阅读说明：本技术 一种顶管的非开挖原位纠偏设计施工方法 (Trenchless in-situ deviation rectification design construction method for jacking pipe ) 是由 王复明 方宏远 潘艳辉 赵鹏 于 2020-05-13 设计创作，主要内容包括：一种顶管的非开挖原位纠偏设计施工方法,包括以下步骤：S1、将顶管与地表坐标建立联系,将偏差段顶管位置反算至地表,然后计算原位修复顶推力；S2、对地表定位进行验证,通过后标识为松土引导孔,然后对顶管附近区域进行松土施工；S3、在地表顶推点向下竖向钻孔至顶管底部,然后将反力槽钢和千斤顶植入孔中,通过千斤顶对顶管施加顶推力进行水平纠偏；S4、利用高聚物注浆技术适当抬升顶管并稳定顶管底部；S5、利用高聚物对顶管段四周松土区域进行填充封闭以及置换固定。本发明构件的施工方法具有安全可靠、施工快捷、技术先进、经济环保指标优越等诸多优点,为市政顶管工程的建造及维护提供了有力的技术保障,发展应用前景可观。(A trenchless in-situ deviation rectification design construction method for jacking pipes comprises the following steps: s1, establishing a relation between the jacking pipe and the ground surface coordinates, calculating the position of the jacking pipe of the deviation section back to the ground surface, and then calculating the in-situ restoration jacking force; s2, verifying the ground surface positioning, marking the ground surface positioning as a soil loosening guide hole after the ground surface positioning passes, and performing soil loosening construction on the area near the top pipe; s3, vertically drilling a hole downwards to the bottom of the jacking pipe at the earth surface jacking point, then implanting a counterforce channel steel and a jack into the hole, and applying jacking force to the jacking pipe through the jack to horizontally correct the deviation; s4, properly lifting the jacking pipe and stabilizing the bottom of the jacking pipe by using a high polymer grouting technology; and S5, filling, sealing, replacing and fixing the soil loosening region around the top pipe section by using high polymer. The construction method of the member has the advantages of safety, reliability, rapid construction, advanced technology, excellent economic and environmental protection indexes and the like, provides powerful technical support for the construction and maintenance of municipal pipe jacking engineering, and has considerable development and application prospects.)

一种顶管的非开挖原位纠偏设计施工方法

技术领域

本发明属于土木、水利、市政等地下基础设施中的顶管及地下综合管廊建造领域，具体涉及一种顶管的非开挖原位纠偏设计施工方法。

背景技术

顶管在我国基础设施建设中占据重要的位置，可作为市政排水管道、电力及通讯管道使用，其中大直径顶管也可以作为地下综合管廊使用，尤其是其具备的非开挖施工特征，越来越在受到市政管理者及建设者的青睐。在建造或使用过程中，受复杂的地质条件及外部条件改变，存在顶管偏移的风险，影响其使用功能的正常发挥。当偏移量超过一定限值时，必须采取相应的工程措施才能恢复顶管的正常使用功能。当前常见的处理措施为开挖更换，或剔凿内衬补强，前者耗费的工期长、造价高；后者适用于偏移量较小的情况，造价相对较低，但存在顶管结构强度偏差的可能，且未本质上解决工程问题。

发明专利CN 105570532 A公布了一种顶管位移偏差的纠偏施工方法，首先在顶管预制时，在顶管的端头预埋钢筋卡栓，钢筋卡栓均布在顶管四周，在顶管的上部预***挂勾，采用悬挂垂球来查看顶管的前进的高差及左右方位偏差，随着顶管不断的延伸，每节在顶进到对应位置后，通过垂球的对中来查看顶管的偏位情况，若存在偏位，在前进顶管的端头，安装钢筋外挂架，外挂钢筋架卡在顶管端头，通过左右及上下缓慢撬动外挂架上钢筋骨架，使顶管缓慢移动，纠偏过程完成后卸下钢筋外挂架，继续顶进。

发明专利CN 103603997 A公布了一种顶管后退纠偏的施工方法，包括以下步骤：步骤S101，在顶管的出洞口处安装反向拔管装置，用于反向往后拉拔顶管；步骤S102，在相邻顶管的中继间处设置倒拔装置，用以倒拔前进方的一级顶管；步骤S103，分级倒拔钢顶管，直至顶管前方机头被拔出偏离区域；步骤S104，加固机头前方偏向的区域段，使顶进方向的土质均匀；步骤S105，继续顶进，快速顶进使机头迅速通过加固区域。

