一种盾构隧道内贯穿铺敷钢管的施工方法与流程

本发明涉及城市综合管廊，特别涉及一种盾构隧道内贯穿铺敷钢管的施工方法。

背景技术：

1、城市综合管廊是近年来中国为优化城市市政管线布局广泛应用的一种建设手段。为满足城市的发展需求，保障和提高原水安全，优化中心城区供水系统，采用城市综合管廊布局，通过将盾构隧道与钢管同心布置，中间空隙用有强度、性能、物理参数等要求指标的流态固化土充填。整根钢管推顶贯通后，再进行管间间隙充填施工方法，预置永久性管托或托轨是在隧道内进行，充填时，人在钢管内进行，都有较大操作空间；顶推送管主要操作在宽广的工作井内作业。

2、因此，如何采用操作简便、安全可靠的进行盾构隧道内贯穿铺敷钢管的施工，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种盾构隧道内贯穿铺敷钢管的施工方法，能够特定空间环境中，操作简便、安全可靠的进行盾构隧道内贯穿铺敷钢管的施工。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种盾构隧道内贯穿铺敷钢管的施工方法，所述盾构隧道内贯穿铺敷钢管的施工方法包括以下步骤：

3、s100、根据预设原则将贯通穿越的钢管分成若干节钢管段；其中，所述预设原则包括：钢管段本体强度、操作成本、钢管段可覆盖盾构管片的纵向手孔的范围；

4、s200、将盾构隧道区间掘进过程布置的两端井位交替作为钢管穿越敷设施工井，将钢管段从隧道中间向两端井位边敷边充填固结施工，直至将所有节钢管段按要求贯穿整条盾构隧道全部敷设到位；其中，每节钢管段边敷边充填固结施工包括：在盾构隧道内顺次进行推运、指定位置定位、管内焊接、填充流态固化土固结。

5、可选的，在所述的盾构隧道内贯穿铺敷钢管的施工方法中，步骤s200包括以下步骤：

6、将首节钢管段自第一端井位进入盾构隧道，在隧道中间预定位置进行边敷边充填固结施工；

7、以已固结的首节钢管段为中心，将盾构隧道区间两端布置的第一井和第二井交替作为次节钢管段穿越敷设施工井，进行次节钢管段边敷边充填固结施工。

8、可选的，在所述的盾构隧道内贯穿铺敷钢管的施工方法中，当贯穿铺敷首节钢管段时，包括以下步骤：

9、s11、将两对钢管支撑牛腿分别被焊接固定于首节钢管段的前端和后端底部，两辆驳运车分别基于一工字钢扁担梁承托首节钢管段的前端和后端，将首节钢管段驳运至隧道中间预定位置；

10、s12、在每辆驳运车的两侧，利用盾构隧道管片的纵向手孔分别固定一临时支撑组件和一牛腿支撑杆组件；

11、s13、基于两个临时支撑组件中的油缸千斤顶分别顶升承托首节钢管段的前端和后端的工字钢扁担梁，以使首节钢管段脱离两辆驳运车；

12、s14、调节油缸千斤顶的顶升高度，使得首节钢管段降到穿越固结设计标高；

13、s15、基于牛腿支撑杆组件替换支撑已降到穿越固结设计标高的首节钢管段的钢管支撑牛腿；

14、s16、在首节钢管段的前端和后端的外壁与盾构隧道之间的环形间隙之间分别安装一充填泡沐砼环形模板，并在两个充填泡沐砼环形模板所封闭的空间内充填流态固化土，以固结首节钢管段。

15、可选的，在所述的盾构隧道内贯穿铺敷钢管的施工方法中，当贯穿铺敷次节钢管段时，所述次节钢管段为非首节钢管段，包括以下步骤：

16、s21、仅一对钢管支撑牛腿被焊接固定于次节钢管段的后端底部，两辆驳运车分别基于一管托短梁和一工字钢扁担梁承托次节钢管段的前端和后端，将次节钢管段驳运至邻近的已固结钢管段的次节钢管段的施工预定区域；

17、s22、在每辆驳运车的两侧，利用盾构隧道管片的纵向手孔分别固定一临时支撑组件；在次节钢管段的后端的驳运车的前方预定位置的两侧，利用盾构隧道管片的纵向手孔分别固定一牛腿支撑杆组件；

