本發(fā)明屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微擾動(dòng)頂管施工方法。

背景技術(shù)：

地下空間開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，頂管施工是一種經(jīng)常被應(yīng)用到的技術(shù)手段，然而在既有路基下部進(jìn)行頂管施工時(shí)，頂管的頂進(jìn)將會(huì)對(duì)其上部路基結(jié)構(gòu)造成較大的影響，甚至造成頂管結(jié)構(gòu)上部土體整體偏移，進(jìn)而影響其上部的構(gòu)筑物。當(dāng)用于對(duì)路基穩(wěn)定性要求高的工程施工時(shí)，通常采用預(yù)先打入超前小導(dǎo)管的方法。但在打入小導(dǎo)管的過(guò)程中，小導(dǎo)管的前部土體將會(huì)被擠向四周，導(dǎo)致路基表面發(fā)生隆起，從而影響路面（公路）或軌道（鐵路）的平順性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種微擾動(dòng)頂管施工方法，該施工方法通過(guò)將超前小導(dǎo)管旋壓進(jìn)土體的過(guò)程中采用分段注漿以及高壓水沖土的技術(shù)手段，有效地減小了施工過(guò)程對(duì)周?chē)馏w的擠壓和擾動(dòng)，并通過(guò)將小導(dǎo)管連接成整體，做成可承受水平荷載與豎向荷載的管棚結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成：

一種微擾動(dòng)頂管施工方法，所述施工方法包括以下步驟：將若干根超前小導(dǎo)管水平旋壓進(jìn)土體，旋壓過(guò)程中利用高壓水流將所述超前小導(dǎo)管內(nèi)土體沖出；向所述超前小導(dǎo)管內(nèi)設(shè)置鋼絞線并灌入混凝土，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)中強(qiáng)度后再?gòu)埨摻g線以形成預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土；將各所述超前小導(dǎo)管的前端與后端連接在一起形成位于所述超前小導(dǎo)管兩端的鋼筋混凝土管棚橫梁，并在所述鋼筋混凝土管棚橫梁的兩側(cè)施工鋼筋混凝土管棚橫梁立柱，鋼筋混凝土管棚橫梁及所述鋼筋混凝土管棚橫梁立柱與其后面的土體密貼。

所述超前小導(dǎo)管的前端內(nèi)部安裝有沖土噴嘴；在旋壓所述超前小導(dǎo)管的過(guò)程中，利用所述沖土噴嘴向進(jìn)入所述超前小導(dǎo)管前端的土體噴射高壓水流形成泥漿，所述泥漿從所述超前小導(dǎo)管的后端開(kāi)口排出。

在旋壓所述超前小導(dǎo)管的過(guò)程中，向已壓入土體中的所述超前小導(dǎo)管外側(cè)進(jìn)行注漿。

向已壓入土體中的所述超前小導(dǎo)管外側(cè)進(jìn)行注漿的方法為：所述超前小導(dǎo)管的側(cè)壁開(kāi)設(shè)有若干注漿孔，所述超前小導(dǎo)管沿其軸線方向劃分為若干注漿區(qū)段；每個(gè)所述注漿區(qū)段內(nèi)的所述注漿孔連接有一根注漿管，利用所述注漿管對(duì)已壓入土體的所述注漿區(qū)段的外側(cè)進(jìn)行注漿。

所述注漿管上設(shè)置有調(diào)壓閥，在注漿過(guò)程中使用所述調(diào)壓閥調(diào)節(jié)各所述注漿區(qū)段的注漿壓力，靠近土體表面的所述注漿區(qū)段的注漿壓力小于位于所述土體深處的注漿區(qū)段的注漿壓力。

所述沖土噴嘴通過(guò)經(jīng)一前后可調(diào)支座固定于所述超前小導(dǎo)管內(nèi)，且所述前后可調(diào)支座與所述超前小導(dǎo)管內(nèi)壁之間設(shè)置有液壓調(diào)節(jié)油缸，在將所述超前小導(dǎo)管在水平旋壓進(jìn)土體的過(guò)程中，根據(jù)所述超前小導(dǎo)管穿越的土體的土體力學(xué)性能、地表的隆沉監(jiān)測(cè)結(jié)果等，動(dòng)態(tài)地通過(guò)所述液壓調(diào)節(jié)油缸控制前后可調(diào)支座的位置，以調(diào)節(jié)所述沖土噴嘴與所述超前小導(dǎo)管的前端之間的距離。

