螺旋出土顶管管幕施工方法及设备技术

一种螺旋出土顶管管幕施工方法及设备，所述方法是，步骤1、基坑及场地准备；步骤2、安装及调试螺旋出土顶管管幕施工设备和电焊机；步骤3、安装普通钻头、导向头、端头、纠偏油缸、首节螺旋钻杆、首节外套筒和首节管幕钢管到螺旋出土顶管钻机上；步骤4、调整入孔角度；步骤5、钻进和顶进；步骤6、接尺；步骤7、循环钻进、顶进和接尺；步骤8、在接收基坑处拆卸掉普通钻头、导向头、端头和纠偏油缸；步骤9、循环拆杆；步骤10、将螺旋出土顶管钻机移位到第二个孔位，并重复步骤3至步骤10；步骤11、依次类推，完成其它所有的孔位处的管幕钢管的施工。本发明专利技术采用了螺旋出土与油缸顶进相结合的方法，对地层的扰动小，施工精度高。

【技术实现步骤摘要】
螺旋出土顶管管幕施工方法及设备
本专利技术涉及一种应用在隧道超前支护施工中的管幕施工方法，以及在这种管幕施工方法中用到的管幕施工设备。
技术介绍
在隧道施工领域，多用管棚、管幕、水平旋喷等方法在隧道开挖之前对地层进行超前支护。所述管幕法是利用较大直径的钢管在地下预先密排形成一帷幕、从而建造大断面地下空间的施工技术，是一种新型的地下暗挖技术。管幕法的原理是以单根钢管铺设为基础，各钢管间依靠锁扣相连，并在锁扣处注入止水剂，形成密封的止水帷幕。目前，管幕施工主要有挤扩拉管法、夯管法，但这两种方法均具有地层扰动大、施工精度低的缺点，此外也有用泥水平衡顶管法，但这种方法相对造价高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种螺旋出土顶管管幕施工方法及设备，要解决传统的管幕施工方法地层扰动大、施工精度低的技术问题，以及传统的管幕施工方法泥浆污染严重、施工造价高的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:第一种螺旋出土顶管管幕施工方法，其特征在于施工步骤如下:步骤1、基坑及场地准备；步骤2、安装及调试螺旋出土顶管管幕施工设备和电焊机，所述螺旋出土顶管管幕施工设备由机架、钻机、钻具和后顶背组成，其中钻具连接在钻机上，钻机设置在机架上，同时钻机的尾端顶在后顶背的前端面上，安装及调试螺旋出土顶管管幕施工设备时，需要将钻机移位到第一个孔位；所述钻具为螺旋钻具，由螺旋钻杆、连接在螺旋钻杆头部的普通钻头、套在螺旋钻杆上的外套筒、套在外套筒头部的导向头、套在导向头后方的外套筒上的端头、以及连接在导向头与端头之间的纠偏油缸组成，所述导向头的头部设有将砂土屑导入至外套筒与螺旋钻杆之间的螺旋空间中去的排放斗，导向头的尾部设有与端头相配合的缺口，所述端头的头部通过缺口插在导向头的尾部，端头的尾部插在管幕钢管中，所述纠偏油缸沿外套筒的径向均布有四个，并且纠偏油缸一端与导向头连接、另一端与端头连接；所述钻机为螺旋出土顶管钻机，包括有底盘、顶推盘、动力头、顶推油缸、顶推油缸支架和调整油缸，所述顶推盘上设有与螺旋钻杆相对应的通孔、与外套筒相对应的法兰盘、以及与管幕钢管相对应的钢管适配器，并且顶推盘通过设置在底盘上的导轨滑动连接在底盘上，所述动力头通过调整油缸连接在顶推盘的背面，并且动力头的输出端与顶推盘上的通孔相对应，所述顶推油缸支架设置在顶推盘后方的底盘上，所述顶推油缸连接在顶推盘与顶推油缸支架之间；步骤3、安装普通钻头、导向头、端头、纠偏油缸、首节螺旋钻杆、首节外套筒和首节管幕钢管到螺旋出土顶管钻机上；步骤4、调整入孔角度，即按设计入孔角度调整好螺旋出土顶管钻机、螺旋钻具和首节管幕钢管的姿态；步骤5、钻进和顶进，即启动螺旋出土顶管钻机，螺旋出土顶管钻机带动螺旋钻具钻进，同时匀速顶进首节管幕钢管，在这个过程中，操作人员要注意观察液压系统压力及出土情况，还要进行角度测量，当发现角度偏差时，要及时采用导向头、端头和纠偏油缸纠偏；步骤6、接尺，即首节管幕钢管被顶入后，螺旋出土顶管钻机停转并停止顶进首节管幕钢管，拆开螺旋钻杆与动力头的联接、外套筒与顶推盘