一种顶管工具及其顶进方法技术

本发明专利技术公开了一种顶管工具，用于入海顶管施工，包括依次连接的前筒、中筒和后筒，所述前筒内设有用于切割泥土的网格刀盘，所述中筒的两端均设有可开合的冲水闸门，所述冲水闸门可冲洗网格刀盘，所述后筒包括内筒和外筒，所述内筒和外筒的一端均与中筒连接，另一端可与外部顶管连接。本发明专利技术还公开了顶进方法，可以实现控制顶进程序灵活，顶进机械成本较低，可以有效避免因自身浮力原因导致顶进工具和顶管节向上弯曲破损的情况。本顶进工具和顶进方法在复杂地质区域施工经济效益好，适合无接收井的条件下直通大海进行顶管施工。

【技术实现步骤摘要】
一种顶管工具及其顶进方法
本专利技术涉及地下工程施工
，尤其涉及一种顶管工具及其顶进方法。
技术介绍
在海岸边复杂地质条件大直径顶管且无接收井的条件下顶进入海的施工中，根据勘察报告，顶管将主要在地层④层--粘土中穿越，该地层为当地常见湛江粘土，勘探未揭穿。该层呈灰色或灰黄色，整体可塑，局部包裹硬塑状泥团。粘度非常高，快剪指标粘聚力C值平均为47.8kPa，三轴(CU)指标粘聚力C值平均为62kPa。在顶进过程中容易形成很大侧摩阻力，而且容易造成掘进机械“抱死”，给掘进机械的选择和工艺设计带来很大困难。而且在无接收井情况下，工具头及管节入海后，水面至管顶深度达6m以上，工具头及露在水中的管节受到海水作用产生的浮力高达150t，自重难以抵消全部浮力。因浮力大于工具头与管节自重之和，如管内压载量不够、管节压载物过轻、压载长度过短以及工具头管节内压载不均，都有可能使工具头产生上浮，向上弯矩可能导致顶管弯曲并可能严重破损，从而导致透水事故。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种顶管工具及其顶进方法，该工具推灵活，不易被泥土抱死，可灵活控制顶进程序，机械成本较低，在复杂地质区域施工经济效益好，该推进方法有效避免因自身浮力而导致顶管弯曲并可能严重破损的情况。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：一种顶管工具，用于入海顶管施工，包括依次连接的前筒、中筒和后筒，所述前筒内设有用于切割泥土的网格刀盘，所述中筒的两端均设有可开合的冲水闸门，所述冲水闸门可冲洗网格刀盘，所述后筒包括内筒和外筒，所述内筒和外筒的一端均与中筒连接，另一端可与外部顶管连接。作为上述技术方案的改进，所述冲水闸门设有用于冲洗网格刀盘的冲水管，所述冲水闸门还设有用于抽出前筒内泥水的抽水管。作为上述技术方案的改进，所述前筒工作端的壁筒上设有刀头，所述前筒外还套装有强化筒，所述强化筒的工作端设有辅助刀。作为上述技术方案的改进，所述强化筒和后筒的外径一致，且均大于中筒的外径。作为上述技术方案的改进，所述网格刀盘上设有便于吊装的吊孔。一种顶管工具顶进方法，该方法包括：步骤1、在预设竖井中，利用顶管机顶进顶管工具，并排出泥水，直至顶管工具完全没入海域的泥土中；步骤2、在后筒的后端焊接需要顶进的顶管，关闭两个冲水闸门，在内筒位于靠近顶管的一端安装连通内外筒之间夹层的阀门，在内筒下部位于靠近顶管的一端安装连通内外筒之间夹层的阀门，如果阀门有水流出说明外筒泄露，在切断内筒时，同时对发现的漏水焊缝进行修补，如果阀门没有水流出说明外筒不泄露，则将内筒直接完全切断；步骤3、在后筒和顶管之间焊接加载板使后筒与冲水闸门形成加载仓，内筒的切痕位于加载仓内，根据实际情况计算后往加载仓内注入可以抵消顶管工具重量的水；步骤4、利用顶管机推动顶管将顶进工具顶进，不断接入新的顶管，直至顶进工具被顶进到达预设位置，在最后一节顶管末端焊接钢闷板；步骤5、开挖并清理顶管工具周围的土层，操作员在位于加载仓的位置对外筒进行水下切割，直至将顶管工具头从顶管上切下；步骤6、在加载板和/或钢闷板上开设有两个注水孔，待顶管内外水压平衡后，对加载板和钢闷板进行割除，完成顶进工作。