所述超前小導(dǎo)管水平旋壓到位后，在所述超前小導(dǎo)管內(nèi)設(shè)置至少一根所述鋼絞線，所述鋼絞線的兩端分別從所述超前小導(dǎo)管的前端開(kāi)口以及后端開(kāi)口伸出；對(duì)所述鋼絞線的兩端進(jìn)行張拉，并向所述超前小導(dǎo)管內(nèi)灌注混凝土；待混凝土硬化后，分別在所述鋼絞線的兩端安裝錨具，所述錨具的側(cè)面抵靠在所述超前小導(dǎo)管內(nèi)的混凝土的表面。

在施工所述鋼筋混凝土管棚橫梁的過(guò)程中，使用鋼筋混凝土將各所述超前小導(dǎo)管的前端連接在一起形成所述鋼筋混凝土管棚橫梁，同時(shí)使用鋼筋混凝土將各所述超前小導(dǎo)管的后端連接在一起形成所述鋼筋混凝土管棚橫梁；所述鋼筋混凝土管棚橫梁立柱由鋼筋混凝土制成。

在注漿過(guò)程中使用的漿液為惰性漿液。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，本施工方法可方便地打入大直徑的超前小導(dǎo)管，減小對(duì)超前小導(dǎo)管對(duì)周?chē)馏w的擾動(dòng)；并通過(guò)形成預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土，最大限度地加大了小導(dǎo)管的剛度；最終通過(guò)將小導(dǎo)管連接成整體，并做成可承受水平荷載與豎向荷載的管棚結(jié)構(gòu)，最大限度地減小了頂管施工對(duì)頂管上部土體的影響。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中的超前小導(dǎo)管的縱截面示意圖；

圖2為本發(fā)明中圖1中a處的局部放大圖；

圖3為本發(fā)明中圖1中b處的局部放大圖；

圖4為本發(fā)明中圖1中a-a處的橫截面示意圖；

圖5為本發(fā)明中的超前小導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)壓入土體過(guò)程中的示意圖；

圖6為本發(fā)明中的超前小導(dǎo)管施工完成后的縱截面示意圖；

圖7為本發(fā)明中的超前小導(dǎo)管連接成管棚后的側(cè)視圖；

圖8為本發(fā)明中的旋轉(zhuǎn)噴頭的正面視圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解：

如圖1-8，圖中標(biāo)記1-22分別為：超前小導(dǎo)管1、注漿孔2、注漿管3、沖土噴嘴4、高壓供水管5、注漿區(qū)段6a、注漿區(qū)段6b、注漿區(qū)段6c、注漿區(qū)段6d、調(diào)壓閥8、前后可調(diào)支座9、液壓調(diào)節(jié)油缸10、齒狀結(jié)構(gòu)11、固定卡座12、土體13、適配管14、旋轉(zhuǎn)噴頭15、噴口16、鋼絞線19、錨具20、鋼筋混凝土管棚橫梁21、鋼筋混凝土管棚橫梁立柱22。

實(shí)施例1：如圖1-8所示，本實(shí)施例具體涉及一種微擾動(dòng)頂管施工方法，其包括以下步驟：

1）在施工前，在施工區(qū)域的地表布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以便在施工過(guò)程中根據(jù)地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的隆起情況對(duì)小導(dǎo)管的施工進(jìn)行控制。

2）如圖1、5所示，依次將若干根兩端開(kāi)口的超前小導(dǎo)管1水平旋壓進(jìn)土體；在施工過(guò)程中，分別在頂管的始發(fā)井與接收井進(jìn)行交錯(cuò)地旋壓施工，以最大限度地減小超前小導(dǎo)管1上部土體的擾動(dòng)。

如圖1-4所示，超前小導(dǎo)管1的側(cè)壁開(kāi)設(shè)有若干注漿孔2；超前小導(dǎo)管1的兩端開(kāi)口，沿其軸線方向劃分為若干注漿區(qū)段6；每個(gè)注漿區(qū)段6內(nèi)的注漿孔2連接有一根注漿管3；超前小導(dǎo)管1的前端內(nèi)部設(shè)置有沖土噴嘴4，沖土噴嘴4連接一高壓供水管5。

