顶管顶进方法及装备与流程

本发明涉及地下工程施工，特别涉及一种顶管顶进方法及装备。

背景技术：

1、顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的顶管埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服顶管与周围土壤的摩擦力，将顶管按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节顶管完成顶入土层之后，再下第二节顶管继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及顶管间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。顶管紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。

2、现有技术中，在采用顶管法进行地下顶管施工时，由于顶管管节与地质体之间的摩擦会导致顶进设备为顶管管节提供的顶力下降，影响顶管的成型。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种顶管顶进方法及装备，旨在解决相关技术中存在的在采用顶管法进行地下顶管施工时，由于顶管管节与地质体之间的摩擦会导致顶进设备为顶管管节提供的顶力下降，影响顶管的成型的技术问题。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提出的一种顶管顶进方法，包括如下步骤：

3、在预设顶管工作井内安装顶进设备；

4、根据当前监测数据，将所述顶进设备的中心轴线调整至与预设顶进方向重叠；

5、在所述顶进设备的顶进端安装一顶管管节，并通过所述顶进设备沿所述预设顶进方向将所述顶管管节从所述顶管工作井顶进至对应的地质体内；

6、将已顶进至所述地质体内的所述顶管管节作为当前管节，并在所述当前管节与所述顶进设备之间安装至少一节所述顶管管节继续顶进施工；

7、顶进预设长度后，将已顶进至所述地质体内且与所述顶进设备接触的一所述顶管管节作为目标管节，并在所述目标管节与所述顶进设备之间安装中继间；

8、沿所述预设顶进方向，通过所述顶进设备将所述中继间顶进至所述地质体内，并将所述中继间作为所述当前管节，且重复执行所述将已顶进至所述地质体内的所述顶管管节作为当前管节，并在所述当前管节与所述顶进设备之间安装至少一节所述顶管管节继续顶进施工的步骤，直至完成顶管顶进施工。

9、可选地，所述在所述顶进设备的顶进端安装一顶管管节，并控制所述顶进设备沿所述预设顶进方向将所述顶管管节从所述顶管工作井顶进至对应的地质体内的步骤之前，还包括：

10、根据获取的预设顶进模式以及预设勘察资料，计算并获得沿所述预设顶进方向间隔分布的中继间的数量；其中，所述中继间的数量至少为两个；

11、根据所述中继间的数量，计算并获得所述顶进设备在所有相邻的两个所述中继间之间的当前顶力，得到目标参数；

12、所述在所述顶进设备的顶进端安装一顶管管节，并通过所述顶进设备沿所述预设顶进方向将所述顶管管节从所述顶管工作井顶进至对应的地质体内的步骤，包括：

13、在所述顶进设备的顶进端安装一顶管管节，并通过所述顶进设备按照所述目标参数沿所述预设顶进方向将所述顶管管节从所述顶管工作井顶进至对应的地质体内。

14、可选地，所述根据预设顶进模式以及预设勘察资料，计算并获得沿预设顶进方向间隔分布的中继间的数量的步骤，包括：

15、根据所述预设顶进模式以及所述预设勘察资料，在建立的地质模型中将所述预设顶进方向上的两个端部所在的位置分别作为初始位置以及截止位置；

16、结合顶管管节的预设参数，在所述地质模型内沿所述预设顶进方向从所述初始位置至所述截止位置之间依次布置多个与所述顶管管节一一对应的顶管模型；

17、根据所述顶管模型，计算并获得所有所述顶管模型所对应的理论顶力；

18、根据各所述顶管模型对应所述理论顶力与所述顶进设备为各所述顶管模型提供的当前顶力之间的大小关系，获得沿所述预设顶进方向间隔分布的中继间的数量。

19、可选地，所述根据各所述顶管模型对应所述理论顶力与所述顶进设备为各所述顶管模型提供的当前顶力之间的大小关系，获得沿所述预设顶进方向间隔分布的中继间的数量的步骤，包括：

