小口徑超長距離曲線頂管工法的製作方法

2023-05-30 21:06:51 1

專利名稱：小口徑超長距離曲線頂管工法的製作方法
小口徑超長距離曲線頂管工法技術領域
本發明公開一種小口徑超長距離曲線頂管工法，屬於建築施工技術領域。
技術背景
頂管技術是一種地下管道施工方法，它可以穿越地面建築、地下建築、公路、河川 等。現有的頂管技術主要包括大口徑曲線頂管技術、大口徑直線頂管技術、小口徑直線頂管 技術。大口徑曲線頂管多為施工人員能夠進入頂管中進行測量等作業，故需要進行長距離 曲線施工時，往往犧牲經濟利益。發明內容
本發明提供一種小口徑超長距離曲線頂管工法，該工法能夠使原來不可能的小口 徑長距離急轉彎施工成為可能，其經濟效益好，且施工精度高，成功解決了交通阻礙等環境 問題。
為實現上述目的，本發明所採用的技術方案為
一種小口徑超長距離曲線頂管工法，包括以下步驟
(1)工作井施工；
(2)施工設備的安裝；
(3)引入測量軸線及水準點；
(4)頂管管材就位；
(5)頂進；
(6)注漿；
(7)工作井中管道施工；
(8)完工清理；
所述步驟(2)中，施工設備包括掘進機、帶有自動測定系統的曲線導向機、千斤 頂、泵筒，其中曲線導向機連接在掘進機的後端，千斤頂安裝在工作井內，泵筒安裝在曲線 導向機的孔道內，泵筒用於將觸變泥漿通過注漿管輸送至頂管管材外壁與土體間；
步驟(5)中，在頂進的過程中，各相鄰的頂管管材之間通過管節套管連接。
作為上述方案的進一步設置，所述管節套管包括外套和內襯，其中外套包括安裝 在鋼套筒內的數個橡膠圈，鋼套筒的兩邊緣端各安裝有一個一級階梯形密封圈，內襯包括 外壁呈齒條形的筒體，且筒體選用橡膠製成。
本管節套管安裝在管段接縫處，在工程實踐中，小口徑超長距離曲線頂管中最前 面的管節套管每頂進Ikm來回動作達1萬次，所以對管節套管的強度、剛度和密封性都有很 高的要求，而本管節套管就可達到這要求。另外管節套管密封性能的好壞，還與水頭壓力大 小和土質性能有關，因此管節套管成為超長距離頂管的關鍵設備。該管節套管既可以用於 鋼管頂管，也可用於混凝土管頂管。本管節套管由外套與內襯組成，這個內襯起到兩個作 用一是起到止水止泥的作用，二是起到限制裂口繼續拉開的作用。而外套既能保證曲線頂進軌跡時的關節錯縫，又能連接前後管節。
所述內襯外徑與管材內徑相同，內襯的寬度W為50cm，厚度為12mm。
所述橡膠圈、一級階梯形密封圈、筒體均由耐磨損橡膠製成。
所述橡膠圈、一級階梯形密封圈、筒體均由聚氨酯製成。
所述觸變泥漿，由如下組分配製而成，膨潤土 130kg、純鹼4. 5kg、羧甲基纖維素納 4kg、水870kg，以上配比按每立方米觸變泥漿的量計。對於超長距離曲線頂管，管節外壁摩 阻力遠大於正面阻力，若在頂進中向管節外注入一定量的觸變泥漿，變固體間的滑動摩擦 為固液間的滑動摩擦，將極大地減小阻力。所以頂進施工中，觸變泥漿的應用是減小頂進阻 力的重要措施。頂進施工中在管節外壁注入觸變泥漿，形成泥漿套，減小管壁與土體間的摩 阻力。觸變泥漿在輸送和灌注過程中具有流動性，呈膠狀液體，起到潤滑減阻作用；經過一 定靜置時間，泥漿固結呈膠凝狀，對土體有支護作用；管節頂進時泥漿被擾動，又呈膠狀液 體。該過程周而復始貫穿於整個頂進過程。注漿減阻技術的操作關鍵在於如何減少觸變 泥漿的靜置時間，如何形成完整的泥漿套。因此對泥漿的配置也是非常重要的。觸變泥漿 的性能須穩定，施工期間要求泥漿不失水、不沉澱、不固結，既要有良好的流動性，又要有一 定的稠度。而本申請的觸變泥漿，就符合上述要求。
