一种非开挖掘进式管道铺设方法

技术领域

本发明涉及管道铺设技术领域，具体为一种非开挖掘进式管道铺设方法。

背景技术

随着经济发展与城镇化进程加快，城市基础设施日趋完善，地下管线普及率不断提高，因而对新建管道的敷设提出了更高要求。传统的明挖施工法(即挖沟、埋管、砌筑、回填)因需破坏道路、断绝交通且受限于地上障碍物及地下管线等，具有明显的局限性。微顶管工艺作为一种非开挖方法，因其具有施工速度快、交通和环境影响小、节约用地、经济性好等优点，被广泛应用于城市管网工程中。它的技术要点在于纠正管子在地下延伸的偏差。特别适用于大中型管径的非开挖铺设，具有经济、高效，保护环境的综合功能。

而它也有一些明显的缺点，顶管施工通常较慢，特别是在复杂地质条件下。这可能导致工程项目的延迟，并增加了成本，并且由于是非开挖式施工，如果地下土壤的稳定性不足以支撑施工进程，可能会发生坍塌事故，这可能对工人和设备造成严重威胁，而在地下隧道中，由于路线较长，不便于对行进路线进行充分的检查，检查所需要的时间较多，并且可能与未知的地下设施，如管道、电缆、下水道产生冲突，产生冲突后可能会导致泄漏、电力中断或其他危险情况。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种非开挖掘进式管道铺设方法，解决了上述背景技术提到的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种非开挖掘进式管道铺设方法，包括以下步骤：

S1确定施工半径，在施工过程中遵守施工后半径限制，确定在工程施工过程中需要遵循的安全半径，从而降低事故和伤害的风险；

S2.路线分析，建立施工区域内的地貌图，包括地下的地貌，依据实际的地貌调整管道铺设的路线，绕开地下重要的一些管道以及一些土质结构松软的部分；

S3.施工现场检测，检查施工现场所使用的所有构建材料，包括混凝土、钢筋、砖石，检查所有施工设备的状态和安全性，包括顶管机，确保不会影响施工进程；

S4.开挖启动井，确定启动井的位置、尺寸，并进行施工前的准备工作，包括设备、材料；

S5.挖掘施工，在顶管机以及挖出的路径上安装摄像头，依据摄像头来实时的对路径上的情况进行监测，并对路径利用扫描软件进行扫描，将捕捉到的图像通过Metashape进行处理和重建，生成3D模型，将其导出为可用于VR平台的格式，利用VR技术来实时的对挖掘过程进行监测；

S6.预制管道连接，将柔性管道用预制的刚性管道代替，使用预制管道来大大加快施工进度；

S7.施工完成后，进行针对管道的用途进行气密性、水密性检测，以保证在管道线路施工完成后能够正常使用。

优选的，步骤S1中还包括：

了解施工需求，了解施工项目涉及的具体工程规模，有多少建筑设施需要建设维护；

确定安全要求，识别和评估已知和潜在的危险情况，基于风险评估结果，开发和实施适当的预防措施；

设计施工路线，确定实际的施工路线，包括顶管路径和深度的详细地图，涉及对地下其他设施的精心研究和避让。

优选的，所述步骤S2中，通过查阅相应的资料，了解施工区域内原有的管线以及施工地貌，同时通过地面穿透雷达，向地下发送高频电磁波，利用电磁波在地质介质内传播和反射的特性，获取地下的信息周线，与查阅的信息进行校准。

优选的，所述步骤S3中，在施工现场检测土质、土壤承载力、地基密实度，以保证基础工程的质量和安全性，并且对噪声、灰尘、振动进行监控以及地下水位的控制和监测，检查所有施工设备的状态和安全性，包括顶管机，确保不会影响施工进程。

优选的，所述步骤S4中，在路线的起点与终点开挖，挖好坑后，要进行清理作业，然后将顶管机设备放入坑内，通过拉设、装配，将顶管机安装好，以便隧道施工，启动井用来放下顶管机。

