一种环形顶管施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及隧道施工领域，尤其是涉及一种环形顶管施工方法。
【背景技术】
[0002]随着经济技术的发展，各国城市建设对隧道工程提出了越来越高的要求。在现有隧道工法中，盾构法由于具有非开挖、机械化程度高的特点，得到了广泛的应用。但受限于现有的技术水平，目前已建成的盾构隧道直径只有17.5m，技术难以再突破。考虑隧道工程未来的发展，需要考虑一种大断面、超大断面隧道及其施工方法。
[0003]顶管施工作为一种非开挖技术，管节整体性好，对周围环境影响较小，已在我国市政建设中得到了广泛应用。但现有顶管隧道普遍直径较小，目前我国最大的顶管隧道也只有4.66米，因此可以考虑对现有全断面顶管隧道技术进行改进，以适用于大断面、超大断面隧道和异形断面隧道的建设。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种环形顶管施工方法，可大大突破现有的隧道尺寸水平，适用于各类断面形状隧道。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0006]一种环形顶管施工方法，该方法采用环形顶管机进行施工，包括以下步骤:
[0007]I)建造工作井、接收井和围护墙，施作洞门结构和后靠墙，并对洞门进行加固止水处理；
[0008]2)在地面设置相应的主顶油泵、泥水分离系统、控制室、吊车和堆放场地；
[0009]3)在工作井内安装导轨，吊装环形顶管机、顶铁、千斤顶、顶管管节和后靠背；
[0010]4)在环形顶管机出发前，对内侧壳体所围区域内的土体进行加固；
[0011]5)环形顶管机破除工作井围护墙，完成出发操作，开挖土体；
[0012]6)顶管管节从地面吊装至工作井内，并与环形顶管机连接；
[0013]7)环形顶管机施工过程中，通过注浆管路注入触变泥浆，同时通过进排泥管路出渣；
[0014]8)环形顶管机完成到达操作，到达接收井后，开挖顶管管节内部土体，隧道一次衬砌完成。
[0015]所述顶管管节内外表面均设有与注浆管路连接的注浆孔。
[0016]所述顶管管节内设置有若干用以安放进排泥管路、泥浆管路和控制电缆的纵向中空通道，待施工完成后压注混凝土进行填充。
[0017]该方法还包括:
[0018]采用中继装置完成长距离的掘进。
[0019]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0020](I)开挖面稳定。环形顶管工法只采用环形顶管机开挖环形区域内的土体，顶管管节内部土体可用常规方法开挖，这样就大大减小了开挖面的范围，保证了开挖面的稳定。
[0021](2)适应性好。环形顶管工法创新地将全断面开挖转变为部分断面开挖，保证了地层的稳定性，解决了现有顶管尺寸小、适用面窄的缺点，可用于建造大断面、超大断面隧道。
[0022](3)断面形状多样化。通过改变环形顶管机壳体的形状和小刀盘的布置，环形顶管工法理论上可用于任意断面形状隧道的建设，适用面宽广。
[0023](4)施工速度快。采用环形顶管工法，可将全断面开挖转化为部分断面开挖，环形顶管机小型刀盘系统、顶进设备等易于控制，工期较短，尤其适用于软土地区大断面、浅覆土地下通道的施工
【附图说明】
[0024]图1为本发明所采用的环形顶管机示意图；
[0025]图2为本发明环形顶管施工方法示意图；
[0026]图3为隧道内部土体开挖示意图。
[0027]图中:1-外层壳体，2-内层壳体，3-刀盘，4-顶管管节，5-中空通道，6_注浆孔，7-工作井，8-接收井，9-围护墙，10-洞门结构，11-后靠墙，12-导轨，13-顶铁，14-千斤顶，15-后靠背ο
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，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例。
[0029]本发明实施例提供一种环形顶管隧道施工方法，该方法采用环形顶管机进行施工。环形顶管机的示意图如图1所示，包括外层壳体I和外层壳体2，外层壳体I和内层壳体2构成环形区域，该环形区域内分布有可拆卸拼装的同平面或交错的刀盘3，实现对土体的切削。在环形顶管机头内，还设有相应的泥水输送系统，将刀盘3切削形成的土渣通过排泥管路外运，并通过进泥管路补充刀盘3掘进所需的净化后的浆液。