如圖1、2所示，本實(shí)施例中，每個(gè)注漿區(qū)段6設(shè)置有一根注漿管3，注漿管3由超前小導(dǎo)管1的后端接入超前小導(dǎo)管1內(nèi)部；注漿管3的前端依次連接其對(duì)應(yīng)的注漿區(qū)段6內(nèi)的各注漿孔2；各注漿區(qū)段6的注漿管3相互獨(dú)立，每根注漿管3的尾端設(shè)置有一個(gè)調(diào)壓閥8；通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)壓閥8的壓力可以調(diào)節(jié)各注漿區(qū)段6的注漿壓力。

如圖1、5所示，超前小導(dǎo)管1依據(jù)其管長(zhǎng)以及土層情況劃分注漿區(qū)段6；在本實(shí)施例中超前小導(dǎo)管1劃分為四個(gè)注漿區(qū)段6a、6b、6c、6d；注漿區(qū)段6a靠近超前小導(dǎo)管1的后端的區(qū)域不開(kāi)設(shè)注漿孔。

如圖1、3、4所示，沖土噴嘴4經(jīng)一前后可調(diào)支座9固定于超前小導(dǎo)管1的內(nèi)表面，前后可調(diào)支座9與超前小導(dǎo)管內(nèi)壁面呈可滑動(dòng)式配合，在前后可調(diào)支座9與超前小導(dǎo)管1的內(nèi)壁之間設(shè)置有液壓調(diào)節(jié)油缸10，通過(guò)控制各液壓調(diào)節(jié)油缸10地伸縮，可沿軸箱調(diào)節(jié)前后可調(diào)支座9的位置，進(jìn)而調(diào)節(jié)前后可調(diào)支座9與超前小導(dǎo)管1的前端之間的距離；沖土噴嘴4用于向進(jìn)入超前小導(dǎo)管1前端的土體噴射高壓水流，土體在高壓水流地沖擊下變成泥漿，泥漿由超前小導(dǎo)管1的后端排出；通過(guò)沖土噴嘴4清除超前小導(dǎo)管1內(nèi)部的土體，可以避免超前小導(dǎo)管1壓入土層的過(guò)程中對(duì)超前小導(dǎo)管1周?chē)耐馏w進(jìn)行擠壓，減小了超前小導(dǎo)管1對(duì)土層造成地?cái)_動(dòng)。

如圖1、3、8所示，沖土噴嘴4包括適配管14以及旋轉(zhuǎn)噴頭15，適配管14固定安裝在前后可調(diào)支座9的中部，高壓供水管5連接在適配管14的后端，旋轉(zhuǎn)噴頭15的后端可旋地安裝在適配管14的前端；旋轉(zhuǎn)噴頭15的前端為錐形且指向超前小導(dǎo)管1的前端；所述旋轉(zhuǎn)噴頭15的側(cè)面設(shè)置有兩個(gè)噴口16，噴口16朝向旋轉(zhuǎn)噴頭15的斜后方。

如圖2、3所示，超前小導(dǎo)管1的前端的邊緣處設(shè)置有若干齒狀結(jié)構(gòu)11，齒狀結(jié)構(gòu)11用于在超前小導(dǎo)管1壓入土體的過(guò)程中切割土體；注漿管3以及高壓供水管5由超前小導(dǎo)管1的后端接入超前小導(dǎo)管內(nèi)部；超前小導(dǎo)管1內(nèi)壁面上設(shè)置有若干沿軸向分布的固定卡座12，注漿管3以及高壓供水管5經(jīng)固定卡座12固定于超前小導(dǎo)管1的內(nèi)壁上；在本實(shí)施例中，超前小導(dǎo)管1的外直徑10cm-100cm，壁厚0.3cm-1.5cm；高壓供水管5的外直徑1cm-3cm，壁厚0.15cm-0.2cm；注漿管3的外直徑3cm-4cm，壁厚0.2cm-0.3cm。

如圖1、3所示，在超前小導(dǎo)管1在旋壓進(jìn)入土體的過(guò)程中，位于其前端的齒狀結(jié)構(gòu)11持續(xù)切削土體13；切削掉的土體13通過(guò)超前小導(dǎo)管1的前端進(jìn)入超前小導(dǎo)管內(nèi)部；位于超前小導(dǎo)管1前端內(nèi)部的沖土噴嘴4向進(jìn)入超前小導(dǎo)管1的土體噴水，使之形成泥漿；泥漿流過(guò)超前小導(dǎo)管1內(nèi)部的空腔，從超前小導(dǎo)管1后端排出。

