[发明专利]一种组合式顶管系统及施工方法

权利要求书

1.一种组合式顶管系统，其特征在于，包括标准工具管(1)、基脚工具管(2)和转角工具管(3)；沿竖直方向所述基脚工具管(2)和转角工具管(3)之间拼接有至少一个标准工具管(1)；沿水平方向两个所述转角工具管(3)之间拼接有至少一个标准工具管(1)；所述标准工具管(1)、基脚工具管(2)和转角工具管(3)上均设有定位导向装置(4)，所述标准工具管(1)和转角工具管(3)上均设有与定位导向装置(4)相匹配的凹槽(5)，用以实现标准工具管(1)、基脚工具管(2)和转角工具管(3)沿隧道结构面边界轮廓线的拼接定位。

2.根据权利要求1所述的一种组合式顶管系统，其特征在于，所述标准工具管(1)、基脚工具管(2)和转角工具管(3)沿其长度方向的截面为矩形，且所述标准工具管(1)、基脚工具管(2)和转角工具管(3)设有定位导向装置(4)或凹槽(5)的一侧边长均相同，用以实现顶管工具管节沿隧道结构面边界轮廓线的拼接。

3.根据权利要求1所述的一种组合式顶管系统，其特征在于，所述定位导向装置(4)为标准工具管(1)和转角工具管(3)沿其长度方向在与相邻工具管的第一拼接侧的侧壁上设置的至少一个等截面凸起。

4.根据权利要求1所述的一种组合式顶管系统，其特征在于，所述标准工具管(1)的定位导向装置(4)与凹槽(5)分别设置在标准工具管(1)相对的两侧壁上；所述转角工具管(3)的定位导向装置(4)和凹槽(5)分别设置在转角工具管(3)相邻的两侧壁上，用以实现相邻工具管之间的定位拼接。

5.根据权利要求1或3所述的一种组合式顶管系统，其特征在于，所述基脚工具管(2)包括可拆卸连接的基脚管(2.1)和基脚块(2.2)；所述基脚管(2.1)与标准工具管(1)的拼接侧的侧壁沿基脚工具管(2)长度方向设有定位导向装置(4)；所述基脚块(2.2)的顶部设有轨道安装座(2.2.1)，用以实现预制隧道管节的顶推轨道安装。

6.根据权利要求1所述的一种组合式顶管系统，其特征在于，还包括对称工具管(6)；所述对称工具管(6)沿其长度方向的截面与转角工具管(3)沿其长度方向的截面相同；所述对称工具管(6)与相邻标准工具管(1)的拼接侧的侧壁沿对称工具管(6)的长度方向均设有凹槽(5)，用以实现顶管工具管节沿多孔隧道结构面边界轮廓线的拼接。

7.根据权利要求5所述的一种组合式顶管系统，其特征在于，还包括减阻钢板(7)；所述减阻钢板(7)沿隧道结构面外边界轮廓线可拆卸连接在标准工具管(1)、基脚工具管(2)、转角工具管(3)和对称工具管(6)与岩土接触侧，用以减少工具管顶进时的阻力。

8.一种组合式顶管系统施工方法，采用了如权利要求1～7任意一项所述的一种组合式顶管系统，实现矩形隧道的施工，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：根据拟开挖的隧道结构和工具管尺寸，确定隧道结构面边界轮廓线和四种工具管数量及拼接组合方式；

步骤二：对隧道边界部位空间进行分块、分段顶管施工，对工具管逐节顶进，直至隧道贯通；

步骤三：将所有基脚工具管(2)的基脚管(2.1)和基脚块(2.2)分离，在基脚块(2.2)的轨道安装座(2.2.1)上安装全长轨道，在始发井沿轨道顶推预制隧道管节替换基脚块(2.2)上部的工具管，直至所有工具管被顶推至接收井；

步骤四：在所述预制隧道管节的保护下，采用暗挖法逐段开挖洞内的土体，绑扎仰拱或底板钢筋笼，然后对隧道底部进行浇筑，直至隧道贯通。

9.根据权利要求8所述的一种组合式顶管系统施工方法，其特征在于，所述步骤二中顶管施工顺序为沿隧道结构面边界轮廓线从下至上，先两边后中间。

10.根据权利要求8所述的一种组合式顶管系统施工方法，其特征在于，所述步骤四中，预制隧道管节底部预埋有钢筋连接套筒，用以与仰拱或底板钢筋笼连接。