一种顶管施工工艺
阅读说明：本技术 一种顶管施工工艺 (Pipe jacking construction process ) 是由 翟冬梅 冯国晓 郑中立 邵林林 杨思颖 于 2021-09-29 设计创作，主要内容包括：本申请涉及顶管施工的技术领域,针对传统的顶管施工过程中,管道放置至轨道上的工序较为复杂的问题,提出了一种顶管施工工艺,通过放管机构包括两组竖直设置在始发井内的两组固定板,两组固定板关于轨道所在竖直面对称设置,固定板顶端均铰接有承接板,固定板均设置有用于驱使承接板摆动的驱动组件,顶管施工时,将管道放置至两组承接板之间再通过驱动组件驱动两组承接板摆动,当两组承接板摆动至两组承接板之间的距离大于管道外径时,管道便可准确落入轨道上。(The utility model relates to a technical field of push pipe construction, in the work progress to traditional push pipe, the pipeline is placed to the comparatively complicated problem of process on the track, a push pipe construction technology is proposed, include two sets of vertical setting two sets of fixed plates in the well that starts through putting the pipe mechanism, two sets of fixed plates set up about the vertical face symmetry in track place, the fixed plate top all articulates there is the board of accepting, the fixed plate all is provided with and is used for ordering about and accepts the wobbling drive assembly of board, during push pipe construction, place the pipeline to two sets of accepting and pass through two sets of board swings of accepting of drive assembly drive again between the board, when two sets of boards of accepting swing to two sets of distances of accepting between the board are greater than the pipeline external diameter, the pipeline alright fall into on the track.)
技术领域
本申请涉及顶管施工的技术领域，尤其是涉及一种顶管施工工艺。
背景技术
顶管施工无需对地面进行大范围开挖便可进行相关管道的埋设，通常运用于在一些地形复杂且无法进行地面的开挖的管道埋设工程中。
相关技术中，顶管施工前需要先在地面挖掘始发井以及到达井，然后在始发井内铺设轨道并安装顶进设备，通过吊机等顶管机吊入始发井并放置在轨道内，再将需要铺设的管道吊入至轨道上，启动顶管机，顶进设备驱动管道与顶管机进行水平移动，顶进设备顶进至极限位置后回复至初始状态，此时，再通过吊装设备将下一段管道吊入至轨道上，再通过顶进设备带动管道以及顶管机继续水平移动，以此不断循环，当顶管机移动至到达井内时，便可完成管道的铺设。
针对上述相关技术，发明人认为存在以下缺陷：顶管施工过程中，通常通过吊机配合钢丝绳的方式将管道吊入至轨道上，管道吊入过程中容易发生偏移，导致吊装过程中需要施工人员在井底辅助调节管道的位置，以使管道可以与轨道正对并顺利落至轨道上，减少管道落到轨道外的情况，整体操作较为复杂，且该过程存在一定的危险性。因此，存在改进空间。
