[发明专利]超长距离硬岩顶管施工方法

说明书

本发明提供了一种超长距离硬岩顶管施工方法，包括：首先开挖工作井并安装顶管施工设备，然后进行顶管机的始发，在主机进行始发洞内前需安装首节管并连接防偏转装置，并通过预埋件将后续安装的13节管节连成整体，以防止主机进入洞内时产生“栽头”和旋转现象。之后将其他管节或者中继间依次顶入隧洞中。顶进过程中，实时监测顶力、机头反力换算管节的单位长度摩阻力及获取顶管机顶力，通过分别对比实测单位长度摩阻力、顶管机顶力与单位长度摩阻力阈值和中继间启用阈值，及时对管节底部沉渣进行清理和启用中继间。其中，第一个中继间为实体中继间，后续中继间可为虚拟中继间，在顶力不足时再启用，节约成本同时能够减轻后续拆除的工作量。

技术领域

本发明涉及隧道挖掘施工技术领域，具体涉及一种超长距离硬岩顶管施工方法。

背景技术

国内目前直径3m以下的长距离水工隧洞建设大多采用明挖法、传统钻爆法或者悬臂掘进机法。传统施工方法存在征地移民问题突出，对周边环境干扰大、工期长、安全风险高等问题。为解决这些技术问题，可以采用顶管施工的方式建设长距离隧洞，顶管施工是借助于主顶和中继间油缸等的推力，把掘进中的顶管机及其随后的管节，按设计要求从一定深度的工作井开始顶到预设的工作井或位置，再把顶管机取出的一种建设地下管道的施工方法。

一般盾构施工中，主机进入洞内时往往会产生“栽头”和旋转现象，且现有的长距离顶管施工主要用于软土层隧洞建设，并没有用于超长距离的硬岩的隧洞建设，但硬岩的施工环境相比于软土层更为复杂，在施工过程中经常会出现管节底部沉渣过多或顶力不足的情况。因此，如何确定顶管施工过程中出现的状况，从而选择合适的处理方式进行处理是硬岩顶管施工中急需解决的问题。

此外，在长距离顶管工程中，由于地质条件复杂，需要合理布置中继间以应对极端地质条件下顶力不足的问题，同时为保障管节受力安全可控，预防管节开裂等，需要将管节受力控制在一定范围内，保证主顶和中继间顶力不超过管节受力限值，在主顶顶力超过一定限值后应启用中继间以降低管节受到的顶力。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种超长距离硬岩顶管施工方法，可以确定顶进过程中出现的状况，并选择合适的处理方式进行处理。

具体技术方案如下：

一种超长距离硬岩顶管施工方法，在第一种可实现方式中，包括：

建设工作井，并安装相应的顶管施工设备；

根据管节上注浆孔的分布位置和顶管机的最大顶力，分别确定管节的单位长度摩阻力阈值和中继间启用阈值；

通过顶管施工设备进行顶进施工，实时监测顶管机顶力和顶进距离范围内管节的单位长度摩阻力，当单位长度摩阻力超过预设的单位长度摩阻力阈值时对管节底部的沉渣进行清理，当顶管机顶力超过预设的中继间启用阈值时启用相应的中继间，直至隧洞贯通

结合第一种可实现方式，在第二种可实现方式中，顶管机的主机在进入始发洞前安装管节和防偏转装置。

结合第一种可实现方式，在第三种可实现方式中，所述确定管节的单位长度摩阻力阈值包括：

获取顶进施工的施工参数和接触角度阈值；

根据施工参数和接触角度阈值计算管节的单位长度摩阻力阈值。

结合第一种可实现方式，在第四种可实现方式中，采用以下方法监测所述管节的单位长度摩阻力：

监测顶管机的顶力和机头阻力；

通过顶力和机头阻力确定管节的实测摩阻力；

根据实测摩阻力生成摩阻力曲线；

对摩阻力曲线分段进行曲线拟合，确定顶进距离范围内管节的单位长度摩阻力。