一种咬合顶管到达施工临时止水方法

技术领域

本发明涉及属于隧道工程领域，可应用于咬合顶管到达施工，具体涉及一种咬合顶管到达施工临时止水方法。

背景技术

随着我国城市化的不断推进，大跨浅埋隧道日益增多，其中下穿铁路、道路、地铁车站等建构筑物的案例越来越多，对隧道施工沉降控制要求越来越高。因此提出了环形预开挖超前支护循环的暗挖隧道施工方法，采用多个沿隧道环向布置的顶管机开挖行程隧道预支护结构，相邻顶管机刀盘开挖轮廓搭接、咬合。

在顶管或盾构机的接收施工中，接收时的涌水、突泥是施工的重要风险事件，在工程实施前就应采取措施降低施工的风险。在外水压比较大的情况，接收施工会采用帘布橡胶结合卡板的方式临时止水，近年来也有采用可收缩、可充气膨胀的气囊进行接收止水的案例。

咬合顶管是最近新提出的一种施工设备，可广泛应用于先筑后挖法隧道的施工。如附图1所示，根据咬合顶管的施工定向、相邻咬合顶管连接等要求，咬合顶管两端设置第一先导管1-1、第二先导管1-2，然后组合管体2掘进，其中组合管体两端的第一导向管2-1、第二导向管2-2分别与已施工完成的第一先导管1-1、第二先导管1-2相连，并随组合管体2的掘进推出第一先导管1-1、第二先导管1-2，第一先导管1-1、第二先导管1-2置换为与组合管体相连的第一导向管2-1、第二导向管2-2。根据咬合顶管的施工工艺特点，咬合顶管接收的时序为先接收两侧的先导管，组合管体顶进的过程中，先导管持续接收，然后组合管体一起接收，顶进下一循环的组合管体时，上一循环的带活动接头的导向管持续接收。

因此，与现有普通顶管或盾构工程施工相比，普通顶管或盾构接收只接收一次，且接收的主体为顶管机或盾构机，而咬合顶管需多次、连续接收，尤其是在先导管管位，不仅要接收顶管机，还要接收后续钢管，且在管位最后循环的管节顶进到位之前需一直保持接收状态。因此，咬合顶管的接收止水要求为：

1、先导管的到达不同于既有的顶管、盾构的到达。既有技术的顶管或盾构隧道在顶管机或盾构机到达接收井后，管体会留在洞口，随后管体与开挖轮廓间的空隙通过注浆可以封闭，配合到达加固后可以封堵地下水涌入的通路；而先导管到达后，还需要在组合管体施工的过程中不断的从接收端顶出；

2、组合管体推进，先期先导管临时止水装置靠组合管体侧需拆除，安装完全覆盖管体的止水装置；

3、如组合管体后续继续延伸时，下一节的组合管体3推进，需将先期施工组合管体的一侧导向管持续顶出，这时顶出的导向管为类C型开口结构；组合管体推出前，需将该类C型开口的临时止水改造为覆盖整个组合管体的止水装置；下一节的组合管体3两端为第三导向管3-1、第四导向管3-2；

4、咬合顶管到达不同于既有技术的盾构接收要求，咬合顶管在顶进的过程中持续保持管体外的泥浆，以减少顶进的摩擦力。组合顶管到达止水应在组合顶管完成之前保持有效。为了降低施工中的风险，有必要设计一种适用于咬合顶管的到达施工临时止水方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种咬合顶管到达施工临时止水方法，可较好地解决咬合顶管施工临时止水的难题，有效降低施工风险，本发明至少解决了现有技术中的部分问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种咬合顶管到达施工临时止水方法，包括先导管接收止水和组合管体接收止水，

