈将 固定套管和连接套管固定；完成连接后，按照步骤④所述进行纠偏；
⑦第三节顶管的吊装、连接及相关构件的连接重复步骤⑤、⑥，完成顶管的顶进、 第三节顶管的吊装连接、第二节顶管内固定套管及连接套管的安装、测量纠偏工作；
⑧第四节顶管的吊装、连接及相关构件的连接重复步骤⑤、⑥，完成顶管的顶进、 第四节顶管的吊装连接、第三节顶管内固定套管及连接套管的安装、测量纠偏工作；
⑨全部隧道贯通后，依次拆除连接套管、固定套管、连接钢管、顶管机连接钢管支 座及顶管管节连接钢管支座等。
本实施例在顶管机出洞时，基本位于③层灰色淤泥质粉质黏土的土层中，在不使 用本发明所涉及装置及构件时，顶管顶进时，顶管机下沉值约为30-50mm，通过对顶管机及 其后面四节管节及相应构件的设计，有效的防止了顶管在出洞施工过程中顶管机下沉现象 的发生，顶管机的沉降值约为4-6mm，使用千斤顶进行相应的微调即可，在安全可靠、经济实 用的前提下，提高了施工效率和施工精度。
权利要求
1.一种防止顶管机与管道下沉的施工装置，其特征在于，包括顶管机连接钢管支座、 第一节至第四节顶管及其内壁钢环、内壁钢环支座、外包钢板、顶管管节连接钢管支座和整 体连接钢管套件，其中顶管机连接钢管支座安装于顶管机主体部分中的顶管机外壳的内 壁上，第一节至第四节顶管管节依次串联连接于顶管机主体部分之后，外包钢板紧贴于顶 管管节外壁，内壁钢环支座预埋于顶管管壁内，内壁钢环嵌于顶管内侧并连接于内壁钢环 支座上，顶管管节连接钢管支座安装于内壁钢环上，整体连接钢管套件安装于顶管机连接 钢管支座和顶管管节连接钢管支座上。
2.根据权利要求1所述的防止顶管机与管道下沉的施工装置，其特征是，所述的顶管 机连接钢管支座的数量为三个且具体位于顶管机主体部分中距离顶管机尾部大于或等于 1/2倍顶管机主体部分长度的顶管机外壳内壁上，三个顶管机连接钢管支座位于同一横断 面上。
3.根据权利要求2所述的防止顶管机与管道下沉的施工装置，其特征是，所述的三个 顶管机连接钢管支座分别位于顶管机垂直正上方以及顶管机上半部左右对称位置处，该 顶管机连接钢管支座垂直于管壁安装且顶管机连接钢管支座轴线的法向夹角应与顶管管 节管壁内上半部的内壁钢环支座轴线的法向夹角一致。
4.根据权利要求1所述的防止顶管机与管道下沉的施工装置，其特征是，所述的内壁 钢环支座预埋于顶管管壁内并与内壁钢环靠管壁内的一侧相连接，每一个内壁钢环上设有 六个内壁钢环支座且在顶管横断面上的具体位置分布为顶管管节垂直正上方以及管节上 半部左右对称位置处各一个，且相邻两个内壁钢环支座的轴线法向夹角不大于45° ；顶管 管节垂直正下方以及管节下半部左右对称位置处各一个，且相邻两个内壁钢环支座的轴线 法向夹角不大于90°。
5.根据权利要求1或3或4所述的防止顶管机与管道下沉的施工装置，其特征是，所述 的内壁钢环支座包括以两行两列形式分布的四根直锚筋和三根弯折锚筋，其中直锚筋 贯穿顶管管节内壁，一端与内壁钢环相连接，另一端与顶管外壁的外包钢板相连接，弯折锚 筋垂直于顶管横断面方向与直锚筋相间并等距布置。
6.根据权利要求1所述的防止顶管机与管道下沉的施工装置，其特征是，所述的顶管 管节连接钢管支座与内壁钢环向管节内的一侧相连接，每一个内壁钢环上设置有三个顶管 管节连接钢管支座且在顶管横断面上的具体位置分布为顶管管节垂直正上方以及管节上 半部左右对称位置处各一个，且顶管管节连接钢管支座轴线的法向夹角应与顶管机外壳内 壁上相应的顶管机连接钢管支座轴线的法向夹角一致。
7.根据权利要求1或2或4或6所述的防止顶管机与管道下沉的施工装置，其特征是， 所述的顶管管节内还设有插口端钢套环、承口端钢套环、插口端锚固筋和承口端锚固筋，其 中插口端钢套环和承口端钢套环分别设置于顶管两端接口处，插口端锚固筋与承口端锚 固筋分别设置于插口端钢套环和承口端钢套环的底部。