觸變泥漿注漿系統須滿足製漿裝置容器應滿足形成泥漿套的需要，注漿管應根 據頂管長度和注漿孔位置設置，管節套管密封可靠；注漿孔的布置按頂管管材直徑大小確 定，每個斷面可設置3-5個，相鄰斷面上的注漿孔可平行布置或交錯布置；每個注漿孔安裝 球閥，在頂管機尾部和其他適當位置的注漿孔管道上應設置壓力表；注漿前，應檢查注漿裝 置水密性，注漿市壓力應逐步升至控制壓力，泥漿遇有機械故障、管路堵塞、街頭滲漏等情 況時，經處理後方可繼續頂進。
本發明小口徑超長距離曲線頂管工法，其小口徑是指直徑在1.0米以下的管材； 超長距離是指頂進距離1公裡以上；曲線頂管，顧名思義，是指頂進軸線非直線形頂管技 術。
本發明小口徑超長距離曲線頂管工法的有益效果如下
1.採用掘進機掘進，以千斤頂為動力，採用先進的施工技術以及導向與測量系統， 一次完成IKm以上的管道頂管施工方法。
2.對交通幹擾最小。
3.對周圍房屋環境的損壞少。
4.用於穿越海洋、河流和水渠、城市道路、高速公路、鐵路、機場跑道、河灘、建築 群、以及地下管線複雜或路面交通量大的交叉路口地下管線施工。尤其適合過海、過河、過 湖、過建築群區塊的超長距離管道施工。
5.全年可施工，施工安全，效率高。對土質要求不高，普遍適用於各種土質，如淤泥 質粘土、軟粘土、砂性土、中密度粘土、礫泥粘土和含巖土壤(礫石、鵝卵石等)等地質。
6.社會效益高，且綜合成本低，工時少。
7.頂管曲線頂進施工時，高程及軸線可以由導向儀測量，並根據設計軌跡進行校 正調整，易於施工控制。
以下結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。

圖1為本發明施工時的結構示意圖2為本發明中管節套管的結構示意圖。
圖3為本發明實例3的頂力、泥漿用量與頂進距離關係圖4為本發明實例3的摩阻力的曲線圖。
具體實施方式
如圖1、圖2所示，本發明小口徑超長距離曲線頂管工法，包括以下步驟
(1)工作井施工；
(2)施工設備的安裝；
(3)引入測量軸線及水準點；
(4)頂管管材就位；
(5)頂進；
(6)注漿；
(7)工作井中管道施工；
(8)完工清理。
其中，步驟O)中，施工設備包括掘進機1、帶有自動測定系統2的曲線導向機3、 千斤頂4、泵筒5。曲線導向機3連接在掘進機1的後端，千斤頂4安裝在工作井6內，泵筒 5安裝在曲線導向機3的孔道內，泵筒5用於將觸變泥漿通過注漿管51輸送至頂管管材7 外壁與土體間。
步驟(5)中，在頂進的過程中，各相鄰的頂管管材7之間通過管節套管連接。
曲線導向機3採用高強度鋼製造.接在掘進機1的後面，將一次千斤頂的頂力傳 遞到掘進機1。分強制式曲線導向機和萬能式曲線導向機兩種。內部設有輸泥、排泥管、潤 滑劑輸入管及排泥管、液壓軟管、水位計軟管和容納各種電線電纜的電纜溝，並且還設置了 自動測定機的行駛軌道。
自動測定系統2 挖掘機的平面位置用自動測定機、垂直的微型施工方法位置用 水位計測定，行駛距離通過旋轉式編碼器測定自動測定機車輪的轉數，並通過檢測以一定 間隔安裝於軌道的磁石來修正測距誤差。利用自動測定系統可以完成三項主要功能初始 方位和位置坐標、掘進後的動態坐標、行駛軌跡的求得。初始方位和位置坐標在豎井部、瞄 準安裝在自動測定機的鏡子和稜鏡，即可給出初始方位和位置坐標。掘進後的動態坐標向 挖掘機行駛並測定回程，根據在掘進機後方待機的自動測定機測定方位角的變化並與一次 千斤頂的行程值、水位計測定值一起，可將實時地將掘進機的動態坐標表示出來。行駛軌跡 的求得開挖工序結束後，自動測定機從挖掘機後方到豎井前，邊在導向機內行駛邊測定方 位角的變化和行駛距離，從而求得行駛軌跡。其優點為操作人員在屏幕上確認測定結果與 計劃值的偏差後能控制挖掘機與強制型曲線導向機的彎曲角度，施工精度高。同時縮短了 測定時間，實現了一人操作，節省了勞力。