发明内容
为了使顶管施工过程中，管道可以更方便快捷地放置到轨道上，本申请提供了一种顶管施工工艺。
本申请提供的一种顶管施工工艺，采用如下的技术方案：
一种顶管施工工艺，包括以下步骤：
S1：预制管道、放管机构以及储管机以及两组轨道梁；
S2：清理施工现场，在地表挖设始发井与到达井；
S3：将两组轨道梁并列铺设在始发井底部形成供管道卡入的轨道；
S4：在始发井井壁浇筑后座墙，待后座墙凝固后将千斤顶安装在后座墙上，并安装千斤顶；
S5：将放管机构安装在始发井上；并将顶管机放置在轨道上；
S6：启动顶管机以及千斤顶，利用千斤顶推动顶管机使顶管机钻入土层，然后将千斤顶的活塞杆缩回；
S7：通过放管机构将单节管道放入至两组轨道梁形成的轨道上，在管道内安装供顶管机使用的进出水管以及各种管线；
S8：启动千斤顶以及顶管机，通过千斤顶将活塞杆伸出进而将轨道上的顶管机以及管道顶入地下土层；随后将千斤顶的活塞杆缩回并拆除管道内进出水管以及各种管线；
S9：重复S7及S8，直至完成所有管道的铺装；
S10：拆除顶管机以及放管机构，并回填始发井以及到达井；
所述放管机构包括两组竖直设置在始发井内的两组固定板，两组所述
固定板关于轨道所在竖直面对称设置，所述固定板顶端均铰接有承接板，所述固定板均设置有用于驱使承接板摆动的驱动组件，当两组所述承接板均呈水平状态时，两组所述承接板位于轨道上方并覆盖始发井的井口。
通过采用上述技术方案，需要将管道单体放置在轨道上时，通过驱动组件驱动两组承接板摆动至两组承接板之间的间距小于管道的外径，将管道放置在两组承接板上，通过驱动组件驱动两组承接板向始发井井底摆动，两组承接板在摆动过程中形成V型夹角，利用两组承接板形成的V型夹角限制管道滚动，从而使得两组承接板摆动过程中，管道可以始终位于轨道上方的，当驱动组件驱动两组承接板摆动至两组承接板相互靠近一端的间距大于管道的外径时，管道便可脱离两组承接板并落到轨道上，从而实现管道的放置，使得管道可以准确放置在轨道上，相比传统采用吊机吊装和人工辅助移动的方式更加简单方便；通过驱动组件驱动两组承接板处于水平状态，始发井井口可以被两组承接板所遮盖，有利于施工人员跌落始发井的情况。
优选的，所述放管机构还包括设置在两组轨道梁之间的气囊，所述气囊顶端呈供管道卡入的弧形状，所述承接板还设置有用于驱使气囊膨胀或收缩的充抽气组件，当所述充抽气组件驱动气囊膨胀至极限状态时，所述气囊顶端高于轨道梁顶端，当所述充抽气组件驱动气囊收缩至极限状态时，所述气囊的顶端低于轨道梁顶端。
通过采用上述技术方案，下放管道时，通过充抽气组件对气囊充气，从而驱使气囊膨胀，使得从两组承接板上脱落的管道可以落到气囊上，减少管道与轨道发生刚性接触；通过气囊顶端呈供气囊嵌入的弧形状，使得管道不易脱离气囊，从而使得管道可以始终与轨道正对；管道落到气囊上后，通过充抽气组件将气囊内的气体抽出，当气囊收缩至气囊顶端低于轨道顶端时，管道便可准确卡入轨道。
优选的，所述驱动组件包括设置在固定板上的液压缸，所述液压缸包括主缸体以及主活塞杆，所述主活塞杆与主缸体两者相互远离的一端分别铰接于承接板与固定板相互靠近的一侧，所述主缸体与主活塞杆两者的回转轴线均与承接板的回转轴线平行。
通过采用上述技术方案，通过控制液压缸的主活塞杆伸出或缩回主缸体便可实现承接板的摆动，使得承接板的摆动更加简单方便，便于管道更好地通过两组承接板的摆动下放至轨道上。
优选的，所述充抽气组件包括竖直固定在始发井井底的气缸，所述气缸位于承接板下方，所述气缸底部通过出气管与气囊连通，所述气缸的活塞杆与承接板之间还设置有驱动杆；所述驱动杆两端分别与承接板以及气缸的活塞杆铰接，所述驱动杆两端的回转轴线均与承接板的回转轴线平行，当所述承接板摆动至水平状态时，所述气缸活塞杆位于气缸顶端且气囊处于极限收缩状态，当两组所述承接板摆动至两组承接板之间的间距大于管道外径时，所述气缸活塞杆位于气缸底端且所述气囊处于极限膨胀状态。