的联接、以及首节管幕钢管与顶推盘的联接，然后用吊车将套在一起的一节新的螺旋钻杆、一节新的外套筒和一节新的管幕钢管吊到位，按操作顺序，将新的螺旋钻杆的首端与已钻进岩土层中的螺旋钻杆联接，将新的螺旋钻杆的尾端与动力头联接，将新的外套筒的首端与已钻进岩土层中的外套筒联接，将新的外套筒的尾端与顶推盘联接，然后使新的管幕钢管的首端顶住首节管幕钢管，使顶推盘顶住新的管幕钢管的尾端，并调整首节管幕钢管与新的管幕钢管的接口位置，保证良好的同轴度，然后再启动电焊机进行接口焊接，将首节管幕钢管与新的管幕钢管焊接到一起；步骤7、循环钻进、顶进和接尺，直至达到管幕设计长度后，停止钻进、顶进和接尺；步骤8、在接收基坑处拆卸掉普通钻头、导向头、端头和纠偏油缸；步骤9、循环拆杆，即在顶进基坑处，将螺旋钻杆及外套筒一节一节的从岩土层中取出、拆除并用吊车吊走；步骤10、将螺旋出土顶管钻机移位到第二个孔位，并重复步骤3至步骤10，完成第二个孔位处的管幕钢管的施工；步骤11、依次类推，完成其它所有的孔位处的管幕钢管的施工。所述底盘上沿导轨方向间隔设置有定位销孔，所述顶推油缸支架通过插在定位销孔中的插销可拆卸固定连接在底盘上，所述步骤5中，启动螺旋出土顶管钻机，螺旋钻具旋转钻进，同时顶推油缸顶进、慢慢匀速顶入首节管幕钢管，顶推油缸一个行程结束后，拔出销轴，顶推油缸回收，顶推油缸支架向底盘的头部移动，然后换一个定位销孔并插上销轴，然后继续顶入首节管幕钢管，若干个循环后，首节管幕钢管顶进到位。所述步骤6中，拆开螺旋钻杆与动力头的联接、外套筒与顶推盘的联接、以及首节管幕钢管与顶推盘的联接后，用后卷扬机将顶推盘、动力头、顶推油缸、顶推油缸支架和调整油缸回拖到底盘的尾部，然后再用吊车将套在一起的一节新的螺旋钻杆、一节新的外套筒和一节新的管幕钢管吊到位；所述步骤9中，先用后卷扬机回拖顶推盘、动力头、顶推油缸、顶推油缸支架和调整油缸到底盘的尾部，退出一节螺旋钻杆及一节外套筒，然后拆除并用吊车吊走，然后用前卷扬机拖顶推盘、动力头、顶推油缸、顶推油缸支架和调整油缸到底盘的头部，然后将动力头与还插在岩土层中的螺旋钻杆联接，将顶推盘与还插在岩土层中的外套筒联接，然后再次用后卷扬机回拖顶推盘、动力头、顶推油缸、顶推油缸支架和调整油缸到底盘的尾部，再退出一节螺旋钻杆及一节外套筒，然后再拆除并用吊车吊走，依次类推，直至完成所有的螺旋钻杆及外套筒的拆杆工作。第一种螺旋出土顶管管幕施工设备，由机架、钻机、钻具和后顶背组成，其中钻具连接在钻机上，钻机设置在机架上，同时钻机的尾端顶在后顶背的前端面上，其特征在于:所述钻具为螺旋钻具，由螺旋钻杆、连接在螺旋钻杆头部的普通钻头、套在螺旋钻杆上的外套筒、套在外套筒头部的导向头、套在导向头后方的外套筒上的端头、以及连接在导向头与端头之间的纠偏油缸组成，所述导向头的头部设有将砂土屑导入至外套筒与螺旋钻杆之间的螺旋空间中去的排放斗，导向头的尾部设有与端头相配合的缺口，所述端头的头部通过缺口插在导向头的尾部，端头的尾部插在管幕钢管中，所述纠偏油缸沿外套筒的径向均布有四个，并且纠偏油缸一端与导向头连接、另一端与端头连接；所述钻机为螺旋出土顶管钻机，包括有底盘、顶推盘、动力头、顶推油缸、顶推油缸支架和调整油缸，所述顶推盘上设有与螺旋钻杆相对应的通孔、与外套筒相对应的法兰盘、以及与管幕钢管相对应的钢管适配器，并且顶推盘通过设置在底盘上的导轨滑动连接在底盘上，所述动力头通过调整油缸连接在顶推盘的背面，并且动力头的输出端与顶推盘上的通孔相对应，所述顶推油缸支架设置在顶推盘后方的底盘上，所述顶推油缸连接在顶推盘与顶推油缸支架之间。所述底盘上沿导轨方向间隔设置有定位销孔，所述顶推油缸支架通过插在定位销孔中的插销可拆卸固定连接在底盘上。