泵筒5 掘進機1的背後連接輔助輸送流體的排泥泵及泵筒5。為了降低周圍的摩 擦力，泵筒5安裝了注入潤滑劑並進行管周圍拌和的裝置，這點對於超長距離頂管至關重 要。管周圍拌和裝置通過伸出泵筒外圍的突起狀拌和銷使土壤與潤滑劑混合，在管周圍的地層形成潤滑劑混合層。因為潤滑劑混合層具有一定的厚度，潤滑劑不易流失或因地下水 而稀釋，能夠長時間、長距離保持潤滑劑的效果。泵筒要保證能容納足夠的潤滑劑量，以確 保頂進過程中潤滑劑用量。包括泥水系統和觸變泥漿系統。
作為上述方案的進一步設置，管節套管包括外套和內襯，其中外套包括安裝在鋼 套筒81內的數個橡膠圈82，鋼套筒81的兩邊緣端各安裝有一個一級階梯形密封圈83，內 襯包括外壁呈齒條形的筒體84，且筒體84選用橡膠製成。內襯外徑與頂管管材7內徑相 同，內襯的寬度W為50cm，厚度(齒頂至內襯內壁的距離)為12mm。橡膠圈82、一級階梯形 密封圈83、筒體84均由耐磨損橡膠製成，優選聚氨酯製成。
觸變泥漿，由如下組分配製而成，膨潤土 130kg、純鹼4. 5kg、羧甲基纖維素納4kg、 水870kg，以上配比按每立方米觸變泥漿的量計。
觸變泥漿注漿系統須滿足製漿裝置容器應滿足形成泥漿套9的需要，注漿管應 根據頂管長度和注漿孔位置設置，管接頭密封可靠；注漿孔的布置按管道直徑大小確定，每 個斷面可設置3-5個，相鄰斷面上的注漿孔可平行布置或交錯布置；每個注漿孔安裝球閥， 在頂管機尾部和其他適當位置的注漿孔管道上應設置壓力表；注漿前，應檢查注漿裝置水 密性，注漿市壓力應逐步升至控制壓力，泥漿遇有機械故障、管路堵塞、街頭滲漏等情況時， 經處理後方可繼續頂進。
測量頂進的首節管往往有重要的導向作用，必須保證足夠的校測次數，並且要採 用雷射定向與自動測量導向系統等測量技術。開始頂進階段，必須嚴格控制頂管的速度與 方向，頂第一節管及校正頂進偏差過程中，每頂進20 30cm，即對中心和高程測量一次；在 正常頂進中，每頂進50 IOOcm時，測量一次。一個管段頂完後，對中心和高程再作一次竣 工測量，一個接口測一點，有錯口的測兩點。嚴格控制管道中心和高程，勤頂勤測，按規定做 好各項記錄，做好交接班，測量記錄要完整、清晰。頂管頂進停工時間不宜過長，一般M小 時連續頂進，以減少頂進阻力。
應用實例
小口徑超長距離曲線頂管工法分別於2007年7月-2008年2月、2008年6月-2009 年3月、2009年6月-2010年4月應用於新昌江城東段汙水管道工程、南京市浦口區浦東路 汙水治理工程和蕪湖市經濟技術開發區長春路道路及汙水管道工程的部分管道施工中。實 例1、2、3分別對小口徑超長距離曲線頂管施工工法中的觀測、糾偏和觸變泥漿的作用等方 面再次著重加以說明。
實例1.新昌江城東段汙水管道工程
新昌江城東段汙水管道工程，主要是將新昌縣城東段新昌縣製藥廠、新和成股份 有限公司等企業的工業汙水，通過本工程汙水管道匯集到擬建的儒岙鎮汙水處理廠。因本 汙水管道工程於樁號K2+080 K3+100需連續穿越新昌江以及江邊的廠區區塊，且此穿越 段為保證原有建築的穩定性與安全性，於交點樁號K2+384. 676處設置了半徑為1500m的圓 曲線(L-607. 055m，a = 23° 11' 16〃)。
本工程於2007年7月開始施工，於2008年2月竣工驗收。設計汙水管管徑為 0800_鋼管，埋深均厚16米。工程地質狀況如下