如圖3、6所示，在沖土噴嘴4噴水過(guò)程中，其前端的旋轉(zhuǎn)噴頭15在水流的反作用力的作用下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)噴頭15的旋轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致其噴射的水流一同旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的水流可以使得土體與水形成更加均勻的泥漿，從而便于泥漿從超前小導(dǎo)管1的后端排出，同時(shí)可以避免混合不均勻的泥漿堵塞超前小導(dǎo)管1。

如圖2、5所示，在超前小導(dǎo)管1旋轉(zhuǎn)壓入土體13的過(guò)程中，同時(shí)對(duì)超前小導(dǎo)管1壓入土體13的注漿區(qū)段6的外側(cè)進(jìn)行注漿，注漿采用的漿液為不會(huì)硬化的惰性漿液；通過(guò)注漿可以減小超前小導(dǎo)管對(duì)周?chē)馏w13的擠壓，從而有效減小超前小導(dǎo)管1對(duì)周?chē)馏w的擾動(dòng)；在注漿的過(guò)程中可以通過(guò)調(diào)節(jié)各注漿管3的調(diào)壓閥8，進(jìn)而調(diào)節(jié)各注漿區(qū)段6的注漿壓力。

如圖1、3所示，在超前小導(dǎo)管1旋轉(zhuǎn)壓入土體13的過(guò)程中，根據(jù)超前小導(dǎo)管1穿越土體的土體力學(xué)性能、地表的隆沉監(jiān)測(cè)結(jié)果等，通過(guò)液壓調(diào)節(jié)油缸10動(dòng)態(tài)地控制前后可調(diào)支座9的位置，以調(diào)節(jié)沖土噴嘴4與超前小導(dǎo)管1的前端之間的距離；通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)前后可調(diào)支座9的位置，可以使得沖土噴嘴4在保持微小擾動(dòng)的情況下適應(yīng)各種地質(zhì)條件的土體。

3）如圖1、5、6所示，向超前小導(dǎo)管1內(nèi)設(shè)置鋼絞線19并灌入混凝土，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)中強(qiáng)度后再?gòu)埨摻g線19以形成預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土；待混凝土硬化后，分別在鋼絞線19的兩端安裝錨具20，錨具20的側(cè)面抵靠在超前小導(dǎo)管1內(nèi)的混凝土的表面；將超前小導(dǎo)管1制成預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土，可以極大地提高超前小導(dǎo)管1的剛度。

4）如圖1、7所示，將各超前小導(dǎo)管1的前端與后端連接在一起形成位于超前小導(dǎo)管1兩端的鋼筋混凝土管棚橫梁21；具體的，使用鋼筋混凝土將各超前小導(dǎo)管1的前端連接在一起形成鋼筋混凝土管棚橫梁21，同時(shí)使用鋼筋混凝土將各超前小導(dǎo)管1的后端連接在一起形成所述鋼筋混凝土管棚橫梁21；位于超前小導(dǎo)管1兩端的鋼筋混凝土管棚橫梁21將所有的超前小導(dǎo)管1連接成管棚可承受水平荷載與豎向荷載的管棚結(jié)構(gòu)，最大限度地減小了頂管施工對(duì)頂管上部土體的影響；在鋼筋混凝土管棚橫梁21施工完成后，分別在各鋼筋混凝土管棚橫梁21的兩端施工鋼筋混凝土管棚橫梁立柱22；鋼筋混凝土管棚橫梁立柱22由鋼筋混凝土制成，其頂端連接鋼筋混凝土管棚橫梁21。鋼筋混凝土管棚橫梁21及鋼筋混凝土管棚橫梁立柱22與其后面的土體密貼。

本實(shí)施例的有益技術(shù)效果為：本實(shí)施例的施工方法可方便地打入大直徑的超前小導(dǎo)管，減小對(duì)超前小導(dǎo)管對(duì)周?chē)馏w的擾動(dòng)；并通過(guò)形成預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土，最大限度地加大的小導(dǎo)管的剛度；最終通過(guò)將小導(dǎo)管連接成整體，并做成可承受水平荷載與豎向荷載的管棚結(jié)構(gòu)，最大限度地減小了頂管施工對(duì)頂管上部土體的影響。