作为上述技术方案的改进，在步骤1具体为：步骤1.1、在海边开挖工作竖井，在竖井靠近设定作业方向的一侧设立工作口；步骤1.2、在对应工作口位置安装顶管机，在顶管机输出端安装顶管工具，开启两个冲水闸门；步骤1.3、操作人员通过冲水管不断冲击刀盘上的泥土，抽水管排出前筒内的泥水，顶管机按预设速度顶进，直至顶管工具完全没入海域的泥土中。作为上述技术方案的改进，所述步骤5中，开挖并清理顶管工具周围的土层后，还需要用高压水泵将工具头周围冲洗干净，并清理顶管工具下方的泥土，使顶进工具离泥面有至少1m以上的高度，确保作业空间。作为上述技术方案的改进，所述步骤6具体为：步骤6.1、在加载板上开设注水孔，待顶管内与海测水压平衡后，切除加载板；步骤6.2、在钢闷板上开设注水孔，待顶管内与竖井内水压平衡后，切除钢闷板。本专利技术的有益效果有：本专利技术设计的顶进工具采用分段式的结构设计，在前筒内设计有网格刀盘，同时还涉及有冲水闸门，利用冲水闸门进行冲洗顶进时网格刀盘内的泥土，减少了顶进工具与泥土之间的摩擦，使其可以轻松推进；利用网格刀盘，可以有效切割泥土，便于冲水闸门冲泥方式推进，操作简单方便，冲水闸门可开合的设计可以避免在遇到前方土体突然塌方或海水开始倒灌时，可进行机械关闭，保证人员和设备及时撤离；本专利技术公开的顶进方法，可以实现控制顶进程序灵活，顶进机械成本较低，可以有效避免因自身浮力原因导致顶进工具和顶管节向上弯曲破损的情况。本顶进工具和顶进方法在复杂地质区域施工经济效益好，适合无接收井的条件下直通大海进行顶管施工。附图说明下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步说明，其中：图1是本专利技术实施例的剖视图；图2是图1中沿A-A的剖面视图；图3是本专利技术实施例的左视图；图4是本专利技术实施例的右视图。具体实施方式参见图1至图4，本专利技术的一种顶管工具，用于入海顶管施工，包括依次连接的前筒1、中筒2和后筒3，所述前筒1内设有用于切割泥土的网格刀盘12，采用网格刀盘12的设计，可以有效解决过大土块黏住顶管工具的问题，也方便操作人员取出泥块。所述网格刀盘12上设有便于吊装的吊孔，便于倾斜起吊顶管工具，减小起吊压力，保证起吊安全系数。所述前筒1工作端的壁筒上设有刀头11，所述前筒1外还套装有强化筒13，所述强化筒13的工作端设有辅助刀。所述强化筒13和后筒32的外径一致，且均大于中筒2的外径，减少了在顶进过程中外部泥土对顶进工具的吸附力，方便顶管工具的推进。所述中筒2的两端均设有可开合的冲水闸门21，所述冲水闸门21可冲洗网格刀盘12以及网格刀盘12内的泥土，所述冲水闸门21设有用于冲洗网格刀盘12的冲水管，减少网格刀盘12与泥土的粘附力，方便顶管工具的推进，同时还可以将泥块泥水化，方便清除；所述冲水闸门21还设有用于抽出前筒1内泥水的抽水管，抽水管可以将泥水抽出，实现顶管工具的持续顶进。所述后筒3包括内筒31和外筒32，所述内筒31和外筒32的一端均与中筒2连接，另一端可与外部顶管连接。后筒3采用内外筒的设计，方便后期在切除顶管工具时，内部的操作人员的安全。本顶管工具结构简单，操作方便，顶进过程方便安全，可以循环使用。