(1)沉積層該層主要由呈飽和流塑狀的灰色淤泥、淤泥質粘土、細砂、中粗砂夾 層混合組成，層厚4 Sm。
(2)洪積層該層主要由呈可塑 硬塑狀的粘土、亞粘士及呈鬆散 稍密狀的中 粗砂、礫砂及角礫等混合組成，局部有呈透鏡狀的淤泥質粘土及碎石。層厚3 12m。曲線 頂管汙水管道主要埋置於該地層內。
(3)殘積層該層主要為花崗巖風化而成的殘積亞粘土組成，黃褐色、可塑 硬 塑，層厚0.8 7m。
(4)強風化花崗巖褐黃、藏綠色，節理髮育。
沉積層中的淤泥、中粗砂夾層具有高壓縮性、戈固結、易觸變等特性，在7度地震 作用下有產生液化、沉陷、滑移之可能，不宜作為頂管管道的持力層；殘積亞粘土雖比較穩 定、強度較高.但埋深較深，且層厚變化懸殊，強風化花崗巖滲人該層，頂管管道亦不宜直 接埋置於該層為此，頂管管道軸線只能埋置於層厚較厚、比較穩定、強度適中的洪積層 內。由於該層土層比較複雜.有硬塑狀的粘土、亞牯土及呈較塑狀的淤泥質牯土，還有呈中 密 鬆散狀的細中砂、粗砂、礫砂.層次交錯，相互混雜，對頂管的推進比在較單一的土層 中將遇到較多的困難。
針對複雜多變的地層，會使工具頭發生較大偏移和土層超度損失的特點，我單位 在施工中一方面採取勤測微糾，排除糾偏鉸的磨損故障；另一方面在頂進過程中對管道外 側地層損失較大的區段進行填充注漿和聚氨脂堵漏注漿，對流砂層遁段進行聚氨脂固結注 漿。實踐證明，這兩條措施是非常成功的。並且頂管管道在頂進過程中，由於0800mm鋼管 要經過曲率為1500m的圓孤段，因此鋼管的斷面變形和管壁應力時刻在不規則、錯綜複雜 地變化著。為防止鋼管局部失穩和保證工程安全，在整個頂進過程中.對鋼管的管壁應力 和橫斷面的變形及管道底面標高進行了跟蹤監測。隨時反饋施工，對頂力進行調整，並蕕得 了大量科學數據，為今後鋼頂營的設計與施工提供了重要的參考數據。
新昌江城東段汙水管道工程於2008年2月竣工驗收，並於同年啟用至今運行狀態 正常。解決了新昌縣製藥廠、新和成股份有限公司等企業的工業汙水排放問題，明顯的改善 了新昌江及其兩岸的環境狀況，改變了提高了人民生活質量，去的了良好的經濟效益和社 會效益。
實例2.南京市浦口區浦東路汙水治理工程
南京市浦口區浦東路汙水治理工程是南京市重大水環境建設工程，隸屬汙水治理 總管工程。工程地處城市繁華商區，汙水管道走向主要沿著交通繁忙的浦東路，地下管線 錯綜複雜，有燃氣管道、自來水管道、通信通訊管道、消防管道。沿線建築物密集，並有1根 220kV的地下高壓電纜。汙水管道施工方式為頂管，管道全長1085m，管徑為01000mm鋼管， 頂管管底標高為-5. 00 一 6. 00m，埋深9. 42 11. 25m。其中曲線頂管曲率半徑為900m，全 長575m，由過渡段120m+曲線194m+過渡段^lm構成。
該地區地質條件複雜，地質報告顯示，頂管位於灰色淤泥質粉質黏土、灰色砂質粉 土，地下含水量33 %。頂管挖出的土呈流塑和半液態狀態，土質相當軟弱，頂管軸線存在著 控制困難。本工程由我單位於2008年6月-2009年3月採用超長距離小口徑曲線頂管工 藝進行施工。
在曲線頂管前120m過渡段和IMm曲線段頂管軸線雖有偏差但還能控制，並在頂 進到380m時頂管軸線正好在設計軸線上，以後隨著頂管軸線開始向左偏移，雖一直在採取 糾偏措施，但軸線偏差仍在逐步趨大，並開始失控，軸線偏差最大值達5. 55m,此時，距接收井還有76. 80m。針對發生的問題，決定採取強制糾偏措施，步驟如下。
1)在掘進機頭糾偏千斤頂後座處墊鋼板擴大糾偏幅度。