[0030]顶管管节4中设置有若干纵向中空管道5，作为环形顶管机进排泥管路、泥浆管和控制电缆的安放通道。在顶管管节4、外层壳体I和内层壳体2与土接触的表面还有注浆孔6，通过同步注入触变泥浆减小推进时与土体的摩擦。
[0031]如图2和图3所示，本实施例中，环形顶管隧道施工方法的步骤如下:
[0032]I)建造工作井7、接收井8和围护墙9，施作洞门结构10和后靠墙11，并对洞门进行加固止水处理；
[0033]2)安装导轨12，吊装环形顶管机、顶铁13、千斤顶14、顶管管节4和后靠背15 ;
[0034]3)在地面设置有相应的主顶油泵、泥水分离系统、控制室、吊车和堆放场地，同现有的盾构隧道或顶管隧道技术；
[0035]4)在环形顶管机出发前，对内侧壳体2所围区域内的土体进行加固，加强与围护墙9的联系；
[0036]5)环形顶管机的刀盘3破除工作井7的围护墙9，完成出发操作，开挖土层；
[0037]6)顶管管节4从地面吊装至工作井7内，并与环形顶管机连接，进排泥管路、注浆管路和控制电缆安放在中空通道5内；
[0038]7)环形顶管机施工过程中，触变泥浆通过注浆孔6注入环形顶管机壳体1、2和顶管管节4与土体间的缝隙，同时通过进排泥管路出渣；
[0039]8)环形顶管机完成到达操作，到达接收井8，开挖顶管管节4内部的土体，向纵向中空管道5内压注混凝土进行填充，隧道一次衬砌完成，视情况施作二次衬砌，如图3所示。
[0040]9)对于长距离推进，采用中继装置来完成。
[0041]本发明在发挥顶管法优势的同时，创新地利用环形顶管机解决了顶管工程直径普遍较小的缺点，突破了顶管多用于地下水、气、电、通信等管道的局限。在城市交通繁忙地段施工中短距离通道或无法使用盾构的现场，实用性与经济性较高。
【主权项】
1.一种环形顶管施工方法，其特征在于，该方法采用环形顶管机进行施工，包括以下步骤: 1)建造工作井、接收井和围护墙，施作洞门结构和后靠墙，并对洞门进行加固止水处理； 2)在地面设置相应的主顶油泵、泥水分离系统、控制室、吊车和堆放场地； 3)在工作井内安装导轨，吊装环形顶管机、顶铁、千斤顶、顶管管节和后靠背； 4)在环形顶管机出发前，对内侧壳体所围区域内的土体进行加固； 5)环形顶管机破除工作井围护墙，完成出发操作，开挖土体； 6)顶管管节从地面吊装至工作井内，并与环形顶管机连接； 7)环形顶管机施工过程中，通过注浆管路注入触变泥浆，同时通过进排泥管路出渣； 8)环形顶管机完成到达操作，到达接收井后，开挖顶管管节内部土体，隧道一次衬砌完成。
2.根据权利要求1所述的一种环形顶管施工方法，其特征在于，所述顶管管节内外表面均设有与注浆管路连接的注浆孔。
3.根据权利要求1或2所述的一种环形顶管施工方法，其特征在于，所述顶管管节内设置有若干用以安放进排泥管路、泥浆管路和控制电缆的纵向中空通道，待施工完成后压注混凝土进行填充。
4.根据权利要求1或2所述的一种环形顶管施工方法，其特征在于，该方法还包括: 采用中继装置完成长距离的掘进。
【专利摘要】本发明涉及一种环形顶管施工方法，包括：建造工作井、接收井和围护墙，施作洞门结构和后靠墙，并对洞门进行加固止水处理；在地面设置相应的主顶油泵、泥水分离系统、控制室、吊车和堆放场；在工作井内安装导轨，吊装环形顶管机、顶铁、千斤顶、顶管管节和后靠背；在环形顶管机出发前，对内侧壳体所围区域内的土体进行加固；环形顶管机破除工作井围护墙；顶管管节从地面吊装至工作井内，与环形顶管机连接；通过注浆管路注入触变泥浆，同时通过进排泥管路出渣；环形顶管机完成到达操作，到达接收井后，开挖顶管管节内部土体。与现有技术相比，本发明可用于大断面、超大断面隧道以及软土地区浅覆土地下通道的建设，并适用于任意断面形状隧道。
【IPC分类】E21D9-10, E21D11-10, E21D9-12
【公开号】CN104695971
【申请号】CN201510006734
【发明人】白云, 陈昂, 李乔松
【申请人】同济大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年1月7日