[发明专利]种沙漠、淤泥地质顶管用刚性套头及其顶管施工方法

说明书

技术领域

一种沙漠、淤泥地质顶管用刚性套头及其顶管施工方法，属于软质泥土顶管施工技术领域。

背景技术

内蒙沙漠地带、福建沿海滩涂地段等地质条件下，由于土质松软或沙漠地带沙粒无粘性，此类地段顶管施工过程中容易发生危险。传统的顶管施工采用先进行挖掘后顶入顶管固定的施工工艺，在挖掘过程中极易因为淤泥、沙粒等受在重力影响不断下流，导致开挖腹地的上部造成塌方、形成空洞等危害，以至于引起穿越段道路、铁路路面沉陷问题。产生各种施工危险并增加施工难度和施工量。

传统的施工方法中，有一种顶拉结合施工方案，这种方式较适合大孔径的软土施工，施工过程较为复杂，工作量加大设备改动较大、对不同环境的适应能力差。还有一种在套管前端加设格栅排列的钢质刀片的方案，其目的在于减少顶管施工过程中的阻力，但这种方案无论如何减少阻力也无法实现一次性穿越，仍避免不了在挖掘至首节套管端口时，由于淤泥、沙粒流动而造成的首节套管前的塌方。实际上没有解决沙、土流动的问题，无法保证施工安全。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可避免沙、土流动的沙漠、淤泥地质顶管用刚性套头及一种施工安全、工作量小的顶管施工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该沙漠、淤泥地质顶管用刚性套头，其特征在于：包括外围筒和与外围筒等长的多块分隔板，外围筒为内径与套管外径相适应并套接于套管外的刚性圆筒，分隔板的一角设有卡接口并与套管卡接；分隔板水平焊接在外围筒内壁上，将外围筒的内腔等分为上、中、下三层；外围筒内腔的上层为保留区，保留区内沙土或淤泥不进行挖掘、自然下流，外围筒内腔的中层为半保留区，半保留区内沙土或淤泥挖掘处1/2~3/4后自然下流，外围筒内腔的下层为挖空区，挖空区内沙土或淤泥全部挖出。

本发明的刚性套头应用于顶管挖掘技术，实现将传统的先进行挖掘后顶入顶管固定的施工工艺改为先顶入顶管后进行挖掘的施工工艺，在顶管顶入沙漠、淤泥的过程中通过自身工作区的分区，将待挖掘的软质易塌方泥土分成不同区域，可以根据泥土的粘性或流动状态调整挖掘方案。

所述的保留区由上纵向分隔板左右等分为第一保留区和第二保留区，所述的半保留区由两块下纵向分隔板等距分为第一半保留区、第二半保留区和第三半保留区，所述的挖空区由两块下纵向分隔板等距分为第一挖空区、第二挖空区和第三挖空区。

本发明将待挖掘软质泥土在纵向上等距分为三段，由于整体为筒状结构，位于下部的三个挖空区的容积最小，挖掘时自流能力最差同时受外界影响最小，在挖空后也不会造成刚性套头前方较大的软质泥土自发流动，而中部的三个半保留区可根据实际情况确定挖出泥土的量，以刚性套头前方不产生自发流动为准。上部的两个保留区，由于接近挖空区上部，非常容易自发流动形成空洞。本发明利用刚性套头分区增加流动阻力，避免自发流动过大，保证施工安全。

所述的外围筒在与套管固定的固定沿上开有等距分布多个固定孔。固定孔的作用是利用螺栓或其他可拆卸的装置将刚性套头与套管固定，既保证刚性套头安装牢固，又能在不同的工程中重复利用。

所述的外围筒的长度为0.8m~1.5m，外围筒和分隔板的壁厚为10 mm ~18mm。外围筒的长度决定顶管施工过程中每次的顶入深度。而决定外围筒长度的关键因素为泥土的粘性或流动状态，土质越松软、流动态越好则外围筒的长度越大。但当外围筒的长度为0.8m时泥土的粘性或流动状态已较稳固，可采用传统的先进行挖掘后顶入顶管固定的施工方式；当外围筒的长度大于1.5m时，由于顶入深度较大，在挖掘过程中在各挖掘区的实际挖掘过程较费力，会影想施工效率。所以，外围筒的长度确定在0.8m~1.5m最佳。本发明设计外围筒和分隔板的壁厚适应沙漠、淤泥状态的软质泥土的流动状态形成的外压环境，保证施工安全和顶入效率。

所述的外围筒与分隔板间和各分隔板之间的焊接方式为角焊，角焊的焊缝高度为6mm。

所述的外围筒的前沿和分隔板的前沿的厚度逐渐变薄。外围筒的前沿和分隔板的前沿的厚度逐渐变薄形成刀片结构，在顶入时更轻松。

一种利用上述沙漠、淤泥地质顶管用刚性套头进行顶管施工方法，其特征在于，具体实施步骤为：

1）将上述刚性套头套于套管前端并进行固定；在顶管设备及装置措施就绪后，将套管放置于设置好的导轨上；

2）启动顶管机顶进，将刚性套头完全顶进沙土或淤泥后，施工人员进入套管内，对刚性套头各分区内沙土或淤泥进行清理；