通过采用上述技术方案，当驱动组件驱动承接板朝向始发井井底摆动的过程中，摆动板通过驱动杆以及气缸的活塞杆带动气缸中的活塞朝向气缸底部移动，从而将气体通过出气管压入气囊内，从而实现承接板朝向始发井的摆动的同时便可驱使气囊膨胀，使得管道脱离两组承接板时可以落到膨胀的气囊上从而被气囊缓冲，当驱动组件驱动两组承接板摆动至水平状态时，承接板通过驱动杆以及气缸的活塞杆带动气缸的活塞朝向气缸顶端移动，进而将气囊内的气体抽出，实现气囊的收缩，使得气囊顶端的管道可以准确落至轨道上。
优选的，所述放管机构还包括倾斜架设的储管板，所述储管板位于承接板的一侧；所述储管板的倾斜下端朝向承接板，所述储管板的倾斜下端还凸出有挡管板，所述承接板还设置有用于将储管板倾斜下端的管道顶出储管板的顶管组件。
通过采用上述技术方案，通过设置储管板，可先将若干管道存放在储管架上，通过挡管板的设置，使得储管板上的管道不易滑落出储管板外，通过设置顶管组件，当需要将管道下放至轨道上时，可通过顶管组件将位于储管板倾斜下端的管道顶出至储管板，使得管道可以滚落至两组承接板上，便于后续在驱动组件驱动两组承接板往始发井井底移动进而将管道放至气囊上。
优选的，所述顶管组件还包括设置在承接板铰接端的顶管板，所述顶管板与承接板平行设置，当所述承接板处于水平状态时，所述顶管板位于储管板的倾斜下端的下方，所述储管板开设有供顶管板伸出的通槽。
通过采用上述技术方案，通过顶管板与承接板位于平行设置且储管板开设有供顶管板伸出的通槽，使得驱动组件驱动承接板朝向始发井井底摆动的过程中，顶管板可以向上翘起并突出储管板，从而将位于储管板的倾斜下端的管道顶离储管板，当被顶起的管道的底部高于挡管板的顶端时，管道通过自身重力向下滚动并落入两组承接板之间，当两组承接板摆动至两者相互靠近的一端的间距大于管道的外径时，管道便可落入至气囊上；同时，凸出储管板的顶管板还可挡住后续的管道，限制后续管道在储管板上滑动；当驱动组件驱动两组承接板朝向始发井井口摆动时，顶管板随着向下摆动并复位，使得后续管道可以通过自身重力滑落至储管板的倾斜下段。
优选的，所述顶管板远离承接板的一端转动连接有滚动辊，所述滚动辊的回转轴线与承接板回转轴线平行。
通过采用上述技术方案，通过滚动辊的设置，有利于减少顶管板远离承接板一端与管道之间的摩擦力，使得驱动组件驱动承接板摆动至水平状态时，顶管板可以更顺畅地向下摆动并移动至储管板下方，便于后续管道通过自身重力滑动至储管板的倾斜下端。
优选的，所述承接板背离始发井井底的一面均固定有柔性垫。
通过采用上述技术方案，通过柔性垫的设置，使得顶管组件将储管板上的管道顶落至承接板上时，管道可以被柔性垫缓冲，有利于减少管道冲击承接板，造成承接板损坏的情况。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过两组固定板顶端均铰接有承接板，两组承接板均位于轨道上方，固定板上均设置有驱动对应的承接板摆动的驱动组件，当需要将管道放置到轨道上时，先将管道放置至两组承接板上，驱动组件承接板向始发井井底摆动，两组承接板带动管道朝向始发井井底移动，当两组承接板之间的距离大于管道的外径时，管道便可准确落入至轨道；
2.通过轨道设置有气囊，始发井井底还设置有用于驱使气囊膨胀或收缩的充抽气组件，利用充抽气组件驱动气囊膨胀，使得管道从两组承接板之间落下时可以先被气囊缓冲；
3.通过顶管板远离承接板的一端滚动连接有滚动辊，有利于减少顶管板与管道之间的摩擦力，使得驱动组件驱动承接板朝向始发井井口摆动时，顶管板可以更顺畅地摆动至储管板下端。
附图说明
图1是本申请实施例用于示意顶管机施工时的结构示意图。
图2是本申请实施例用于示意气囊处于膨胀状态时的结构示意图。
图3是本申请实施例用于示意气囊处于收缩状态时的结构示意图。
图4是图3中A部的放大示意图。
附图标记说明：
1、始发井；11、后座墙；12、千斤顶；2、轨道梁；21、枕木；3、顶管机；31、管道；4、固定板；40、液压缸；401、主活塞杆；402、主缸体；41、承接板；411、柔性垫；42、气囊；43、充抽气组件；431、气缸；432、驱动杆；5、储管板；50、通槽；51、机架；52、挡板；53、挡管板；6、顶管板；61、滚动辊。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种顶管施工工艺，参照图1及图2，包括以下步骤：