18、s23、基于两个临时支撑组件中的油缸千斤顶分别顶升承托次节钢管段的前端的管托短梁和后端的工字钢扁担梁，以使次节钢管段脱离两辆驳运车，将次节钢管段的前端落位于邻近的已固结钢管段的后端外伸的钢管支撑牛腿上，次节钢管段的后端和其下方的工字钢扁担梁落位于次节钢管段的后端底部的千斤顶底座上的滑轨上，滑轨的一端搭设于次节钢管段的后端底部的千斤顶底座上，另一端搭设于次节钢管段底部的牛腿支撑杆组件的搁置平台上；

19、s24、撤除位于次节钢管段的前端底部的管托短梁和临时支撑组件；

20、s25、平推次节钢管段的尾端，将次节钢管段沿着滑轨被推进至已固结钢管段的后端底部的钢管支撑牛腿的外伸投影面内，使次节钢管段的前端的端口与已固结钢管段的后端的端口对接，次节钢管段的后端底部的钢管支撑牛腿与次节钢管段底部的牛腿支撑杆组件支撑对接；

21、s26、对次节钢管段与已固结钢管段对接的端面进行焊接施工；

22、s27、在次节钢管段的后端的外壁与盾构隧道之间的环形间隙之间安装一充填泡沐砼环形模板，与前面已定位固结的钢管段的凝固泡沐砼充填端面形成的封闭的空间内充填流态固化土，以固结次节钢管段。

23、可选的，在所述的盾构隧道内贯穿铺敷钢管的施工方法中，在s16和s27中，在首节钢管段和次节钢管段的外壁与盾构隧道之间的环形间隙之间安装充填泡沐砼环形模板的过程均包括：

24、先根据环形间隙的尺寸制作充填泡沐砼环形模板的环形本体，并在环形本体的外圆周装配空心密封橡胶条；其中，环形本体的内径大于或等于所述钢管的外径，其外径小于盾构隧道的内径；

25、在环形间隙中安装充填泡沐砼环形模板；

26、对充填泡沐砼环形模板的空心密封橡胶条的腔体充气或充油脂，使空心密封橡胶条膨胀，将环形本体与盾构隧道管片内壁贴合密封。

27、可选的，在所述的盾构隧道内贯穿铺敷钢管的施工方法中，在s200中，所述每节钢管段边敷边充填固结施工中：

28、基于驳运车和千斤顶将钢管段顺次推运到各自的施工区域。

29、可选的，在所述的盾构隧道内贯穿铺敷钢管的施工方法中，在s200中，所述每节钢管段边敷边充填固结施工中：

30、基于管托短梁、工字钢扁担梁、钢管支撑牛腿、临时支撑组件、牛腿支撑杆组件以及滑轨将钢管段推送至指定位置定位；其中，

31、管托短梁，用于临时承托未焊接固定钢管支撑牛腿的钢管段的一端；

32、钢管支撑牛腿，被对称焊接于一钢管段的至少一端的底部，以支撑钢管段；

33、临时支撑组件，包括：千斤顶底座和可拆卸设置于千斤顶底座上的油缸千斤顶；千斤顶底座可拆卸安装于对应每节钢管段铺敷过程中，相应位置的盾构隧道管片的纵向手孔中，以使油缸千斤顶的顶杆垂直于盾构隧道的轴线；基于油缸千斤顶临时支撑驳运车运送的钢管段底部的工字钢扁担梁，使钢管段脱离驳运车；

34、牛腿支撑杆组件，与钢管段底部的钢管支撑牛腿对接配合，用于替换支撑经油缸千斤顶降到穿越固结设计标高的钢管段；

35、滑轨，用于临时搭设于除首节钢管段之外的次节钢管段的施工预定区域中，牛腿支撑杆组件的搁置平台与千斤顶底座之间。

36、可选的，在所述的盾构隧道内贯穿铺敷钢管的施工方法中，所述钢管支撑牛腿包括第一本体，第一本体的第一端呈适配钢管外壁弧度的弧面，与第一端相对的第二端为平面，以使得钢管段在两个钢管支撑牛腿的支撑下可以平稳放置；

37、所述千斤顶底座包括：第二本体、开设于第二本体顶部的安装槽以及设置于第二本体底部的连接部件；第二本体的底部呈适配盾构隧道管片弧度的弧面，连接部件配合螺栓嵌接固定于盾构隧道管片的纵向手孔中，将第二本体的底部与盾构隧道管片贴合的同时，安装槽的开口方向竖直向上，以使安装于安装槽中的油缸千斤顶的顶杆垂直于盾构隧道的轴线；