先导管接收止水：

S1、先导管穿过工作井端墙进入工作井，工作井端墙的环框上安装有用于接收先导管顶管机的第一钢套筒，第一钢套筒位于工作井内，

先导管顶管机顶入第一钢套筒后，对埋设在工作井端墙内的第一橡胶囊加压充填，使第一橡胶囊在顶管机后的先导管上压紧，从而切断地层来水；

S2、然后拆除第一钢套筒及先导管顶管机，工作井端墙的洞口安装环绕先导管的第一帘布橡胶板；

S3、组合管体推进时，先导管从接收端不断顶出，直至组合管体到达接收端；

组合管体接收止水：

S4、在组合管体到达接收端前，安装包裹组合管体的第三橡胶囊，第三橡胶囊固定于工作井端墙内；

S5、在工作井端墙靠近工作井内的侧壁上安装有用于接收组合管体顶管机的第二钢套筒，第二钢套筒远离工作井端墙的一端开设有供组合管体的导向管顶出的开孔；

S6、第三橡胶囊填充膨胀，压紧组合管体，切断地层来水，然后拆除第二钢套筒、组合管体顶管机，工作井端墙的洞口安装环绕组合管体的第三帘布橡胶板。

进一步地，在管体靠近地层来水的方向设置橡胶囊，在拆除套筒、安装帘布橡胶板及其他需要的时候对橡胶囊加压充填，封堵地层来水。

进一步地，橡胶囊的形状：先导管的橡胶囊为绕先导管钢管的一个圆环，组合管体单独封闭的橡胶囊为封闭的波浪形，连续组合管体中后施工管体的橡胶囊为开口的波浪形橡胶囊，且应与帘布橡胶板或已施工的橡胶囊搭接。

进一步地，开口的波浪形橡胶囊与已施工的橡胶囊重叠处设置纵向隔断，纵向隔断为沿顶管纵向一定范围内设置的橡胶囊，并与帘布橡胶、到达止水环框等一起防止地下水窜流。

进一步地，橡胶囊的布置方式：后施工管体的橡胶囊安装于先施工管体橡胶囊的内侧。

进一步地，橡胶囊位于顶管可切削的范围内，在顶管施工时被刀盘切削。

进一步地，为应对紧急情况，在工作井端墙上设置预留冻结管路，用来在橡胶囊、帘布橡胶板同时防水失效时冻结外圈地层。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明提出的一种咬合顶管接收施工临时止水方法，包括先导管接收止水方法、组合管体接收止水方法、连续组合管体时的组合管体接收止水方法、施工应急止水方法等四个部分，主要依靠橡胶囊、帘布橡胶板止水，并预埋冻结管路进行应急止水。

2、本发明提出的咬合顶管接收施工临时止水方法，结合组合咬合顶管的结构特点和施工顺序，通过设置前后错开的多道组合的止水结构，使组合咬合顶管各部分接收时均具有封闭成环的到达止水结构，保证止水效果。

3、本发明提出的咬合顶管接收施工临时止水方法，能够形成顶管相对密封的空间，满足顶管施工地下水、泥水顶管的泥浆的防渗要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的咬合顶管示意图(后施工顶管与先施工顶管咬合、搭接)；

图2为本发明实施例提供的先导管接收示意图；

图3为本发明实施例提供的组合管体接收示意图；

图4为本发明实施例提供的连续组合管体施工时组合管体接收示意图；

图5为本发明实施例提供的图4中的局部放大图。

图6为本发明实施例提供的单先导管横断面布置示意图；

图7为本发明实施例提供的分组咬合顶管横断面布置示意图(以三根钢管为一组为例)；

图8为本发明实施例提供的单先导管接收顶进平面图(箭头代表顶管推进方向)；

图9为本发明实施例提供的分组咬合顶管接收顶进平面图(箭头代表顶管推进方向)。

图中：第一先导管1-1、第二先导管1-2、第一先导管止水装置1-3、第一帘布橡胶板1-3-1、第一橡胶囊1-3-2、第二先导管止水装置1-4、第二帘布橡胶板1-4-1、第二橡胶囊1-4-2、第一钢套筒1-5、组合管体2、第一导向管2-1、第二导向管2-2、组合管体止水装置2-3、第三帘布橡胶板2-3-1、第三橡胶囊2-3-2、第四橡胶囊2-3-3、第二钢套筒2-4、下一节的组合管体3、第三导向管3-1、第四导向管3-2、预留冻结管路4；单先导管5、单导向管6、与单导向管连接的组合管体7、顶管机刀盘7-1、咬合管组的橡胶囊8、第四帘布橡胶板5-3-1、第五橡胶囊5-3-2、圆筒形接收环框5-3-3、第五帘布橡胶板7-3-1。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