2)在掘進機頭後續管道接口處上下兩側設置鋼板作為後座，並用膨脹螺栓固定， 中間放置糾偏千斤頂使管道接口強行張開，形成新的糾偏趨勢。
3)在千斤頂後座一側處墊膠木板以繼續擴大糾偏範圍，增加糾偏功能。
在糾偏實施過程中，為保證頂管軸線得到控制，切實做好「勤測、勤糾、緩調」工作 是糾偏成功的關鍵。
要求每頂好一節管道就測量一次，以便及時了解糾偏效果，並控制好管接口張開 量不超過10cm，防止今後滲漏。在採取了上述糾偏措施的情況下頂管繼續推進，在頂進了 5 節管道時進行了一次測量，測得數據為掘進機頭位置向左偏差532cm，已向右糾回23cm，向 好的趨勢發展。根據最近兩次對掘進機頭推進位置坐標的測量數據，作為圓弧的圓切線，計 算出頂管進洞行程的新曲率半徑。
計算結果偏角為1° 37' 28.7〃 ；弦長為66. 70m ；每節管道接口內張開量為 7mm ο
再把掘進機頭偏差坐標位置與設計坐標位置用曲率半徑1176m的圓弧連接成曲 線，按1 1比例應用AUTOCAD繪圖，橫軸為原設計軸線。每天將測量數據標在AUTOCAD圖 上，只要掘進機頭位置在控制直線外就繼續糾偏，使掘進機頭軸線逐步向右逼近回歸，直到 掘進機頭位置在控制直線內才能考慮撤消糾偏裝置。
在實施過程中，要求每天將測量數據標在AUTOCAD圖上繪成曲線，分析頂進趨勢 來確定是否需要調整糾偏走向，這樣可以做到有針對性糾偏，減少對周圍土體的擾動。經採 取強制糾偏方法，又頂進15節管道後，掘進機頭軸線向左偏差，又糾回1.45m，說明新的趨 勢已形成，掘進機頭軸線已對準接收井。這時，將掘進機頭土倉內土壓力值提高至0. 15MPa 以上，以防止開挖面土體坍方。同時要加強同步壓注觸變泥漿，在頂進停頂時不斷補漿，以 確保泥漿套9形成良好，從而進一步控制地面沉降。由於曲線頂管每一節管道接口一側是 張開的，不是全斷面受力，為防止頂力增加過大，頂壞井壁和管道，要求中繼間全部啟動，最 終頂管順利頂到接收井洞門口。
經驗總結1)該曲線段上每一節管道接口一側是張開的，不是全端面受力，而是 單側受力，其受力狀態不利於形成彎勢。i)在整個曲線頂管過程中，頂管因是單側受力，並 不完全跟隨掘進機頭糾偏方向頂進，形成該段頂管軸線在頂完曲線段走直線段時，仍按照 原曲線趨勢漂移，難以糾回。3)頂管頂進趨勢一旦形成，後續管道原有的移動慣性，僅靠掘 進機糾偏一時是難以糾回的。必須通過好幾節管道頂進，才能逐步改變趨勢回歸；因此，做 好勤測、勤糾、緩調工作相當重要。
隨著城市建設的發展，水環境建設治理工程也在不斷深入，城市道路不可能允許 大規模地挖掘，因此，小口徑超長距離曲線頂管施工技術將越來越被廣泛地應用。在小口徑 超長距離曲線頂管施工中，用常規頂管施工方法會發生曲線頂管軸線的偏差；通過改變管 道受力點來改善受力狀況，可使曲線頂管沿設計曲率圓弧推進。
南京市浦口區浦東路汙水治理工程小口徑超長距離曲線頂管，在施工過程中對遇 到技術問題的解決辦法和成功經驗，可供以後施工借鑑。
實例3.蕪湖市經濟技術開發區長春路道路及汙水管道工程
蕪湖市經濟技術開發區長春路道路及汙水管道工程位於交通十分繁忙的長春路 上。臨近長江北路，西連順昌工貿公司、北通奇瑞規劃設計院和奇瑞汽車有限公司，東向 與浦江路、銀湖北路、珠江路交叉，南接國信大酒店、大江汽車電子公司、可耐福石膏板公 司、鑫科新材料公司等企業公司，交通流量大，節約建造時間就是最好的社會效益。故本 工程對浦江路-珠江路段汙水幹管管道採取曲線頂管施工工藝。此路段設計汙水幹管管 徑0600mm鋼管，全長1020m，其中於銀湖北路交叉處設置轉角為2° 25' 11"，半徑為 7000. 000m,曲線長度為295. 625m的圓曲線；管道埋深9. 30 11. 81m。