上述两种方法在实施过程中都需要在顶管施工过程中安装额外的纠偏装置，会增加施工过程的工作量，比较麻烦。

为了在本质上解决顶管的偏差问题并满足后续使用功能需要，本专利基于非开挖修复技术，提出了一种全新的顶管纠偏方法，可快速从根本上解决上述问题。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明针对土木、水利、市政等地下基础设施中的顶管及地下综合管廊建造需求和目前顶管纠偏技术存在的不足，提供一种顶管的非开挖原位纠偏设计施工方法。本发明从顶管纠偏的本质出发，提出非开挖原位纠偏的实施理念，并在纠偏过程中引入监测控制，实现精准纠偏。基于土的抗剪强度和抗拉强度计算分析，本发明先松土后纠偏，然后固定顶管，最终实现顶管的非开挖原位纠偏。利用本发明可安全快速完成偏移段顶管的纠偏工作，确保顶管功能的正常发挥，为土木、水利、市政等地下基础设施中的顶管及地下综合管廊等项目的建造和维护提供一种技术先进、安全可靠、经济合理的新方法。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种顶管的非开挖原位纠偏设计施工方法，包括以下步骤：

S1、将顶管与地表坐标建立联系，将偏差段顶管位置反算至地表，进行测量定位，根据土的抗剪强度、抗拉强度以及安全系数计算原位修复顶推力；

S2、对地表定位进行验证，通过后将其标识为松土引导孔，进一步扩大松土引导孔的孔径后对顶管附近区域进行松土施工；

S3、根据顶管位置确定地表顶推点，在顶推点向下竖向钻孔至顶管底部，然后向顶推点竖向钻孔中植入反力槽钢和千斤顶，通过千斤顶对顶管施加顶推力进行水平纠偏；

S4、水平纠偏完成后，利用高聚物注浆技术适当抬升顶管并稳定顶管底部；

S5、顶管纠偏到位后，利用高聚物对顶管段四周进行填充封闭，然后对松土区域、松土引导孔、顶推点竖向钻孔进行置换固定。

进一步地，所述步骤S3中进行顶管水平顶推复位前需要建立变形监测系统，所述变形监测系统包括地表监测系统和顶管内部的监测系统，所述监测系统的实施方式包括设定监测频率以及连续监测。

进一步地，所述步骤S3中植入反力槽钢和千斤顶方法具体是：

根据顶管埋深，将千斤顶固定在槽钢上，然后按顶推方向将反力槽钢植入顶推点竖向钻孔内，借助反力槽钢和侧壁土体提供千斤顶的支撑反力。

进一步地，所述步骤S3中进行水平纠偏过程为利用液压平衡阀同时控制多个千斤顶同步施加顶推力。

进一步地，所述步骤S1中安全系数的取值为1.3或以上。

进一步地，所述步骤S2中的验证方法具体为利用钻机竖向钻孔的方式进行验证。

进一步地，所述步骤S2中顶管附近区域的松土施工的方法具体为利用泥浆护壁清水旋喷钻进实施或泥浆护壁清水摆喷钻进实施。

进一步地，所述步骤S3中顶推点向下竖向钻孔的方法具体为利用泥浆护壁正循环钻机实施。

进一步地，所述步骤S5中的置换固定材料为水泥浆液或素混凝土。

一种顶管的非开挖原位纠偏设计施工方法，所述方法也适用于矩形顶管及地下综合管廊的非开挖原位纠偏设计施工。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明提供的顶管非开挖原位纠偏设计施工方法，从顶管纠偏的本质出发，提出松土与纠偏同步实施的设计施工理念，既降低了纠偏阻力，又提高了纠偏精度控制，并在纠偏过程中引入监测控制措施，提高了纠偏控制精度，在功能上很好的解决顶管的偏移问题，且安全可靠。

(2)本发明在顶管两侧分别进行松土与纠偏，分工明确，借助松土工艺可降低顶管纠偏的阻力和避免顶管顶推力过大出现强度破坏。纠偏工艺灵活，可根据纠偏推力的大小选择单点纠偏或者多点同步纠偏。