如图1-图5，本发明实施例提供一种咬合顶管到达施工临时止水方法，包括先导管接收止水和组合管体接收止水，

先导管接收止水：S1、先导管穿过工作井端墙进入工作井，工作井端墙的钢环框上安装有用于接收先导管顶管机的第一钢套筒，第一钢套筒远离工作井端墙的一端为封闭结构，第一钢套筒位于工作井内，先导管顶管机顶入第一钢套筒后，对埋设在工作井端墙内的第一橡胶囊加压充填，使第一橡胶囊在顶管机后的先导管上压紧，从而切断地层来水；S2、然后拆除第一钢套筒及先导管顶管机，工作井端墙的洞口安装环绕先导管的第一帘布橡胶板，第一帘布橡胶板设于工作井端墙朝向井内的侧壁上；S3、组合管体推进时，先导管从接收端不断顶出，直至组合管体到达接收端，该过程仅采用第一帘布橡胶板止水，或采用第一帘布橡胶板和第一橡胶囊结合双道止水；在本实施例中，先导管包括第一先导管1-1和第二先导管1-2，第一先导管1-1和第二先导管1-2接收止水措施相同。第一先导管1-1对应第一先导管止水装置1-3，第一先导管止水装置1-3包括第一帘布橡胶板1-3-1和第一橡胶囊1-3-2。

第二先导管1-2对应第二先导管止水装置1-4，第二先导管止水装置1-4包括第二帘布橡胶板1-4-1和第二橡胶囊1-4-2。

组合管体接收止水：S4、在组合管体到达接收端前，拆除对应导向管与咬合顶管管体搭接位置处的部分钢环框，安装包裹组合管体的第三橡胶囊2-3-2，第三橡胶囊2-3-2固定于工作井端墙预留的槽道内，第三橡胶囊2-3-2设于工作井端墙远离工作井内的一端；组合管体包括两端的导向管、两导向管间的咬合顶管管体；

S5、在工作井端墙靠近工作井内的侧壁上安装有用于接收组合管体顶管机的第二钢套筒，第二钢套筒远离工作井端墙的一端开设有供组合管体的导向管顶出的开孔；第二钢套筒供导向管伸出的开孔与导向管外壁间密封处理；

S6、第三橡胶囊2-3-2填充膨胀，压紧组合管体，切断地层来水，然后拆除第二钢套筒、组合管体顶管机，工作井端墙的洞口安装环绕组合管体的第三帘布橡胶板2-3-1，第三帘布橡胶板设于工作井端墙朝向井内的侧壁上。

组合管体沿环向延伸构成连续组合管体，连续组合管体接收止水与组合管体接收止水措施相同，采用橡胶囊和帘布橡胶板，但在先前组合管体的第三橡胶囊2-3-2断开处需设置沿纵向延伸的第四橡胶囊2-3-3，避免断开处渗水。相邻两组合管体的橡胶囊在接收方向上前后错开布置。

施工应急止水方法：为应对紧急情况，在工作井端墙上设置预留冻结管路4，用来在橡胶囊、帘布橡胶板同时防水失效时冻结外圈地层。

在管体靠近地层来水的方向设置橡胶囊，在拆除套筒、安装帘布橡胶板及其他需要的时候对橡胶囊加压充填，封堵地层来水。橡胶囊的形状：先导管的橡胶囊为绕先导管钢管的一个圆环，组合管体单独封闭的橡胶囊为封闭的波浪形，连续组合管体中后施工管体的橡胶囊为开口的波浪形橡胶囊，且应与帘布橡胶板或已施工的橡胶囊搭接。开口的波浪形橡胶囊与已施工的橡胶囊重叠处设置纵向隔断，纵向隔断为沿顶管纵向一定范围内设置的橡胶囊(第四橡胶囊2-3-3)，并与帘布橡胶、到达止水环框等一起防止地下水窜流。橡胶囊的布置方式：后施工管体的橡胶囊安装于先施工管体橡胶囊的内侧(内、外以相对工作井的方位区分，更靠近工作井临空面的为内侧，更靠近工作井外土体的为外侧)。

图6-图9为另一实施例，图6为单先导管横断面布置示意图，图7为分组咬合顶管横断面布置示意图，单导向管6前方与单先导管5连接，单导向管6、与单导向管连接的组合管体7一起构成咬合管组，与单导向管连接的组合管体7前方有顶管机刀盘7-1。图8为单先导管接收顶进平面图，与前一实施例中的先导管防水措施相同，图8中示有单先导管临时止水装置，单先导管临时止水装置包括第四帘布橡胶板5-3-1、第五橡胶囊5-3-2、圆筒形接收环框5-3-3。