20、针对每个所述顶管模型，判断所述顶进设备为所述顶管模型提供的当前顶力是否大于所述理论顶力；

21、若否，则将对应的所述顶管模型替换为中继间，以使所有所述顶管管节所对应的当前顶力均大于对应的所述理论顶力，得到沿所述预设顶进方向间隔分布的中继间的数量。

22、可选地，所述针对每个所述顶管模型，判断所述顶进设备为所述顶管模型提供的当前顶力是否大于所述理论顶力的步骤，包括：

23、针对每个所述顶管模型，依次判断所述顶进设备为所述顶管模型提供的当前顶力是否大于所述理论顶力。

24、可选地，所述根据所述顶管模型，计算并获得所有所述顶管管节所对应的理论顶力的步骤，包括：

25、计算从所述初始位置至相邻的下一个所述中继间之间的所有所述顶管模型所对应的第一理论顶力；

26、将相邻的下一个所述中继间所在位置作为所述初始位置；

27、返回执行所述计算从所述初始位置至相邻的下一个所述中继间之间的所有所述顶管结构所对应的理论顶力，直至获得倒数第二个所述中继间至倒数第一个所述中继间之间的所有所述顶管结构所对应的第二理论顶力，

28、计算从所述最后一个中继间至所述截止位置之间的所有所述顶管结构所对应的第三理论顶力，

29、结合所述第一理论顶力、所述第二理论顶力以及所述第三理论顶力，得到所有所述顶管结构所对应的理论顶力。

30、可选地，在所述在预设顶管工作井内安装顶进设备的步骤之前，还包括：

31、根据获取的所述顶进设备的目标参数，获取执行所述目标参数的所述顶进设备产生的反力数据；其中，所述目标参数包括顶力参数以及所述顶进设备的中继间数量参数；

32、根据所述反力数据，输出所述顶管工作井的结构参数并在预设施工位置制造所述顶管工作井。

33、可选地，所述根据获取的所述顶进设备的目标参数，获取执行所述目标参数的所述顶进设备产生的反力数据的步骤，包括：

34、根据获取的所述顶进设备的目标参数，计算并获取所述顶进设备顶进所述顶管管节分别穿过多种钢筋混凝土结构时所对应的允许最大顶力，以得到所述顶进设备产生的对应的所述反力数据。

35、可选地，所述根据所述反力数据，输出所述顶管工作井的结构参数并在预设施工位置制造所述顶管工作井的步骤，包括：

36、根据所述反力数据并结合所述预设顶进模式以及实时勘察数据，确定所述顶管工作井所对应的钢筋混凝土种类，以得到所述结构参数；

37、在所述预设施工位置按照所述结构参数施工以制造所述顶管工作井。

38、基于相同的技术构思，第二方面，本发明还提出一种顶管顶进装备，用于执行第一方面所述的顶管顶进方法以施工所述顶管。

39、本发明技术方案通过在预设顶管工作井内根据当前监测数据，将顶进设备的中心轴线调整至与预设顶进方向重叠，在顶安装顶进设备，进设备的顶进端安装一顶管管节，并控制顶进设备沿预设顶进方向将顶管管节从顶管工作井顶进至对应的地质体内，将已顶进至地质体内的顶管管节作为当前管节，并在当前管节与顶进设备之间安装下一节顶管管节继续顶进施工，顶进预设长度后，将已顶进至地质体内的顶管管节作为目标管节，并在目标管节与顶进设备之间安装中继间，沿预设顶进方向，控制顶进设备将中继间顶进至地质体内，并将中继间作为当前管节，且重复执行将已顶进至地质体内的顶管管节作为当前管节，并在当前管节与顶进设备之间安装下一节顶管管节继续顶进施工的步骤，直至完成顶管顶进施工，使得本发明能够在顶进设备为顶管管节提供的当前顶力小于或者等于理论顶力时进行将对应位置的顶管管节更换为中继间，以通过中继间为顶管管节补充顶力，使得顶管管节所承受的顶进设备提供的当前顶力大于顶管管节所需的理论顶力，进而也就使得顶进设备顶进顶管管节在地质体内行进的过程中，不会因摩擦而导致顶管管节所需的顶力降低，保证了顶管成型。