(3)本发明中松土工艺可在一定功能上控制纠偏需要，在顶推纠偏过程中，采取监测控制措施实现二次精度控制，可保证纠偏工作精准到位。

(4)本发明纠偏后顶管稳定可靠。顶管水平纠偏到位后，必要时采用高聚物注浆技术对顶管进行竖向纠偏和抬升。借助高聚物材料与周边介质的快速膨胀硬化及可靠的连接性能，可快速实现纠偏后顶管的固定，并确保其工作状态稳定可靠。

(5)本发明提供的顶管非开挖原位纠偏设计施工方法可满足在一定深度范围内及周边环境条件下的矩形顶管及地下综合管廊的非开挖原位纠偏。

(6)本发明施工安全快速，分工明确，在现场按施工顺序连续作业，作业效率高。

附图说明

图1为本发明顶管的非开挖原位纠偏设计施工剖面图；

图2为本发明顶管的非开挖原位纠偏实施效果剖面图；

图3为本发明顶管的非开挖原位纠偏实施前平面效果对比图；

图4为本发明顶管的非开挖原位纠偏实施后平面效果对比图；

附图标记

1、偏差段顶管；2、地表；3、松土区域；4、松土引导孔；5、顶推点；6、顶推点竖向钻孔；7、反力槽钢；8、千斤顶；9、高聚物；10、水泥浆液；11、素混凝土。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明，但本发明并不限定于这些实施例。

结合图1-4所示，一种顶管的非开挖原位纠偏设计施工方法，包括以下步骤：

S1、将顶管与地表坐标建立联系，将偏差段顶管1位置反算至地表2，进行测量定位，根据土的抗剪强度、抗拉强度以及安全系数计算原位修复顶推力。

其中，安全系数的取值为1.3或以上。

S2、对地表定位进行验证，通过后将其标识为松土引导孔4，进一步扩大松土引导孔4的孔径后对顶管附近区域进行松土施工。

松土区域3施工具体方法为：采用微型钻机竖向钻孔的方式对偏差段顶管1的真实位置进行验证，然后将验证正确的的位置标识为松土引导孔4，同时在地表2采用喷漆对松土引导孔4的平面位置进行标识，以确保精度满足施工要求。

进一步扩大松土引导孔4的孔径，结合作业区上部空间，顶管附近区域的松土施工可以采用泥浆护壁清水旋喷钻进实施，也可采用泥浆护壁清水摆喷钻进实施。

S3、根据顶管位置确定地表顶推点5，在顶推点5向下竖向钻孔至顶管底部，然后向顶推点竖向钻孔6中植入反力槽钢7和千斤顶8，通过千斤顶对顶管施加顶推力进行水平纠偏。

具体方法为：根据顶管位置确定地表顶推点5，同时在地表采用喷漆对顶推点5的平面位置进行标识，以确保精度满足施工要求。在顶推点5向下竖向钻孔，利用泥浆护壁正循环钻机成孔实施，深度钻至顶管底部，然后根据顶管埋深，将千斤顶8固定在反力槽钢7上，然后按顶推方向将反力槽钢7植入顶推点竖向钻孔6内，借助反力槽钢7和侧壁土体提供千斤顶8的支撑反力。

为控制偏差段顶管1纠偏过程中的合理移动及防止地表塌陷或***，提前建立好地表和顶管内部的监测系统，并合理设定监测频率并进行连续监测。

具体的实施过程中可以利用液压平衡阀同时控制多个千斤顶8同步施加顶推力，若顶推力不足，可调整千斤顶8位置，适当增加千斤顶8数目，以实现水平纠偏。

S4、水平纠偏完成后，利用高聚物9注浆技术适当抬升顶管并稳定顶管底部；

顶管的偏差不仅包括左右偏差，也包括上下偏差，高聚物9注浆首先的目标是解决上下偏差，即抬升并稳定顶管底部，同时解决水平偏差过程中的基底松动问题，其中管底高聚物注浆为管道内钻孔，钻透管壁，由内向外注浆。

S5、顶管纠偏到位后，利用高聚物对顶管段四周进行填充封闭，然后对松土区域3、松土引导孔4、顶推点竖向钻孔6进行置换固定。

其中，利用高聚物9对顶管段四周进行填充封闭，目的是控制管道的二次偏移。

置换固定的材料可采用水泥浆液10填充，也可采用素混凝土11回填，至此即可完成顶管的非开挖原位纠偏施工。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。对于本发明所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。