如图8-图9，接收单先导管5时用第四帘布橡胶板5-3-1止水，安装组合管体环框和接收钢套筒前将第五橡胶囊5-3-2加压鼓起，封闭地层来水，然后安装组合管体环框、接收套筒等装置，顶管机刀盘7-1顶进至第五橡胶囊5-3-2位置时橡胶囊破除，然后接收组合管体顶管机，顶管机整体顶出接收井、将其与后续钢管拆除前，对咬合管组的橡胶囊8加压，封闭地层来水，然后拆除组合顶管机和接收钢套筒，封闭洞门。工作井端墙的洞口安装环绕咬合管组的第五帘布橡胶板7-3-1，第五帘布橡胶板设于工作井端墙朝向井内的侧壁上。

适应于咬合顶管，本发明提出了一种咬合顶管到达施工临时止水方法，可较好地解决咬合顶管施工临时止水的难题，有效降低施工风险。随着咬合顶管的推广使用，本发明提出的止水方法具有广阔的发展前景。

本发明提出了一种咬合顶管接收施工临时止水方法，具体技术方案按先导管接收止水、组合管体接收止水、组合管体连续施工时接收止水，分述如下：

(一)先导管接收止水

1、第一先导管1-1穿过端墙(工作井侧墙)进入工作井，考虑顶管的开挖轮廓与管体之间的空隙泥浆贯通，在工作井端墙钢环框上安装与先导管顶管机长度、开挖直径对应的第一钢套筒1-5，第一钢套筒1-5的前端封闭，形成从端墙开挖面至套筒封闭空间；

2、先导管顶管机顶入第一钢套筒1-5，然后对埋设在端墙内的第一橡胶囊1-3-2进行加压充填，使第一橡胶囊1-3-1在顶管机后的先导管上压紧，从而切断地层来水；

3、然后拆除第一钢套筒1-5及顶管机，在洞口安装环绕先导管的第一帘布橡胶板1-3-2及防止帘布橡胶板翻出的卡板；

4、组合管体推进时，第一先导管1-1、第二先导管1-2从接收端不断顶出，在过程中可以仅采用第一帘布橡胶板1-3-2止水，也可采用第一帘布橡胶板1-3-2、第一橡胶囊1-3-1双道止水；

5、先导管不断顶出，直至组合管体到达接收端。

(二)组合管体接收止水

1、在组合管体到达接收端前，拆除导向管交叉区的环框，安装包裹组合管体的第三橡胶囊2-3-2；组合管体止水装置2-3包括第三帘布橡胶板2-3-1和第三橡胶囊2-3-2；

2、在端墙内安装组合管体接收的第二钢套筒2-4，第二钢套筒2-4应包络组合管体2的所有范围，其中对应组合管体2的第一导向管2-1、第二导向管2-2应保证正常顶出，并在第二钢套筒2-4的前端设置钢套筒与第一导向管2-1、第二导向管2-2的密封，最终形成接收完全封闭的筒体空间；

3、第三橡胶囊2-3-2填充，切断地层来水，然后拆除第二钢套筒2-4、顶管机，安装第三帘布橡胶板2-3-1及对第三帘布橡胶板进行限位的卡板；

(三)连续组合管体时的组合管体接收止水

连续组合管体时的组合管体接收与上述(二)中组合管体的步骤一样，差别在于第三橡胶囊2-3-2的设置范围及导向管2-1的接收。

1、因为连续组合管体一端相接另一组合管体，第三橡胶囊2-3-2无法封闭，需在管体部位断开，但需要设置封闭的防水分区，在组合管体连接处设置纵向隔断(沿纵向设置的第四橡胶囊2-3-3，纵向即接收方向)。

2、第一导向管2-1已在前一节组合管体施工时已形成了橡胶囊、帘布橡胶板两道防水，该C型管从地层中顶出，不需进行额外的防水措施。

(四)施工应急止水方法

所述咬合顶管到达接收临时止水方法主要依靠橡胶囊、帘布橡胶板止水，同时，为应对紧急情况，在到达端墙上设置预留冻结管路，用来在橡胶囊、帘布橡胶板同时防水失效时冻结外圈地层，以便修复橡胶囊、帘布橡胶板等防水结构。