第二种螺旋出土顶管管幕施工方法，其特征在于施工步骤如下:步骤1、基坑及场地准备；步骤2、安装及调试螺旋出土顶管管幕施工设备和电焊机，所述螺旋出土顶管管幕施工设备由机架、钻机、钻具和后顶背组成，其中钻具连接在钻机上，钻机设置在机架上，同时钻机的尾端顶在后顶背的前端面上，安装及调试螺旋出土顶管管幕施工设备时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺旋出土顶管管幕施工方法，其特征在于施工步骤如下：步骤1、基坑及场地准备；步骤2、安装及调试螺旋出土顶管管幕施工设备和电焊机，所述螺旋出土顶管管幕施工设备由机架、钻机、钻具和后顶背组成，其中钻具连接在钻机上，钻机设置在机架上，同时钻机的尾端顶在后顶背的前端面上，安装及调试螺旋出土顶管管幕施工设备时，需要将钻机移位到第一个孔位；所述钻具为螺旋钻具，由螺旋钻杆（1）、连接在螺旋钻杆头部的普通钻头（2）、套在螺旋钻杆（1）上的外套筒（3）、套在外套筒（3）头部的导向头（4）、套在导向头（4）后方的外套筒（3）上的端头（5）、以及连接在导向头（4）与端头（5）之间的纠偏油缸（6）组成，所述导向头（4）的头部设有将砂土屑导入至外套筒（3）与螺旋钻杆（1）之间的螺旋空间（17）中去的排放斗（4.1），导向头（4）的尾部设有与端头（5）相配合的缺口（4.2），所述端头（5）的头部通过缺口（4.2）插在导向头（4）的尾部，端头（5）的尾部插在管幕钢管（7）中，所述纠偏油缸（6）沿外套筒（3）的径向均布有四个，并且纠偏油缸（6）一端与导向头（4）连接、另一端与端头（5）连接；所述钻机为螺旋出土顶管钻机，包括有底盘（8）、顶推盘（9）、动力头（10）、顶推油缸（11）、顶推油缸支架（12）和调整油缸（13），所述顶推盘（9）上设有与螺旋钻杆（1）相对应的通孔（9.1）、与外套筒（3）相对应的法兰盘（9.2）、以及与管幕钢管（7）相对应的钢管适配器（9.3），并且顶推盘（9）通过设置在底盘（8）上的导轨（14）滑动连接在底盘（8）上，所述动力头（10）通过调整油缸（13）连接在顶推盘（9）的背面，并且动力头（10）的输出端与顶推盘（9）上的通孔相对应，所述顶推油缸支架（12）设置在顶推盘（9）后方的底盘（8）上，所述顶推油缸（11）连接在顶推盘（9）与顶推油缸支架（12）之间；步骤3、安装普通钻头、导向头、端头、纠偏油缸、首节螺旋钻杆、首节外套筒和首节管幕钢管到螺旋出土顶管钻机上；步骤4、调整入孔角度，即按设计入孔角度调整好螺旋出土顶管钻机、螺旋钻具和首节管幕钢管的姿态；步骤5、钻进和顶进，即启动螺旋出土顶管钻机，螺旋出土顶管钻机带动螺旋钻具钻进，同时匀速顶进首节管幕钢管，在这个过程中，操作人员要注意观察液压系统压力及出土情况，还要进行角度测量，当发现角度偏差时，要及时采用导向头（4）、端头（5）和纠偏油缸（6）纠偏；步骤6、接尺，即首节管幕钢管被顶入后，螺旋出土顶管钻机停转并停止顶进首节管幕钢管，拆开螺旋钻杆（1）与动力头（10）的联接、外套筒（3）与顶推盘（9）的联接、以及首节管幕钢管与顶推盘（9）的联接，然后用吊车将套在一起的一节新的螺旋钻杆、一节新的外套筒和一节新的管幕钢管吊到位，按操作顺序，将新的螺旋钻杆的首端与已钻进岩土层中的螺旋钻杆联接，将新的螺旋钻杆的尾端与动力头（10）联接，将新的外套筒的首端与已钻进岩土层中的外套筒联接，将新的外套筒的尾端与顶推盘（9）联接，然后使新的管幕钢管的首端顶住首节管幕钢管，使顶推盘（9）顶住新的管幕钢管的尾端，并调整首节管幕钢管与新的管幕钢管的接口位置，保证良好的同轴度，然后再启动电焊机进行接口焊接，将首节管幕钢管与新的管幕钢管焊接到一起；步骤7、循环钻进、顶进和接尺，直至达到管幕设计长度后，停止钻进、顶进和接尺；步骤8、在接收基坑处拆卸掉普通钻头（2）、导向头（4）、端头（5）和纠偏油缸（6）；步骤9、循环拆杆，即在顶进基坑处，将螺旋钻杆及外套筒一节一节的从岩土层中取出、拆除并用吊车吊走；步骤10、将螺旋出土顶管钻机移位到第二个孔位，并重复步骤3至步骤10，完成第二个孔位处的管幕钢管的施工；步骤11、依次类推，完成其它所有的孔位处的管幕钢管的施工。...

