预成孔垂直顶升施工方法与流程

1.本发明涉及一种地下工程领域，尤其涉及一种管道垂直顶升施工方法。


背景技术：

2.垂直顶升法是在地下结构内部，用顶升方法，向上顶出管道，管道可用于通风、布线、取排水等多种功能，顶升过程一般不受地表、风浪和气候的影响，与传统方法相比具有明显优势。垂直顶升是在已经完成的地下结构内部，安装顶升设备，将加工好的顶升管节运送到预留口处，顶升管节与预留管口连接后，用顶升设备将顶升管节一节一节顶出，一般采用闷顶方式，穿破覆盖土层，到达指定高度。
3.垂直顶升往往需要穿过较厚土层，传统“闷顶”施工方法，顶升阻力较大，顶升速度较慢，所需要的顶推力也较大，十分不经济，而且当土层较厚、较复杂时，垂直顶升的垂直度较难控制。因此,研究经济高效、所需顶推力较小且垂直度控制较好的垂直顶升施工方法具有十分重要的意义。


技术实现要素：

4.本发明提出了一种预成孔垂直顶升施工方法，以解决上述技术背景中提出的问题。
5.本发明的技术方案是：一种预成孔垂直顶升施工方法，首先，在管道垂直顶升位置上方进行预成孔，然后，进行垂直顶升管道施工，待管道顶升完成后，在钻孔孔壁和管道管壁之间进行注浆填充。
6.进一步，所述预成孔的钻孔方式采用泥浆护壁成孔或长螺旋钻孔或干作业成孔。
7.进一步，所述泥浆护壁成孔为正、反循环钻孔或冲击成孔或旋挖钻成孔。
8.进一步，所述钻孔直径比垂直顶升管道外径大20～30cm；所述钻孔垂直度允许偏差小于1％。
9.进一步，所述钻孔孔底距离管道顶升帽一般需留3～5m厚土。
10.进一步，所述钻孔时通过垂直顶升帽上固定的定位装置进行钻孔定位。
11.进一步，所述垂直顶升帽为能承受水土压力的钢制顶升帽，预先安装在顶管壁上。
12.进一步，待管节顶升到位后，为防止垂直顶升管倒退下落，管节一端设置凹槽或凸起，通过凹槽或凸起安装止退抱箍，止退抱箍两端用高强螺栓进行紧固。
13.进一步，垂直顶升管道施工中，首先在预埋管时安装两道橡胶止水圈，顶升施工时再安装止水轧兰和油盘根止水,轧兰片与预埋套管法兰用螺栓连接，以利于压紧调整间隙达到止水效果。
14.进一步，所述垂直顶升管节管壁和钻孔之间的空隙注水泥浆填充；注浆填充需同步、对称、均衡注浆，避免管道倾斜，注浆量以管口冒浆为宜。
15.本发明的有益效果是：
16.本发明所采用的方法:首先，在管道垂直顶升位置上方进行预成孔，成孔方式可采
用泥浆护壁成孔(正、反循环钻孔、冲击成孔、旋挖钻成孔)、长螺旋钻孔、干作业成孔等。然后，进行垂直顶升施工。待管道顶升完成后，在钻孔孔壁和管节管壁之间进行注浆填充。本发明的垂直顶升施工方法可大幅度提高管道垂直顶升施工效率，便于顶升管道垂直度的控制。
附图说明
17.图1为预成孔垂直顶升流程图；
18.图2为预成孔垂直顶升施工过程详图；
19.图3为止退抱箍示意图；
20.图中：1—顶升帽，2—定位装置，3—止退抱箍，4—顶升管节，5—止水装置，6—垂直顶升设备，7—地下结构，8—预成孔，9—注浆加固体一，10—顶升后座平台，11—注浆加固体二，12—高强螺栓,13—注浆管。
具体实施方式
21.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
22.如图1至图3所示，本发明的预成孔垂直顶升施工方法，包括：
23.一、预成孔施工：
24.1)成孔方式采用泥浆护壁成孔(正、反循环钻孔、冲击成孔、旋挖钻成孔)、长螺旋钻孔、干作业成孔等方式。