S1：预制放管机构以及两组轨道梁2。
S2：清理施工现场，在地表挖设始发井1与到达井；始发井1与到达井挖设后应及时对其进行止水以及加固施工。
S3：将两组轨道梁2并列铺设在始发井1底部形成供管道31卡入的轨道；铺设轨道梁2时，先在始发井1井底先铺设若干枕木21，以提高轨道梁2的支撑强度。
S4：在始发井1井壁浇筑后座墙11，待后座墙11凝固后将千斤顶12安装在后座墙11上；后座墙11应采用钢筋混凝土结构，以保证后座墙11的整体强度。
S5：将放管机构安装在始发井1上并将顶管机3放置在轨道上。
S6：启动顶管机3以及千斤顶12，利用千斤顶12推动顶管机3使顶管机3钻入土层，然后将千斤顶12的活塞杆缩回。
S7：通过放管机构将单节管道31放入至两组轨道梁2形成的轨道上，在管道31内安装供顶管机3使用的进出水管以及各种管线。
S8：启动千斤顶12以及顶管机3，通过千斤顶12将活塞杆伸出进而将轨道上的管道31以及顶管机3顶入地下土层；随后将千斤顶12的活塞杆缩回并拆除管道31内进出水管以及各种管线。
S9：重复S7及S8，直至完成所有管道31的铺装。
S10：拆除顶管机3以及放管机构，并回填始发井1以及到达井。
参照图2及图3，放管机构包括竖直设置的两组固定板4，两组固定板4分别固定在始发井1相对的井壁上，两组固定板4关于轨道所在竖直面对称设置，固定板4顶端均水平铰接有承接板41，固定板4均设置有用于驱动对应的承接板41摆动的驱动组件，当两组承接板41处于水平状态时，两组承接板41位于轨道正上方且两组承接板41覆盖始发井1的开口。
参照图2及图3，放管机构还包括设置在轨道上的气囊42，气囊42固定在两组轨道梁2之间，气囊42顶端呈供管道31卡入的弧形状，气囊42顶端的轴线方向与轨道的延伸方向平行，始发井1还设置有用于驱使气囊42膨胀或收缩的抽充气组件。
参照图2及图3，当抽充气组件驱动气囊42至膨胀状态时，气囊42顶端高于轨道顶端，当充抽气组件43驱动气囊42至收缩状态时，气囊42顶端低于轨道顶端。将管道31放置在轨道上时，通过两组固定板4上的驱动组件驱动对应的承接板41摆动，直至两组承接板41之间的间距小于管道31外径，将管道31放置在两组承接板41之间，通过驱动组件驱动对应的承接板41朝向始发井1的井底摆动并同时通过抽充气组件驱使气囊42膨胀；两组承接板41摆动过程中形成类V字型结构以限制管道31滚动，使得管道31可以始终位于轨道上方；当两组承接板41摆动至两组承接板41相互靠近的一端的间距大于管道31的外径时，管道31脱落承接板41并落在气囊42的顶端，通过充抽气组件43驱使气囊42收缩，当气囊42收缩至其顶端低于轨道顶端时，管道31便可卡入轨道上，从而实现管道的放置。当管道31落入极限膨胀状态的气囊42顶端时，两组抵接板均位于管道31上方，使得后续两组承接板41朝向始发井1井口摆动时不易与管道31发生干涉。
参照图3及图4，放管机构还包括设置在地面的机架51，机架51设置有储管板5，储管板5倾斜架设在机架51上，且储管板5的倾斜下端朝向两组承接板41中的其中一块承接板41。储管板5的倾斜方向在水平面的投影与承接板41的回转轴线垂直；储管板5的倾斜下端还凸出固定有挡管板53，挡管板53垂直于储管板5所在平面；靠近储管板5的承接板41还设置有用于将位于挡管板53的倾斜下端的管道31顶出储管板5的顶管组件。利用储管架储存一定数量的管道31，通过顶管组件将位于储管板5倾斜下端的管道31推出储管板5，使得管道31可以滚向两组承接板41，便于后续两组承接板41朝向始发井1内摆动的同时带动管道31朝向始发井1内移动。
参照图3及图4，顶管组件包括顶管板6，顶管板6固定于靠近储管板5的承接板41的铰接端上，顶管板6与承接板41相互平行设置。当承接板41处于水平状态时，顶管板6位于储管板5的倾斜下端的下方；储管板5开设有供顶管板6穿出的通槽50，通槽50靠近承接板41的一端开口设置。使得承接板41在驱动组件的驱动下朝向始发井1井底摆动时，顶管板6可以向上翘起并突出储管板5，进而将位于储管板5倾斜下端的管道31顶起，当被顶起的管道31底部高于挡管板53的顶端时，管道31在自身的重力作用下朝向两组承接板41滚动，进而落至两组承接板41之间；同时，顶管板6翘出储管板5还可暂时对后续的管道31进行阻挡；后续承接板41在驱动组件的驱动下摆动至水平状态时，顶管板6随之摆动至储管板5下方，使得后续管道31可以在自身重力的作用下继续朝储管板5的倾斜下方滚动并与挡管板53抵接。
