一种卵石层顶管结构及卵石层顶管施工的方法技术

一种卵石层顶管结构，包括工具头和管道，所述工具头通过千斤顶和管道连接，管道上设有注浆孔，通过注浆孔在管道外壁和土体间注入减阻泥浆；其特征在于：所述工具头在沿管道顶进方向上设有外径向工具头中心内收的挤压段。一种卵石层顶管结构，包括工具头和管道，所述工具头通过千斤顶和管道连接，管道上设有注浆孔，通过注浆孔在管道外壁和土体间注入减阻泥浆；其特征在于：所述工具头在沿管道顶进方向上设有外径向工具头中心内收的挤压段。上设有外径向工具头中心内收的挤压段。上设有外径向工具头中心内收的挤压段。

【技术实现步骤摘要】
一种卵石层顶管结构及卵石层顶管施工的方法


[0001]本专利技术属于土木工程施工
，具体涉及一种顶管结构和顶管施工的方法。

技术介绍

[0002]管道在道路下敷设时，经常采用顶管法施工，以减小对路面交通的影响。如果顶管穿越的土层为大粒径、粘粒含量小的卵石层，顶管施工后路面往往会产生较大的沉降。这主要是因为顶管时必须清除影响管道顶进的所有卵石，即便某颗卵石仅有小部分影响顶管，也必须整颗清除，由于“拔出萝卜带出泥”的效应，这些卵石清除后会在管周留下较大的凹坑和空隙。这种凹坑和空隙使得管道上部土体失去支撑，逐渐坍塌，最后造成路面沉降。另外，管道底部的卵石也是凹凸不平，使得整个管道仅仅支承于部分凸出较高的卵石上，进一步使得支点处接触应力很大，造成管道顶进时外壁磨损，影响管道使用年限。
[0003]如果采用机械顶管穿越卵石层，顶管时可进行减阻注浆，对减小地面沉降和管道磨损有一定作用。但如果采用人工顶管穿越卵石层，由于管周缝隙太大，且前端为敞口，进行减阻注浆会大量跑浆，对减小地面沉降和管道磨损几乎没有作用，反而会恶化挖掘作业面环境。
[0004]在现有技术中，中国专利文件CN201910614446.6公开了《一种大直径卵石复杂地质条件下的顶管施工工法》，其中公开了利用破碎和注入泥浆的技术手段解决了夹杂卵石层或漂石的黏土层和砂土层地质条件下的顶进受阻问题。又如中国专利文件CN202010280645.0《砂卵石地质条件下顶管施工方法》，该专利技术专利公开的技术着重于解决砂卵石段顶管的顶力问题。在文献《关于在卵石层中顶管施工的技术分析》（作者：孙伟）一文中，提出利用表面涂蜡和二次破碎技术解决在卵石层顶管施工中顶进困难的问题。在以上文献中，均为机械顶管才能采取的措施，并未涉及人工顶管，同时也并未涉及解决卵石地层顶管施工后地面沉降的问题。
[0005]在文献《竖锚支撑与高压旋喷复合技术在顶管工程中的应用》（作者：邓学铮，杨庆，乐建）一文中，提出利用竖锚+斜撑或钢丝绳或横梁的加固方案解决塌陷对天然气管、电力浅沟、雨水管、供水管等现状管线的影响和破坏。又提出利用，对顶管沿线路基采取高压旋喷加固处理，以提高顶管周围土体的密实度、整体性和强度，并降低砂卵石层的渗透性。该文献记载的技术方案着重于解决在易塌陷松散地层中顶管施工过程中避免塌陷的问题，以及对于已他想施工段抢险施工的问题。这些措施能够减小卵石层顶管后的沉降，但费用昂贵，且施工时会影响路面交通，对于卵石地层顶管施工后的沉降问题并未涉及。
[0006]对于缓解顶管施工后的沉降问题，目前现有技术中也有采取工艺进行部分减小地面沉降的做法。具体的工艺是：在顶管完成后，从管内通过孔洞（也可部分利用减阻注浆孔）向管外注入水泥砂浆填充空隙，利用水泥砂浆凝固后产生的支撑力来减小沉降。但是，此类工艺不能做到在顶管施工过程中随顶随填，必须在顶管完成后才能进行，此时土体已经部分坍塌，路面已经出现沉降，因此此施工工艺的作用效果较小。
[0007]以上引用的文献资料，基于其采用的技术手段和已公开的技术效果可以看出，现
有技术中对于顶管施工过程中减少管道磨损的技术研究还未涉及。

