[发明专利]基于钢套头工具管的粉砂土地层顶管顶进施工方法

说明书

技术领域

本发明属于地下管道施工技术领域，尤其是涉及一种基于钢套头工具管的粉砂土地层顶管顶进施工方法。

背景技术

顶管法是指隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用的一种暗挖式施工方法。在施工时，通过传力顶铁和导向轨道，用支承于基坑后座上的液压千斤顶将管压入土层中，同时挖除并运走管正面的泥土。当第一节管全部顶入土层后，接着将第二节管接在后面继续顶进，这样将一节节管子顶入，作好接口，建成涵管。工作井一般用于市政工程中的隧道或地铁的施工，也可以用于给水排水工程、油井、矿井工程的施工。市政顶管施工中工作井是顶进操作室，从工作井开始顶进，到接收井出来。接收井是接收顶管机或工具管的场所，与工作井相比，接收井布置比较简单，工作井是顶管施工的顶进工作场所。

粉砂土是岩石经过风化作用后的产物，颗粒介于细砂土和粉土之间，其颗粒组成中以砂粒和粉粒为主，粘性颗粒含量相对较少。粉砂土地层是指土体为粉砂土的地层，该地层中顶管施工难度较大。如对处于沣河老河床川道的西咸国际文化教育园区内科技路污水管道工程进行施工时，所施工管道全长2026m，设计管径D1000mm，管道平均埋深12m，该工程地勘报告显示为耕土(Qpd)、第四系全新系统冲积(Q4al)黄土状土、冲积(Q4al)中砂和中粗砂、第四季上更新统冲积(Q3al)粉质粘土和粗砂、第四系中更新统冲积(Q2al)粉质粘土和粗砂。由于上述工程中顶管管位深度所在砂层为全断面粉砂土地层，含水量较大，成拱性差，因此必须考虑顶进时管顶砂层全部压在管顶上而导致正压力、侧压力引起的摩阻力加大；同时，饱和砂层顶进时极易出现“栽头”和顶线偏移。采用传统的顶管施工模式(即人工手掘式法顶管施工)过程中，遇到大量粉砂层时，易塌方，无法施工，因而需对传统的顶管施工方法进行改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于钢套头工具管的粉砂土地层顶管顶进施工方法，其方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好，能简便、快速完成粉砂土地层顶管顶进施工过程，并且施工过程安全、可靠。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于钢套头工具管的粉砂土地层顶管顶进施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、工作井施工：对用于顶进所施工地下管道的工作井(1)进行施工，所述工作井(1)位于所施工地下管道的后侧，所施工地下管道位于工作井(1)与接收井之间；

所施工地下管道为由多个管道拼装节(6)从前至后拼接而成且其为埋设于粉砂土地层内的拼接式管道，多个所述管道拼装节(6)中位于最前侧的管道拼装节(6)为前端拼装节，多个所述管道拼装节(6)中位于最后侧的管道拼装节(6)为后端拼装节；所述前端拼装节的前端安装有钢套头工具管(2)，所施工地下管道与钢套头工具管(2)呈同轴布设且二者组成待顶进管道；

所述钢套头工具管(2)包括钢套管(2-1)、安装在钢套管(2-1)后端内侧的支撑环(2-2)和固定在支撑环(2-2)上且供所述前端拼装节前部同轴套装的插口(2-3)，所述钢套管(2-1)、支撑环(2-2)和插口(2-3)呈同轴布设，所施工地下管道和钢套管(2-1)均为圆管，所述钢套管(2-1)的外径与所施工地下管道的外径相同，所述插口(2-3)为圆筒状且其外径不大于所施工地下管道的内径，所述支撑环(2-2)与钢套管(2-1)呈垂直布设，所述支撑环(2-2)的后侧壁与钢套管(2-1)的后侧壁相平齐，所述前端拼装节的前侧壁支顶在支撑环(2-2)上；所述钢套管(2-1)的壁厚为0.8cm～1.2cm且其长度为80cm～120cm，所述管道拼装节的长度大于钢套管(2-1)的长度；

步骤二、顶进设备安装：在步骤一中施工完成的工作井(1)的内侧底部安装顶进设备；

所述顶进设备包括沿所施工地下管道的管道设计中心轴线对所述待顶进管道进行顶推的顶推设备(3)、供所述待顶进管道向前移动的导轨(4)、供顶推设备(3)后部支顶的后支顶机构和安装于顶推设备(3)前侧的顶铁(5)，所述导轨(4)位于顶推设备(3)的正下方，所述后支顶机构固定在工作井(1)的后侧井壁(7)上，所述后支顶机构位于顶推设备(3)后侧，所述顶铁(5)位于顶推设备(3)与所述待顶进管道之间；

步骤三、钢套头工具管顶进，过程如下：

步骤301、钢套头工具管吊装就位：将钢套头工具管(2)吊装入工作井(1)内的导轨(4)上，并使钢套头工具管(2)沿所施工地下管道的管道设计中心轴线布设；