参照图3及图4，顶管板6远离承接板41的一端转动连接有滚动辊61，滚动辊61的转动方向与承接板41的回转轴线平行，通过设置滚动辊61，有利于减少顶管板6远离承接板41一端的端部与管道31之间的摩擦力，使得顶管板6朝向储管板5底部摆动的过程更加顺畅。储管板5还垂直固定有两组挡板52，两组挡板52用于限制管道31滑出储管板5两侧，使得储管板5上的管道31可以始终沿着储管板5的倾斜方向滚动。
参照图3及图4，两组承接板41背离始发井1井底的一侧的均固定有柔性垫411，在本实施例中，柔性垫411为橡胶垫，使得被顶管组件顶出储管板5的管道31可以被柔性垫411缓冲，减少因管道31与承接板41发生刚性碰撞导致承接板41损坏的情况。
参照图2及图3，驱动组件包括设置在固定板4的液压缸40，液压缸40包括主缸体402以及主活塞杆401，主缸体402与主活塞杆401相互远离的一端分别铰接于固定板4与承接板41相互靠近的一侧。当主活塞杆401伸出至极限状态时，承接板41处于水平状态。通过控制液压缸40的主活塞杆401伸出主缸体402或缩回主缸体402便可控制承接板41的摆动，使得承接板41的摆动更加简单方便。液压杆40的行程满足使顶管板6摆动至顶管板6远离承接板41的一端高于挡管板53的顶端。便于更好将储管板5倾斜下端的管道31顶出储管板5。
参照图2及图3，充抽气组件43包括竖直固定在始发井1底壁的气缸431，在本实施例中，气缸431设置有四组，两个气缸431为一组，每组的两个气缸431对应一组承接板41且每组的两个气缸431位于对应的承接板41下方；气缸431底部均通过出气管与气囊42连通。气缸431的活塞杆与对应的承接板41之间设置有驱动杆432，驱动杆432沿长度方向的两端分别与承接板41朝向始发井1底壁的一侧以及气缸431的活塞杆的顶端铰接，驱动杆432两端的回转轴线均与承接板41的回转轴线平行。
参照图2及图3，当两组承接板41摆动至水平状态时，气缸431的活塞杆均位于气缸431顶端且气囊42处于极限收缩状态；当两组承接板41摆动至两组承接板41之间的间距大于管道31的外径时，气缸431的活塞杆均位于气缸431底端且气囊42处于极限膨胀状态。通过以上设置，使得承接板41朝向始发井1井底摆动的过程中可以通过驱动杆432以及气缸431的活塞杆带动气缸431的活塞朝向气缸431底部移动，进而将气体压入气囊42，进而实现气囊42的膨胀，使得管道31从两组承接板41上脱落时可以落至气囊42顶端。
参照图2及图3，具体通过放管机构放置管道31的操作如下：
通过固定板4上的驱动组件驱动对应的承接板41摆动至水平状态；将若干管道31依次排列放置在储管板5上。
通过固定板4上的驱动组件驱动对应的承接板41朝向始发井1井底摆动。设置有顶管板6的承接板41摆动过程中带动顶管板6向上摆动并翘出储管板5，使得储管板5倾斜下端的管道31被顶起，当储管板5倾斜下端被顶起的管道31底部高于挡管板53顶端时，管道31滚落至两组承接板41之间。同时两组承接板41向下摆动过程中，通过驱动杆432以及气缸431活塞杆带动气缸431的活塞向下气缸431底部移动，进而将气体压入气囊42内，使得气囊42膨胀。
当两组承接板41摆动至两组承接板41之间的间距大于管道31的外径时，管道31脱离两组承接板41并落至气囊42顶端。
通过驱动组件驱动对应的承接板41朝向始发井1井口摆动，承接板41摆动过程中将通过驱动杆432以及气缸431的活塞杆带动气缸431的活塞向气缸431顶端移动，进而将气囊42内的气体抽出，当气囊42收缩至气囊42顶端低于轨道顶端时，管道31便可卡入轨道，从而实现将管道31准确放置在轨道上。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。