8.根据权利要求1所述的防止顶管机与管道下沉的施工装置，其特征是，所述的整体 连接钢管套件包括连接钢管、固定套管和连接套管，其中连接钢管安装于顶管机连接钢 管支座与第一节顶管管节中相应位置处的顶管管节连接钢管支座、第一节顶管以及后续相 邻顶管管节相应位置处的顶管管节连接钢管支座之间，并用与其配套的螺母及垫圈进行紧 固；固定套管分别安装于连接钢管的两端；连接套管通过螺栓、螺母及垫圈套装连接于同一顶管管节内的相应的两个固定套管之上。
9. 一种根据上述任一权利要求所述装置的安装及施工方法，其特征在于，包括以下步骤①预埋内壁钢环支座及内壁钢环在第一节至第四节顶管制作时，将内壁钢环分别预 埋在第一节至第三节顶管管节中距离管节插口端和承口端1/6-1/5管节长度的管节内壁 一侧及第四节顶管管节中距离插口端1/6-1/5管节长度的管节内壁一侧；在每一个内壁钢 环上靠管壁内的一侧焊接六个内壁钢环支座；②顶管机连接钢管支座及顶管管节连接钢管支座的安装在顶管机上焊接三个顶管机 连接钢管支座；在第一节至第四节顶管上焊接三个顶管管节连接钢管支座；③顶管机与第一节顶管管节的连接在顶管机出洞后，吊装顶管第一节，在接口处进行 密封焊接，并用连接钢管连接顶管机主体部分中的顶管机连接钢管支座与第一节顶管中相 应位置处的顶管管节连接钢管支座，在连接钢管两端放入垫圈并用螺母将钢管两端紧固；④测量与纠偏完成顶管机与第一节顶管的连接后应进行测量，确定顶进轴线是否与 设计轴线一致；如果有偏离，应立即采取适当的方法进行纠偏；⑤吊装并连接第二节顶管当顶进轴线与设计轴线一致时，启动主顶油缸将第一节顶 管继续顶进，并吊装第二节管节，在第一、二节管的接口处进行密封焊接后，用连接钢管连 接第一节顶管的顶管管节连接钢管支座和第二节顶管相应位置处的顶管管节连接钢管支 座，在连接钢管两端放入垫圈并用螺母将钢管两端紧固；⑥安装第一节顶管内的固定套管及连接套管先将所有连接钢管朝向第一节顶管管内 的一端套上固定套管，调节相对应的固定套管的紧固长度使得其螺栓孔的中心线距离等于 连接钢管两端螺栓圆孔的中心线距离，再将连接套管套装连接于相应的固定套管上，并用 配套的螺栓，螺母及垫圈将固定套管和连接套管固定；完成连接后，按照步骤④所述进行纠 偏；⑦第三节顶管的吊装、连接及相关构件的连接重复步骤⑤、⑥，完成顶管的顶进、第三 节顶管的吊装连接、第二节顶管内固定套管及连接套管的安装、测量纠偏工作；⑧第四节顶管的吊装、连接及相关构件的连接重复步骤⑤、⑥，完成顶管的顶进、第四 节顶管的吊装连接、第三节顶管内固定套管及连接套管的安装、测量纠偏工作；⑨全部隧道贯通后，依次拆除连接套管、固定套管、连接钢管、顶管机连接钢管支座及 顶管管节连接钢管支座。
全文摘要
一种地下建筑工程技术领域的防止顶管机与管道下沉的施工装置及其施工方法，该装置包括顶管机连接钢管支座、第一节至第四节顶管及其内壁钢环、内壁钢环支座、外包钢板、顶管管节连接钢管支座和整体连接钢管套件，顶管机连接钢管支座安装于顶管机主体部分中的顶管机外壳的内壁上，第一节至第四节顶管管节依次串联连接于顶管机主体部分之后，外包钢板紧贴于顶管管节外壁，内壁钢环支座预埋于顶管管壁内，内壁钢环嵌于顶管内侧并连接于内壁钢环支座上，顶管管节连接钢管支座安装于内壁钢环上，整体连接钢管套件安装于顶管机连接钢管支座和顶管管节连接钢管支座上。本发明对施工过程的顶管姿态进行测量与纠偏，提高施工效率并降低施工过程对周围土体的扰动影响。
文档编号E21D9/04GK102042020SQ201010618359
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者彭鑫, 沈水龙, 罗春泳, 许烨霜 申请人:上海交通大学