结合附图，本发明通过以下技术手段实现：

本发明提出的一种咬合顶管接收施工临时止水方法，包括先导管接收止水方法、组合管体接收止水方法、连续组合管体时的组合管体接收止水方法、施工应急止水方法等四个部分，主要依靠橡胶囊、帘布橡胶板止水，并预埋冻结管路进行应急止水。

咬合顶管接收工作井施工时，需提前根据顶管轴线轮廓、组合方式、施工顺序等，确定环框分块、止水结构形式、道数、前后位置关系等，将固定环框、可拆卸环框及各道止水结构按照预定的位置预埋在接收端墙中。

咬合顶管施工时，先顶进先导管；先导管接收采用钢套筒接收的方式，在工作井端墙钢环框上安装与先导管顶管机长度、开挖直径对应的钢套筒，钢套筒前端封闭，形成从端墙开挖面至套筒封闭空间。

先导管顶管机顶入套筒后，对埋设在端墙内的橡胶囊进行加压充填，使橡胶囊在顶管机后的先导管上压紧，从而切断地层来水；然后拆除套筒及顶管机，在洞口安装环绕先导管的帘布橡胶板及防止帘布橡胶板翻出的卡板。

组合管体到达接收端前，先导管对应的橡胶囊加压鼓起，拆除组合管体与先导管搭接部分的接收环框及相应的帘布橡胶板、卡板等止水装置，并安装能包络先导管及组合管体的套筒及橡胶囊，剩余的先导管与组合管体的顶管机一起接收，然后对组合管体的橡胶囊加压，切断地层来水，拆除顶管机及套筒，安装环绕组合管体的帘布橡胶板及防止帘布橡胶板翻出的卡板，接收剩余组合管体。接收过程中可以仅采用帘布橡胶板止水，也可采用帘布橡胶板、橡胶囊双道止水。

咬合顶管箱体(咬合顶管管体)顶进完成后，对箱体的橡胶囊加压，然后将后续咬合顶管箱体位置的可拆卸环框及对应的翻板、帘布橡胶板拆除，连接后续咬合顶管箱体对应的帘布橡胶板，再顶进后续咬合顶管箱体。

如此循环，直至完成所有咬合顶管箱体的顶进。

当发生止水结构失效的情况时，可通过端墙上预埋的冻结管路对外圈地层进行冻结，以便修复橡胶囊、帘布橡胶板等防水结构。

以上所述仅是本发明的基本原理进行描述，并非对本发明的结构进行任何具体形状、尺寸、布置方式、开挖方式、材质的限制，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

本发明提出一种咬合顶管接收施工临时止水方法，咬合顶管的止水由先导管接收临时止水、组合管体接收临时止水、后续组合管体接收临时止水及应急止水组成。

先导管接收临时止水方法：在洞口设置钢套筒，在端墙靠外侧设置橡胶囊；接收时顶管推入钢套筒，然后橡胶囊充填切断地下水来源后拆除钢套筒，顶管解体；在洞口安装帘布橡胶板、钢卡板，满足后续组合管体先导管持续推出的接收要求；组合管体推进时先导管顶出过程中临时止水采用橡胶囊+帘布橡胶板或仅设帘布橡胶板；在组合管体顶进前拆除洞口帘布橡胶板并与组合管体帘布橡胶板连接为整体的施工过程中，先导管周边采用橡胶囊临时止水。

组合管体接收临时止水方法：端墙内设钢套筒，端墙内设置橡胶囊，顶管机拆除后安装帘布橡胶板及钢卡板；顶管机推到钢套管中橡胶囊充填，隔断地下水涌入通路；顶管机拆除后采用帘布橡胶板+橡胶囊或帘布橡胶板止水；橡胶囊覆盖一次推进的管体范围，橡胶囊在连接导向管处设置纵向隔断；相邻组合管体橡胶囊前后错开布置，其中先施工的组合管体橡胶囊布置在掘进方向的前方，后施工的组合管体橡胶囊布置在掘进方向的后方。

咬合顶管接收临时止水主要依靠橡胶囊、帘布橡胶板止水，同时在端墙上设置预留冻结管，在橡胶囊、帘布橡胶板同时防水失效时冻结外圈地层，修复橡胶囊、帘布橡胶板等防水结构。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。