技术实现思路

[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种卵石层顶管结构及施工的方法，可实现人工顶管穿越卵石层时填充管道周边的间隙，减小和预防土体垮塌造成的地面沉降。
[0009]本专利技术的目的主要通过以下技术方案实现：一种卵石层顶管结构，包括工具头和管道，所述工具头通过千斤顶和管道连接，管道上设有注浆孔，通过注浆孔在管道外壁和土体间注入减阻泥浆；其特征在于：所述工具头在沿管道顶进方向上设有外径向工具头中心内收的挤压段。
[0010]优选的，所述挤压段为设置在工具头端头并向工具头中心内收的锥形段。
[0011]优选的，所述挤压段为设置在工具头中部的挤注环，所述挤注环向工具头中心凹陷，所述挤注环上设有若干挤注孔。
[0012]一种卵石层顶管施工的方法，其特征在于，利用上述结构，包括以下步骤：S1、顶进施工过程中，首先在工具头前端挖土，在掌子面土体与工具头前端之间挖出空段；S2、通过千斤顶先顶进工具头，然后整体顶进管道，每次顶进后，通过挤压段向管道与土体空隙之间挤注填充材料；S3、填充材料挤注完成后，继续挖土顶进，顶进时挤压段周边外径向工具头中心内收的外表面对填充材料进行二次挤压，使填充材料进一步密实；S4、通过在工具头末端及管道上预留的注浆孔注入减阻泥浆，并保持压力，减小顶进阻力；S5、重复上述步骤，完成顶管施工。
[0013]优选的，在S2步骤中，所述挤注压力0.2~1.0MPa。
[0014]优选的，在S3步骤中，所述填充材料早期抗压强度为0.05~0.1 MPa，后期抗压强度不小于0.2MPa。
[0015]优选的，在S4步骤中，所述减阻注浆压力为 0.2MPa。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：通过填充材料对管道周围空隙的填充，在管道顶进过程中在管道与卵石间形成有一定支撑强度的柔性隔离，既可减小人工顶管造成的地面沉降，又能保护管道外壁不被卵石磨损，同时还能避免减阻泥浆跑浆。
附图说明
[0017]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。
[0018]在附图中：1、工具头；2、挤注环；3、管道；4、挤注孔；5、千斤顶；6、掌子面土体；7、填充材料；8、减阻泥浆。
[0019]图1为本专利技术的结构示意图。
[0020]图2为本专利技术的实施例2的结构示意图。
[0021]图3为实施例3的横截面剖面示意图。
具体实施方式
[0022]以下将以图式揭露本专利技术的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本专利技术。也就是说，在本专利技术的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
[0023]需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后
……
仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定 姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0024]另外，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0025]本专利技术公开了一种卵石层顶管施工的方法，包括以下步骤：S1、顶进施工过程中，首先在工具头1前端挖土，在掌子面土体6与工具头1前端之间挖出空段。
[0026]S2、通过千斤顶5先顶进工具头1，然本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卵石层顶管结构，包括工具头（1）和管道（3），所述工具头（1）通过千斤顶（5）和管道（3）连接，管道（3）上设有注浆孔，通过注浆孔在管道（3）外壁和土体间注入减阻泥浆（8）；其特征在于：所述工具头（1）在沿管道（3）顶进方向上设有外径向工具头（1）中心内收的挤压段。2.根据权利要求1所述的卵石层顶管结构，其特征在于：所述挤压段为设置在工具头（1）端头并向工具头（1）中心内收的锥形段。3.根据权利要求1所述的卵石层顶管结构，其特征在于：所述挤压段为设置在工具头（1）中部的挤注环（2），所述挤注环（2）向工具头（1）中心凹陷，所述挤注环（2）上设有若干挤注孔（4）。4.一种卵石层顶管施工的方法，其特征在于，利用上述结构，包括以下步骤：S1、顶进施工过程中，首先在工具头（1）前端挖土，在掌子面土体（6）与工具头（1）前端之间挖出空段；S2、通过千斤顶（5）先顶进工具头（...

【专利技术属性】
技术研发人员：王水华，蒋桦，姚梓渝，申航，
申请(专利权)人：中国市政工程西南设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：