大刀盤泥水平衡式工具管設有可調整推力的浮動式大刀盤進行切削和支承正面 土體。推力設定後，刀盤隨士壓力大小變化前後浮動，始終保持對土體的支撐，使土體保持 穩定。泥水倉中的泥水，保持一定的壓力，一方面可以對正面起到平衡作用，另一方面是混 合和運輸切削下來的泥土。
工具管採用二段一鉸承插式結構，在鉸接處設置2道密封裝置，並設有4隻注漿 孔，便於施工時同步注漿，泥漿套9厚度20mm。有4隻雙作用油缸編組進行糾偏，糾偏角度 a= 士 2。浮動的大刀盤由4臺液壓電機驅動，二段殼體之間設有止轉裝置。可防止殼體相 對轉動。設有3隻土壓傳感器，顯示正面土體壓力值，頂管機的運轉情況、各種儀表值。測 量信息、糾偏油缸運作狀況均通過電視攝像機反映到操作臺屏幕上，操作人員可以根據這 些信息進行遙控操作。
泥水由進泥泵通過旁通閥輸送到機頭泥水倉內。再由安裝在管節內的泥水管道泵 及工作井內的排泥泵將泥水倉內的泥漿排放到地面上的沉澱池內，泥水倉內的泥水壓力可 以通過調節進水泵和排泥泵的流量來控制。
頂進中關鍵技術注漿減阻
對於長距離頂管，管節外壁摩阻力遠大於正面阻力，若在頂進中向管節外注入一 定量的觸變泥漿，變固體間的滑動摩擦為固液間的滑動摩擦，將極大地減小阻力。所以頂 進施工中，觸變泥漿的應用是減小頂進阻力的重要措施。頂進施工中在管節外壁注入觸變 泥漿，形成泥漿套9，減小管壁與土體間的摩阻力。觸變泥漿在輸送和灌注過程中具有流動 性，呈膠狀液體，起到潤滑減阻作用；經過一定靜置時間，泥漿固結呈膠凝狀，對土體有支護 作用；管節頂進時泥漿被擾動，又呈膠狀液體。該過程周而復始貫穿於整個頂進過程。注漿 減阻技術的操作關鍵在於如何減少觸變泥漿的靜置時間，如何形成完整的泥漿套9。因此 對泥漿的配置也是非常重要的。
為了保證壓漿的效果，在工具管尾部環向均勻地布置了 4隻注漿孔，頂進時及時 進行注漿。觸變泥漿的性能須穩定，施工期間要求泥漿不失水、不沉澱、不固結，既要有良好 的流動性，又要有一定的稠度。頂進施工前要做泥漿配合比試驗，找出適合於施工的最佳 泥漿配合比頂進施工中，觸變泥漿的用量主要取決於管道周圍的空隙大小及周圍土層的特 性，由於泥漿的流失及地下水等的作用，泥漿的實際用量要比理論用量大得多，最大可達到 理論值的4-5倍，但在施工中還要根據土質情況、頂進狀況、地面沉降的要求等做適當的調 離iF. ο
本工程的觸變泥漿運用十分成功。全長1020m的頂進最大頂力不超過9000kN。把 頂進過程中的頂力曲線和泥漿用量(實際用量與理論用量之比，用百分比表示)曲線合在 一起後可以得到頂力、泥漿用量與距離之間的關係圖，見圖3。
由圖3可見，除起點的出洞段外，包括曲線段頂力曲線均較為平滑。頂力的最大值 為9000kN。由於在出洞階段無法建立完整的泥漿套9，因而泥漿用量較少，但當泥漿套9建 好後，泥漿用量就隨著頂進距離的延長而增加。頂進結束時，泥漿用量達到理論值的8倍。 泥漿用量之所以隨著頂進距離的延長而有較大增加，主要是補壓漿造成的，因為隨著線路 的增加，補壓漿的量要大大超過工具管尾部的壓漿量。
管道外壁和土體間的摩阻力的大小是衡量泥漿減阻效果的標準。圖4是本工程頂 進過程中管道外壁和土體間的摩阻力的曲線圖。