25.2)成孔机具及工艺的选择，应根据桩型、钻孔深度、土层情况、泥浆排放及处理条件综合确定。
26.3)预成孔8直径宜比顶升管节直径大15～20cm。
27.4)留土厚度根据土层地质情况综合确定，一般钻孔孔底距离顶管顶升帽留土厚度宜为3～5m。
28.5)预成孔8垂直度允许偏差小于1％。
29.二、垂直顶升施工：
30.1)管道底部加固。由于实施垂直顶升时,在竖管处管道将受集中荷载，该处荷载是以施工设备荷载、管节自重、正面土压力、管壁摩阻力、水压力等组成。需要进行注浆加固处理。
31.2)定位装置2安装。在顶升帽1中心安装定位装置2，定位装置2可发出位置坐标信息以方便地面钻孔的定位。
32.3)顶升底座平台10安装。在顶升装置安装时,首先要在管道底部布设平整、坚实钢性底座平台,一般采用厚钢板作为扩散面使竖顶反力均匀扩散到底部，减少应力集中。
33.4)垂直顶升设备6安装。垂直顶升设备6包括反力架、千斤顶、垫块、油泵车、焊机以及通风用射流风机等。
34.5)止水装置5安装。止水是垂直顶升的关键,所以止水装置5的设计和安装至关重要分两个过程实施的，首先是预埋管时安装两道橡胶止水圈。顶升施工时再安装止水轧兰和油盘根止水,轧兰片与预埋套管法兰用螺栓连接，以利于压紧调整间隙达到止水效果。
35.6)管节对位。顶升管节4采用小车运输就位,利用滑轨和手拉葫芦使管节与已顶升
管节连接。就位后的对接采用上下管口焊接限位块,利用顶升主千斤顶顶升对拢。检查对口误差合格后进行焊接防腐等工序。
36.7)垂直顶升首节管从地下结构7上部顶出时,垂直顶升管节和地下结构7上部预留孔洞的密封止水需安全可靠,能承受水压力。
37.8)止退装置安装。待管节顶升到位后，为防止垂直顶升管倒退下落，需要安装止退抱箍3，管节一端须具有凹槽或凸起，以便于安装止退抱箍3。止退抱箍3两端需用高强螺栓12进行紧固
38.9)顶升管道与地下结构固结。当垂直管节顶升至设计高度时，从底部预留压浆孔注浆。待浆液凝固后再拆除止水轧兰,并将管节和地下结构可靠连接,最后回缩千斤顶。
39.三、注浆施工：
40.1)通过试验确定注浆装置、水灰比、注浆压力、注浆速率、注浆量等施工技术参数。
41.2)注浆管13应采用钢管，壁厚不宜小于3.2mm，内径不宜小于25mm，宜采用丝口连接。
42.3)注浆压力宜控制在0.2mpa以下。
43.4)注浆量应符合设计要求，应使顶升管道和钻孔孔壁之间填充密实，形成注浆加固体一9。
44.本发明的预成孔垂直顶升施工方法，具体施工主要步骤如下：
45.步骤1：预成孔施工：见图2中的(b)；
46.1)定位，根据定位装置位置信息对预成孔位置进行定位；见图2中的(a)；
47.2)预成孔施工时不应产生塌孔或沉陷，应采用泥浆护壁等处理措施。
48.步骤2：垂直顶升施工：
49.1)在导轨上设置顶升刚性后座平台，安放顶升千斤顶平台和千斤顶；
50.2)运送管节至施工处，管节表面涂防腐材料；
51.3)安装管节及调整垂直顶升管的垂直度，待管节垂直度及位置正确后开始垂直顶升,见图2中的(c)；
52.4)待千斤顶顶升到位后，为防止垂直顶升管倒退下落，安装好止退抱箍，管节一端须具有凹槽或凸起，以便于安装止退抱箍；
53.5)松开油缸，让出位置放下一节管节；
54.6)重复上述步骤，直至最后一节管节顶好为止；
55.7)按照设计要求将最后一节管节与地下结构可靠连接成一体，见图2中的(e)；
56.8)拆除垂直顶升设备；
57.步骤3：在顶管和钻孔孔壁之间注浆填充密实,见图2中的(d)。