38、所述牛腿支撑杆组件包括：滑靴、套置于滑靴内并可相对滑靴进行滑动的滑杆、可贯穿滑靴与滑杆重叠窗口的楔铁、设置于滑靴底部的底座、设置于底座的底部的连接部件以及设置于底座一侧的搁置平台；其中，底座的底部呈适配盾构隧道管片弧度的弧面，连接部件配合螺栓嵌接固定于盾构隧道管片的纵向手孔中，将底座的底部与盾构隧道管片贴合的同时，使滑靴的开口方向竖直向上，以使套置于滑靴内的滑杆垂直于盾构隧道的轴线。

39、可选的，在所述的盾构隧道内贯穿铺敷钢管的施工方法中，在s200中，所述每节钢管段边敷边充填固结施工中：

40、基于在钢管段的前端和后端的外壁与盾构隧道之间的环形间隙之间分别安装一充填泡沐砼环形模板，在两个充填泡沐砼环形模板所封闭的空间内进行充填流态固化土，以固结钢管段；其中，所述充填泡沐砼环形模板包括：环形本体和装配于环形本体外圆周的空心密封橡胶条；其中，环形本体的内径大于或等于所述钢管的外径，其外径小于盾构隧道的内径；其中，环形本体包括若块子本体，子本体基于螺栓两两拼接成环形本体；其中，每块子本体的外圆周制有槽口和端面压板，用于配装圆环空心密封橡胶条。

41、在本发明所提供的盾构隧道内贯穿铺敷钢管的施工方法中，所述施工方法根据预设原则将贯通穿越的钢管分成若干节钢管段；其中，所述预设原则包括：钢管段本体强度、操作成本、钢管段可覆盖盾构管片的纵向手孔的范围；将盾构隧道区间掘进过程布置的两端井位交替作为钢管穿越敷设施工井，将钢管段从隧道中间向两端井位边敷边充填固结施工，直至将所有节钢管段按要求贯穿整条盾构隧道全部敷设到位；其中，每节钢管段边敷边充填固结施工包括：在盾构隧道内顺次进行推运、指定位置定位、管内焊接、填充流态固化土固结。基于将一整根钢管分为若干节钢管段，利用盾构隧道区间掘进过程布置的两端井位交替作为钢管穿越敷设施工井，针对每节钢管段进行边敷边充填固结施工，相比直接将一整根钢管贯穿敷设，逐节钢管段施工，其施工作业空间较大，方便施工，且能更好的保证钢管的充填固结效果。整个施工过程操作简便、安全可靠的进行盾构隧道内贯穿铺敷钢管的施工。

42、另一方面，基于针对盾构隧道中的作业空间有针对性设计施工的施工组件，施工组件中的各部件(临时支撑组件、牛腿支撑杆组件、千斤顶底座、充填泡沐砼环形模板)既安全可靠又小巧轻便，每个部分都能够在隧道与钢管间的缝隙空间方便人力进行搬运和操作，操作简单，安全可靠，有效满足盾构隧道内贯穿铺敷钢管的施工需求。

43、其中，因地制宜设计临时顶升结构，通过对千斤顶底座结构的设计，使得千斤顶底座可拆卸安装于相应位置的盾构隧道管片的纵向手孔中，实现千斤顶底座稳定固定的同时，确保其上组装的油缸千斤顶的顶杆垂直于盾构隧道的轴线(顶推方向)。应用临时支撑组件顶升钢管段，操作简单，结构小巧，方便工作人员搬运和移动位置。

44、其中，因地制宜设计稳定的支撑结构，通过对牛腿支撑杆组件的结构设计，使得其具有高低微调功能的同时，底座能可拆卸安装于相应位置的盾构隧道管片的纵向手孔中，实现底座稳定固定的同时，确保牛腿支撑杆组件垂直于盾构隧道的轴线进行微调及支撑。牛腿支撑杆组件能够稳定替换支撑经油缸千斤顶降到穿越固结设计标高的钢管段，结构小巧，可现场组装形成，操作简单，方便工作人员搬运和移动位置。

45、其中，针对钢管段与盾构隧道之间需要填充流态固化土，涉及的对钢管段与盾构隧道之间环形间隙封闭的问题，定制可模块化拼装而成的充填泡沐砼环形模板，适配环形间隙尺寸的同时，确保其密封效果，确保填充流态固化土固结效果。