圖4反映了頂進過程中作用在管壁上每m2阻力變化情況。在出洞階段，由於泥漿 套9無法建立，因而摩阻力比較大，隨著泥漿套9的建立。摩阻力急劇減小。頂至IOOm時。 摩阻力為2. llkN/m2 ；頂至300m時，摩阻力為1. lkN/m2 ；頂至750m，摩阻力為0. 5kN/m2 ；頂 至IOOOm時，摩阻力為0. 3kN/m2。而本曲線頂管設計半徑較大，在管道經過曲線段時，未發 生阻力徒增的現象，並且上述值均遠小於規範中的取值及利用經驗公式計算的值，也遠小 於以往同類工程中的實際值。顯然，摩阻力隨著頂進距離的增加而逐漸減小是和泥漿的用 量隨著頂進距離的延長而有較大增加有直接的關係。
我公司於2009年6月-2010年4月對蕪湖市經濟技術開發區長春路道路及汙水 管道工程進行施工，成功解決了減阻觸變泥漿運用和軸線控制等技術難題，為小口徑超長 距離曲線頂管施工提供了科學準確的現場數據和施工經驗，取得了良好的社會效益。
上述實施例僅用於解釋說明本發明的發明構思，而非對本發明權利保護的限定， 凡利用此構思對本發明進行非實質性的改動，均應落入本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種小口徑超長距離曲線頂管工法，包括以下步驟(1)工作井施工；(2)施工設備的安裝；(3)引入測量軸線及水準點；(4)頂管管材就位；(5)頂進；(6)注漿；(7)工作井中管道施工；(8)完工清理；其特徵在於所述步驟O)中，施工設備包括掘進機、帶有自動測定系統的曲線導向 機、千斤頂、泵筒，其中曲線導向機連接在掘進機的後端，千斤頂安裝在工作井內，泵筒安裝 在曲線導向機的孔道內，泵筒用於將觸變泥漿通過注漿管輸送至頂管管材外壁與土體間；步驟(5)中，在頂進的過程中，各相鄰的頂管管材之間通過管節套管連接。
2.如權利要求1所述小口徑超長距離曲線頂管工法，其特徵在於所述管節套管包括 外套和內襯，其中外套包括安裝在鋼套筒內的數個橡膠圈，鋼套筒的兩邊緣端各安裝有一 個一級階梯形密封圈，內襯包括外壁呈齒條形的筒體，且筒體選用橡膠製成。
3 .如權利要求2所述小口徑超長距離曲線頂管工法，其特徵在於所述內襯外徑與管 材內徑相同，內襯的寬度W為50cm，厚度為12mm。
4.如權利要求3所述小口徑超長距離曲線頂管工法，其特徵在於所述橡膠圈、一級階 梯形密封圈、筒體均由耐磨損橡膠製成。
5.如權利要求4所述小口徑超長距離曲線頂管工法，其特徵在於所述橡膠圈、一級階 梯形密封圈、筒體均由聚氨酯製成。
6.如權利要求1所述小口徑超長距離曲線頂管工法，其特徵在於所述觸變泥漿，由如 下組分配製而成，膨潤土 130kg、純鹼4. ^g、羧甲基纖維素納4kg、水870kg，以上配比按每 立方米觸變泥漿的量計。
全文摘要
本發明公開一種小口徑超長距離曲線頂管工法，屬於建築施工技術領域，包括以下步驟工作井施工；施工設備的安裝；引入測量軸線及水準點；頂管管材就位；頂進；注漿；工作井中管道施工；完工清理；施工設備包括掘進機、帶有自動測定系統的曲線導向機、千斤頂、泵筒，其中曲線導向機連接在掘進機的後端，千斤頂安裝在工作井內，泵筒安裝在曲線導向機的孔道內，泵筒用於將觸變泥漿通過注漿管輸送至頂管管材外壁與土體間；在頂進的過程中，各相鄰的頂管管材之間通過管節套管連接。本發明能夠使原來不可能的小口徑長距離急轉彎施工成為可能，其經濟效益好，且施工精度高，成功解決了交通阻礙等環境問題。
文檔編號F16L1/00GK102032393SQ20101053691
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月10日 優先權日2010年11月10日
發明者呂偉國, 呂新明, 張寶昆, 楊良軍, 梁小龍, 梁青林, 王禕鋒, 董泰隆 申請人:博大建設有限公司