[发明专利]防止顶管机与管道下沉的施工装置与施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种地下建筑工程技术领域中的装置及施工技术，具体是一种防止顶管机与管道下沉的施工装置与施工方法。

背景技术

顶管工法是软土地层中小直径隧道的常用施工方法之一。它具有施工速度快，经济性强的特点。顶管施工时一般是将顶管机从顶管工作井中顶出，后续管节通常跟在顶管机后，接力顶进而成的地下隧道。近年来，随着顶管机开发国产化的成功，逐步形成了泥水平衡式与土压平衡式的顶管机系列产品。这些顶管机产品的共同特点是：顶管机头安装有开挖面的大刀盘及其驱动设备，使顶管机相对而言，比其后续管节的单位长度重量要大得多(3-4倍及以上)。

当顶管机在从顶管工作井井壁中顶出时，从坚硬的混凝土墙到加固地层再到极软弱的软土地层时，由于地基的支持力与抗变形的能力较混凝土小许多，顶管机本身较重，这样，顶管机会发生突然下沉的现象。如果处理不当将造成隧道轴线的偏差，甚至顶管施工不能顺利顶进。这是顶管施工中的难点之一。

经过对现有技术文献的检索可以发现，鲍永亮等在“Railway Engineering”(《铁道建筑》)(2009年第8期第75至78页)上发表的“软土地层矩形顶管推进施工措施分析”(文章编号：1003.1995(2009)08-0075-04)中指出：“根据顶管机出洞高程，洞圈内安装铁枕，并将始发架延伸至洞口，使得顶管机在出洞阶段不会产生‘磕头’现象。同时，顶管机就位时，可将机头垫高5mm左右，保持出洞时顶管机有一向上的趋势。调整后座主推千斤顶的合力中心，出洞时加密测量顶管机的偏差，一旦发现有磕头趋势，立即用后座千斤顶进行纠偏。”但根据实际施工经验可知，上述方法具有一定的局限性，只能使机头出洞后很近的一段距离不发生下沉现象或者轻微下沉现象，而且对于圆形顶管，千斤顶均匀分布于圆周，具体操作起来很难调整合力中心。由于软土地层土体极其软弱以及对周围土体的扰动影响较大，当顶管继续顶进，极有可能再次发生顶管机下沉。这种现象一旦发生，将大大提高施工难度，并严重影响施工进度。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种防止顶管机与管道下沉的施工装置与施工方法，克服上述技术背景中的在顶管机进出洞时由于地基支持力的突然降低导致的顶管机下沉的施工技术缺陷，可以降低由于顶管机自重引起的下沉对施工过程的影响。对施工过程的顶管姿态进行及时测量与纠偏，可大大提高施工效率，并在一定程度内降低施工过程对周围土体的扰动影响。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种防止顶管机与管道下沉的施工装置，包括：顶管机连接钢管支座、第一节至第四节顶管及其内壁钢环、内壁钢环支座、外包钢板、顶管管节连接钢管支座和整体连接钢管套件，其中：顶管机连接钢管支座安装于顶管机主体部分中的顶管机外壳的内壁上，第一节至第四节顶管管节依次串联连接于顶管机主体部分之后，外包钢板紧贴于顶管管节外壁，内壁钢环支座预埋于顶管管壁内，内壁钢环嵌于顶管内侧并连接于内壁钢环支座上，顶管管节连接钢管支座安装于内壁钢环上，整体连接钢管套件安装于顶管机连接钢管支座和顶管管节连接钢管支座上。

所述的顶管机连接钢管支座的数量为三个且具体位于顶管机主体部分中距离顶管机尾部大于或等于1/2倍顶管机主体部分长度的顶管机外壳内壁上，三个顶管机连接钢管支座位于同一横断面上。

所述的三个顶管机连接钢管支座分别位于：顶管机垂直正上方以及顶管机上半部左右对称位置处，该顶管机连接钢管支座垂直于管壁安装且顶管机连接钢管支座轴线的法向夹角应与顶管管节管壁内上半部的内壁钢环支座轴线的法向夹角一致。

所述的内壁钢环支座预埋于顶管管壁内并与内壁钢环靠管壁内的一侧相连接，每一个内壁钢环上设有六个内壁钢环支座且在顶管横断面上的具体位置分布为：顶管管节垂直正上方以及管节上半部左右对称位置处各一个，且相邻两个内壁钢环支座的轴线法向夹角不大于45°；顶管管节垂直正下方以及管节下半部左右对称位置处各一个，且相邻两个内壁钢环支座的轴线法向夹角不大于90°。

所述的内壁钢环支座包括：以两行两列形式分布的四根直锚筋和三根弯折锚筋，其中：直锚筋贯穿顶管管节内壁，一端与内壁钢环相连接，另一端与顶管外壁的外包钢板相连接，弯折锚筋垂直于顶管横断面方向与直锚筋相间并等距布置。