本专利技术还公开了一种顶管工具顶进方法，该方法采用上述的一种顶管工具，该方法包括：步骤1、在预设竖井中，利用顶管机顶进顶管工具，并排出泥水，直至顶管工具完全没入海域的泥土中；步骤2、在后筒3的后端焊接需要顶进的顶管，关闭两个冲水闸门21，在内筒31位于靠近顶管的一端安装连通内外筒之间夹层的阀门，在内筒31下部位于靠近顶管的一端安装连通内外筒之间夹层的阀门，如果阀门有水流出说明外筒32泄露，此时切割内筒31，同时对发现的漏水焊缝进行修补；如果阀门没有水流出说明外筒32不泄露，则将内筒31直接完全切断，采用闭水试验保证后期的施工安全；步骤3、在后筒3和顶管之间焊接加载板使后筒与冲水闸门21形成加载仓，内筒31的切痕位于加载仓内，根据实际情况计算后往加载仓内注入合适的水，其中，加水量和工具头离海面的深度，以及顶管的重量和管径有关；加水用于加载顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种顶管工具，用于入海顶管施工，其特征在于：包括依次连接的前筒(1)、中筒(2)和后筒(3)，所述前筒(1)内设有用于切割泥土的网格刀盘(12)，所述中筒(2)的两端均设有可开合的冲水闸门(21)，所述冲水闸门(21)可冲洗网格刀盘(12)，所述后筒(3)包括内筒(31)和外筒(32)，所述内筒(31)和外筒(32)的一端均与中筒(2)连接，另一端可与外部顶管连接。

【技术特征摘要】
1.一种顶管工具，用于入海顶管施工，其特征在于：包括依次连接的前筒(1)、中筒(2)和后筒(3)，所述前筒(1)内设有用于切割泥土的网格刀盘(12)，所述中筒(2)的两端均设有可开合的冲水闸门(21)，所述冲水闸门(21)可冲洗网格刀盘(12)，所述后筒(3)包括内筒(31)和外筒(32)，所述内筒(31)和外筒(32)的一端均与中筒(2)连接，另一端可与外部顶管连接。2.根据权利要求1所述的一种顶管工具，其特征在于：所述冲水闸门(21)设有用于冲洗网格刀盘(12)的冲水管，所述冲水闸门(21)还设有用于抽出前筒(1)内泥水的抽水管。3.根据权利要求1所述的一种顶管工具，其特征在于：所述前筒(1)工作端的壁筒上设有刀头(11)，所述前筒(1)外还套装有强化筒(13)，所述强化筒(13)的工作端设有辅助刀。4.根据权利要求3所述的一种顶管工具，其特征在于：所述强化筒(13)和外筒(32)的外径一致，且均大于中筒(2)的外径。5.根据权利要求1所述的一种顶管工具，其特征在于：所述网格刀盘(12)上设有便于吊装的吊孔。6.一种顶管工具顶进方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1-5任一所述的一种顶管工具，该方法包括：步骤1、在预设竖井中，利用顶管机顶进顶管工具，并排出泥水，直至顶管工具完全没入海域的泥土中；步骤2、在后筒(3)的后端焊接需要顶进的顶管，关闭两个冲水闸门(21)，在内筒(31)下部位于靠近顶管的一端安装连通内外筒之间夹层的阀门，如果阀门有水流出说明外筒(32)泄露，在切断内筒(31)时，同时对发现的漏水焊缝进行修补，如果阀门没有水流...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢国强，孙建，李远超，刘齐辉，魏贤华，梁晓烨，陈雪芹，王亚飞，段勇，
申请(专利权)人：中国铁建港航局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44