[发明专利]浅埋深顶管控制地面结构变形的设备及施工方法

权利要求书

1.浅埋深顶管控制地面结构变形的设备，包括设置在沉井背景墙(1)前侧的枕木(2)，所述枕木(2)上设有与若干组顶镐(4)一端连接的枕铁(3)，其特征在于，所述顶镐(4)的另一端固接有顶铁(5)，所述顶铁(5)顶置在混凝土管(6)的侧壁上，所述混凝土管(6)上设有注浆孔(7)；

所述混凝土管(6)直径为1.4～3.6m；

所述背景墙(1)的厚度为50cm，外径尺寸为5m，高度为3.5m；

所述顶镐(4)为3套，规格为200T；

所述混凝土管(6)设置的位置为距地面1.5～3m。

2.根据权利要求1所述浅埋深顶管控制地面结构变形的设备施工方法，其特征在于，所述施工方法包括以下步骤：

步骤1，按照设计在原始地貌上布设开挖线，按照所述开挖线的设定位置和设定深度向下挖掘沉井和接收坑；

步骤2，利用总顶力计算公式(1)进行设备选择，

P＝n×G×L……(1)

公式(1)中：P-总顶力(KN)，G-单位长度管体自重(KN/m)，n-土质系数，L-顶进总长度(m)；

步骤3，使用沉井背景墙的截面积公式(2)进行沉井背景墙计算，

F≥P/[σ]……(2)

公式(2)中：P-总顶力(KN)，[σ]-土的允许承载力(KN/m²)，

根据截面积公式(2)确定和选取钢筋混凝土沉井背墙尺寸；

步骤4，使用枕木上设有的顶镐将工作管顶进坑道，将所述工作管完全顶进坑道后，将第一混凝土管与工作管连接，通过顶镐将所述第一混凝土管完全顶进坑道，再将第二混凝土管和第一混凝土管连接，顶进坑道，重复上述工序若干次，将所有混凝土管道顶进坑道，直到到达接收坑位置；

步骤5，将所有混凝土管通过混凝土承插管结构连接顶紧，对注浆孔进行对注浆。

3.根据权利要求2所述浅埋深顶管控制地面结构变形的设备施工方法，其特征在于，根据所述总顶力的作用点与沉井背景墙被动土压力的合力作用点的相对位置重合时，沉井背景墙的允许抗力按照公式(3)计算：

Ep＝B/K(0.5yH²Kp+yHhKp+2CHKp)……(3)

式中，Ep-后背墙的允许抗力(KN)，y-后背土的重力密度(KN/m3)，H-后背墙的高度(m)，h-后背墙顶端至地面高度(m)，B-后背墙宽度(m)，C-后背土的粘聚力(Kpa)，K-安全系数，Kp-被动土压力系数。

4.根据权利要求2所述浅埋深顶管控制地面结构变形的设备施工方法，其特征在于，所述顶管过程中进行勤顶、勤挖且及时灌浆、控制顶管高程里程轴线和及时进行纠偏。

5.根据权利要求2所述浅埋深顶管控制地面结构变形的设备施工方法，其特征在于，在所述顶进施工期间，进行连续和匀速顶进，顶进过程中顶进速度与出土速度保持平衡。