【技术特征摘要】
1.一种螺旋出土顶管管幕施工方法，其特征在于施工步骤如下: 步骤1、基坑及场地准备； 步骤2、安装及调试螺旋出土顶管管幕施工设备和电焊机，所述螺旋出土顶管管幕施工设备由机架、钻机、钻具和后顶背组成，其中钻具连接在钻机上，钻机设置在机架上，同时钻机的尾端顶在后顶背的前端面上，安装及调试螺旋出土顶管管幕施工设备时，需要将钻机移位到第一个孔位； 所述钻具为螺旋钻具，由螺旋钻杆(1)、连接在螺旋钻杆头部的普通钻头(2)、套在螺旋钻杆(1)上的外套筒(3)、套在外套筒(3)头部的导向头(4)、套在导向头(4)后方的外套筒(3)上的端头(5)、以及连接在导向头(4)与端头(5)之间的纠偏油缸(6)组成，所述导向头(4)的头部设有将砂土屑导入至外套筒(3)与螺旋钻杆(1)之间的螺旋空间(17)中去的排放斗(4.1)，导向头(4)的尾部设有与端头(5)相配合的缺口(4.2)，所述端头(5)的头部通过缺口(4.2)插在导向头(4)的尾部，端头(5)的尾部插在管幕钢管(7)中，所述纠偏油缸(6)沿外套筒(3)的径向均布有四个，并且纠偏油缸(6)—端与导向头(4)连接、另一端与立而头(5)连接； 所述钻机为螺旋出土顶管钻机，包括有底盘(8)、顶推盘(9)、动力头(10)、顶推油缸(11)、顶推油缸支架(12)和调整油缸(13)，所述顶推盘(9)上设有与螺旋钻杆(1)相对应的通孔(9.1)、与外套筒(3)相对应的法兰盘(9.2)、以及与管幕钢管(7)相对应的钢管适配器(9.3)，并且顶推盘(9)通过设置在底盘(8)上的导轨(14)滑动连接在底盘(8)上，所述动力头(10)通过调整油缸(13)连接在顶推盘(9)的背面，并且动力头(10)的输出端与顶推盘(9)上的通孔相对应，所述顶推油缸支架(12)设置在顶推盘(9)后方的底盘(8)上，所述顶推油缸(11)连接在顶推盘(9)与顶推油缸支架(12)之间； 步骤3、安装普通钻头、导向头、端头、纠偏油缸、首节螺旋钻杆、首节外套筒和首节管幕钢管到螺旋出土顶管钻机上； 步骤4、调整入孔角度，即按设计入孔角度调整好螺旋出土顶管钻机、螺旋钻具和首节管幕钢管的姿态； 步骤5、钻进和顶进，即启动螺旋出土顶管钻机，螺旋出土顶管钻机带动螺旋钻具钻进，同时匀速顶进首节管幕钢管，在这个过程中，操作人员要注意观察液压系统压力及出土情况，还要进行角度测量，当发现角度偏差时，要及时采用导向头(4)、端头(5)和纠偏油缸(6)纠偏； 步骤6、接尺，即首节管幕钢管被顶入后，螺旋出土顶管钻机停转并停止顶进首节管幕钢管，拆开螺旋钻杆(1)与动力头(10)的联接、外套筒(3)与顶推盘(9)的联接、以及首节管幕钢管与顶推盘(9)的联接，然后用吊车将套在一起的一节新的螺旋钻杆、一节新的外套筒和一节新的管幕钢管吊到位，按操作顺序，将新的螺旋钻杆的首端与已钻进岩土层中的螺旋钻杆联接，将新的螺旋钻杆的尾端与动力头(10)联接，将新的外套筒的首端与已钻进岩土层中的外套筒联接，将新的外套筒的尾端与顶推盘(9)联接，然后使新的管幕钢管的首端顶住首节管幕钢管，使顶推盘(9)顶住新的管幕钢管的尾端，并调整首节管幕钢管与新的管幕钢管的接口位置，保证良好的同轴度，然后再启动电焊机进行接口焊接，将首节管幕钢管与新的管幕钢管焊接到一起； 步骤7、循环钻进、顶进和接尺，直至达到管幕设计长度后，停止钻进、顶进和接尺；步骤8、在接收基坑处拆卸掉普通钻头(2)、导向头(4)、端头(5)和纠偏油缸(6)； 步骤9、循环拆杆，即在顶进基坑处，将螺旋钻杆及外套筒一节一节的从岩土层中取出、拆除并用吊车吊走； 步骤10、将螺旋出土顶管钻机移位到第二个孔位，并重复步骤3至步骤10，完成第二个孔位处的管幕钢管的施工； 步骤11、依次类推，完成其它所有的孔位处的管幕钢管的施工。