[发明专利]用于管排管幕施工的控制出土量的顶进管排及其顶进方法

说明书

本发明涉及地下空间施工技术领域，公开了一种用于管排管幕施工的控制出土量的顶进管排及其顶进方法。本发明为至少3根钢管并列排布组成的管排施工单元，管排施工单元包括出土钢管和非出土钢管，出土钢管和非出土钢管相间排布，相邻出土钢管与非出土钢管之间通过连接构件连接；出土钢管内部设置有螺旋钻杆，前端侧壁上设置有吃土口；非出土钢管前端管口处密封设置有斜向分土构件。本发明可有效减小钻进对地层的扰动，避免地层沉降，施工周期短、效率高。

技术领域

本发明涉及地下空间施工技术领域，特别是涉及一种用于管排管幕施工的控制出土量的顶进管排及其顶进方法。

背景技术

管棚和管幕是当前我国隧道地下空间建设常用的两种超前支护方式，随着技术的进步与行业需求，两种超前支护的施工方法逐步从单管施工向双管至多管施工趋势发展。

无论是单管还是多管顶进，两种方法均涉及到钢管顶进、螺旋出土、回拔钻杆等工序，即均会使用钻杆。但是钻杆在使用过程中，会造成一定程度的地层扰动，大大增加土层的沉降风险。同时由于工程设计需求和现场施工条件不同，施工单位往往需要配备各种型号的钻杆以满足不同施工需求。据施工统计，施工过程回拔钻杆所需时间较长，施工周期较长，而且经常由于地层或施工人员操作不当等原因，发生钻杆丢在孔内无法撤回的现象，以上各种因素在一定程度上增加了施工成本和施工工期。

另外，在管排同时顶进的过程中，多钻杆的同时使用，会大大提高管排的顶进力，同时也提高了对设备的使用要求。

发明内容

本发明提供一种可有效减小钻进对地层的扰动，避免土层沉降，施工周期短、效率高的用于管排管幕施工的控制出土量的顶进管排及其顶进方法。

解决的技术问题是：敏感软弱地层沉降控制严格，且现有的管排顶进方法中钻具回拔费时费力，施工周期长。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明用于管排管幕施工的控制出土量的顶进管排，为至少3根钢管并列排布组成的管排结构，管排包括出土钢管和非出土钢管，出土钢管和非出土钢管相间排布，相邻出土钢管与非出土钢管之间通过连接构件连接；出土钢管内部设置有螺旋钻杆，前端侧壁上设置有吃土口；非出土钢管前端管口处密封设置有斜向分土构件。

本发明用于管排管幕施工的控制出土量的顶进管排，进一步的，所述出土钢管的前端管口为斜形管口，斜形管口的轴向长度为出土钢管外径的1-1.5倍。

本发明用于管排管幕施工的控制出土量的顶进管排，进一步的，所述斜形管口的尖端内部设置有纠偏构件，纠偏构件包括转向选择面和持续纠偏面，转向选择面位于斜形管口的一侧，且朝向出土钢管中心轴线方向设置，转向选择面沿出土钢管的顶进方向、向远离出土钢管的中心轴线方向倾斜设置；转向选择面的外侧面为持续纠偏面。

本发明用于管排管幕施工的控制出土量的顶进管排，进一步的，所述吃土口为方形通孔，设置在出土钢管斜形管口一侧或两侧的侧壁上，吃土口的边长为出土钢管外径的0.4-0.6倍，吃土口的几何中心与斜形管口边沿的最小轴向距离不超过出土钢管外径的0.15倍。

本发明用于管排管幕施工的控制出土量的顶进管排，进一步的，所述吃土口一侧的出土钢管侧壁上还设置有挡土板，挡土板与吃土口沿出土钢管的轴向间隔并列排布，且挡土板位于吃土口远离斜形管口一侧，挡土板后端与出土钢管的外侧壁焊接固定，前端倾斜向前延伸，延伸距离不超过相邻钢管管壁最小间距的1/3。

本发明用于管排管幕施工的控制出土量的顶进管排，进一步的，所述吃土口的几何中心与挡土板后端的距离为出土钢管外径的0.25-0.3倍。

本发明用于管排管幕施工的控制出土量的顶进管排，进一步的，所述斜向分土构件为底面周长与非出土钢管外径一致的圆锥体，圆锥体的底部边沿与非出土钢管的管口端面密封焊接固定。