[发明专利]小管径塑料排水管顶管机具及塑料排水管顶管施工方法

说明书

本发明涉及一种小管径塑料排水管顶管施工机具及塑料排水管顶管施工方法。顶管施工机具主要由顶管机、顶管机控制台、导管、机头、套管、供浆系统、排渣系统组成。顶管施工方法是一种后进前出泥水平衡管材置换顶管施工方法，分为激光导向导管顶进、泥水平衡套管顶进、管材置换三个步骤。顶管机装有顶进方向自动纠偏系统，机头采用泥水平衡式系统，机头前端连接导管，后端连接套管，机头沿导管钻出的轨迹切土顶进，套管随机头的轨迹顶入土中。套管在工作井和接收井之间贯通后，将塑料排水管穿入套管内，采用置换方式拔出套管，塑料排水管留在土中，然后向塑料排水管外侧注浆，注浆层充满管道外壁与土体之间，解决了塑料排水管难以顶管施工的问题。

技术领域

本发明涉及一种小管径塑料排水管顶管施工机具及塑料排水管顶管施工方法，属于排水工程领域，特别涉及小管径排水管道的非开挖施工机具及施工方法。

背景技术

城市排水分为雨水和污水，排水体制分为分流制与合流制两种，大部分城市都是采取分流制，即雨水、污水分别排放。城市建设初期，雨污分流的排水管道一般是采用明挖施工，管道铺设后再将沟槽回填，修筑道路。还有许多城市，在城市建设初期由于资金等因素采用合流制排水体制，即雨污水合流直接排入河道。随着城市发展，环境保护意识的强化，污水需经过污水处理厂处理达标后才能排入河道，这些合流排水管道需要进行雨污分流改造，原有合流管管径较大，保留用作雨水管道，新建污水截留管道，将原来排入合流管的污水从源头截留，再通过污水干管排入污水处理厂。在城市建成区改造排水管道，需要破除道路，铺设管道后回填沟槽，恢复路面，工程造价高，影响城市的道路交通。顶管施工是排水管道的常用施工方法，不需大面积破路，仅需在检查井的位置设置顶管工作井和接收井，对地面交通影响较小。

现有技术水平排水管道顶管施工主要有土压平衡法和泥水平衡法，土压平衡法主要应用在大管径管道，人可进入管道操作区出土。小于等于1500mm的管道主要采用泥水平衡法，在顶管管道前端安装的机头旋转切土，通过压入机头前端和土体之间的泥浆使土压力平衡，工作井的千斤顶顶推管道，机头切削的土随泥浆排出，管道逐节顶至接收井。泥水平衡法顶管施工技术成熟，施工精度高，但最小管径只能顶进直径800mm的管道。

截污管道的次支管网管径多数为300～600mm，在截污管网中数量最多，因管径较小无法采用泥水平衡法顶管施工。现有技术还有一种二次顶管法，可以顶进300～600mm排水管道。其方法是先顶进一根直径100mm的导杆，导杆后端通过一个锥体连接安装直径200～250mm的出土管，出土管逐节顶至接收井后，出土管内装入出土螺旋，出土管后端安装机头，机头切削土壤通过出土螺旋向前送至接收井。机头后面安装钢筋混凝土管道，采用千斤顶将管道逐节顶至接收井。顶管机头是靠管道传递顶力，遇到地质复杂时，有时会出现为机头未顶到接收井，后端的管道管壁破裂现象，不得已在机头位置挖开取出机头；前段阻力过大，顶推还可能造成管道隆起；经常出现出土螺旋被泥土堆积无法送出，导致机头负荷超载。

现有技术也有采用泥水平衡顶管机头顶进小管径排水管的实践，但管径较小，尤其是污水管用的最多的300mm、400mm管道，机头直径也很小，机头内无法设置纠偏装置，只能按照事先定好顶管坡度无纠偏顶进，很容易出现偏差超出要求的现象。泥水平衡顶管机的固定泥浆供浆管和排渣管，与机头的旋转刀片泥水仓连接结构复杂，在空间狭小的机头内难以实现，也限制了小管径泥水平衡顶管机的使用。

目前排水管道顶管都是采用钢筋混凝土管材，并对管材有较高的强度要求，已保证管道顶进过程中顶力的传递。高密度聚乙烯塑料排水管材，由于内壁光滑摩阻力小、接口严密不渗漏、耐腐蚀性能好等优点，广泛应用在排水管道工程中。尤其是管径600mm以下的小管径，在污水管道中得到广泛应用。塑料排水管埋设在地下，自身的环刚度可以满足上部荷载的要求，但塑料排水管作为顶管管材无法满足强大顶力的要求，制约了塑料排水管材在旧城排水管道改造、污水截污治理工程中的应用。如果要制作能够传递顶力的塑料排水管，就需要加大管材的壁厚，增加纵向受力的材料如钢材，以满足顶力的传递，大大增加了管材的造价，因此，塑料排水管顶管在实际工程中难以应用。

发明内容