2.根据权利要求1所述的螺旋出土顶管管幕施工方法，其特征在于:所述底盘(8)上沿导轨方向间隔设置有定位销孔(15)，所述顶推油缸支架(12)通过插在定位销孔中的插销可拆卸固定连接在底盘(8)上，所述步骤5中，启动螺旋出土顶管钻机，螺旋钻具旋转钻进，同时顶推油缸(11)顶进、慢慢匀速顶入首节管幕钢管，顶推油缸一个行程结束后，拔出销轴，顶推油缸回收，顶推油缸支架(12)向底盘(8)的头部移动，然后换一个定位销孔(15)并插上销轴，然后继续顶入首节管幕钢管，若干个循环后，首节管幕钢管顶进到位。3.根据权利要求2所述的螺旋出土顶管管幕施工方法，其特征在于:所述步骤6中，拆开螺旋钻杆(I)与动力头(10)的联接、外套筒(3)与顶推盘(9)的联接、以及首节管幕钢管与顶推盘(9)的联接后，用后卷扬机将顶推盘(9)、动力头(10)、顶推油缸(11)、顶推油缸支架(12)和调整油缸(13)回拖到底盘(8)的尾部，然后再用吊车将套在一起的一节新的螺旋钻杆、一节新的外套筒和一节新的管幕钢管吊到位； 所述步骤9中，先用后卷扬机回拖顶推盘(9)、动力头(10)、顶推油缸(11)、顶推油缸支架(12)和调整油缸(13)到底盘(8)的尾部，退出一节螺旋钻杆及一节外套筒，然后拆除并用吊车吊走，然后用前卷扬机拖顶推盘(9)、动力头(10)、顶推油缸(11)、顶推油缸支架(12)和调整油缸(13)到底盘(8)的头部，然后将动力头(10)与还插在岩土层中的螺旋钻杆联接，将顶推盘(9)与还插在岩土层中的外套筒联接，然后再次用后卷扬机回拖顶推盘(9)、动力头(10)、顶推油缸(11)、顶推油缸支架(12)和调整油缸(13)到底盘(8)的尾部，再退出一节螺旋钻杆及一节外套筒，然后再拆除并用吊车吊走，依次类推，直至完成所有的螺旋钻杆及外套筒的拆杆工作。4.一种螺旋出土顶管管幕施工设备，由机架、钻机、钻具和后顶背组成，其中钻具连接在钻机上，钻机设置在机架上，同时钻机的尾端顶在后顶背的前端面上，其特征在于: 所述钻具为螺旋钻具，由螺旋钻杆(I)、连接在螺旋钻杆头部的普通钻头(2)、套在螺旋钻杆(I)上的外套筒(3)、套在外套筒(3)头部的导向头(4)、套在导向头(4)后方的外套筒(3)上的端头(5)、以及连接在导向头(4)与端头(5)之间的纠偏油缸(6)组成，所述导向头(4)的头部设有将砂土屑导入至外套筒(3)与螺旋钻杆(I)之间的螺旋空间(17)中去的排放斗(4.1)，导向头(4)的尾部设有与端头(5)相配合的缺口(4.2)，所述端头(5)的头部通过缺口(4.2)插在导向头(4)的尾部，端头(5)的尾部插在管幕钢管(7)中，所述纠偏油缸(6)沿外套筒(3)的径向均布有四个，并且纠偏油缸(6) —端与导向头(4)连接、另一端与立而头(5)连接； 所述钻机为...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨积凯，张春森，
申请(专利权)人：北京首尔工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：