优选的，所述步骤S5中，在路线的终点与起到通过顶管机进行施工，起点与终点的顶管机沿着路线相向移动，双向施工能大幅的缩短实际的工期，提高施工效率。

优选的，所述步骤S5中，在顶管机上安装传感器与GPS芯片，以更精确的方式控制微顶管设备的路径，并对顶管机行进的路线进行实时的追踪。

优选的，所述步骤S5中，将实时的行进路线利用人工智能和机器学习算法优化进行路径规划和实时的调整策略，降低人为误操作，提升施工效率，并通过嵌入型的传感器，实时检测设备的工作状态，准确预测何时需要维护和更换零件，减小意外停工的影响。

优选的，所述步骤S6中，将需要铺设的管道预先在工厂制造好，两台顶管机同时开始进行顶管工作，向对方的方向推进，并将管道在施工现场通过专门的连接方式接合，构建起完整的管道系统，简化施工现场作业流程。

优选的，所述步骤S7中，气密性检测将压缩空气注入管道中，增加管道内的压力，监测一段时间，确保压力不下降，以验证管道系统是否存在漏气问题，水密性检测将管道系统充满水，增加管道内的压力，监测一段时间，确保压力不下降，以验证管道系统是否存在渗漏问题，保证施工效果。

(三)有益效果

本发明提供了一种非开挖掘进式管道铺设方法。具备以下有益效果：

(1)、该非开挖掘进式管道铺设方法在使用时，通过摄像头来实时的对路径上的情况进行监测，并对路径利用扫描软件进行扫描，将摄像头或扫描仪移动和定位到不同的位置，捕捉场景的各个角度，并生成3D模型，将模型导出为可用于VR平台的格式，利用VR技术来实时的对挖掘过程进行监测，避免出现安全隐患，且可以随时进行实景检查，提高检查的速度。

(2)、该非开挖掘进式管道铺设方法在使用时，在顶管机上安装传感器与GPS芯片，利用GPS技术，从而以更精确的方式控制顶管设备的路径，并将其经过的路线与预先绘制好的路线图进行比对，将实时的行进路线利用人工智能和机器学习算法优化进行路径规划和实时的调整策略，降低人为误操作，提升施工效率。

(3)、该非开挖掘进式管道铺设方法在使用时，通过人工智能对路线进行分析，利用人工智能的算法计算工程实际可能产生的问题，作出相应的预案，并对实际的工期进行计算，同时利用双向施工以及用预制的刚性管道代替柔性管道，能够大大的降低施工中出现意外的概率，有效的提高施工的效率。

附图说明

图1为本发明流程示意图；

图2为本发明S1流程示意图；

图3为本发明S2流程示意图；

图4为本发明S4流程示意图；

图5为本发明S5流程示意图。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图5，本发明提供一种非开挖掘进式管道铺设方法，包括以下步骤：

S1确定施工半径，确定在工程施工过程中需要遵循或考虑的安全半径，可以确保施工过程中的人员和周围环境的安全，施工后半径的限制可以防止人员和设备过近到施工区域，从而降低事故和伤害的风险，确定施工半径是为了符合相关法律法规和规范要求，在施工过程中遵守施工后半径限制，可以确保项目的合规性，避免造成不必要的法律和责任风险，同时也可以控制施工对周边活动或交通流量的影响。确保施工区域与行人、车辆等不必要的接触距离，减少对周边社区的干扰和交通拥堵，并且通过明确施工后半径的限制，可以保护周边环境的完整性和稳定性；

步骤S1中还包括：

了解施工需求，了解施工项目涉及的具体工程规模，有多少建筑或设施需要建设或维护，了解可用于项目的预算情况是非常重要的，确定项目的规模、用途的材料和技术，同时需要评估可能影响项目的风险，如天气、地理位置、供应商等，通过这些步骤，全面理解施工项目的所有需求，并且能够制定出满足这些需求的详细、高效的施工计划。

确定安全要求，识别和评估已知和潜在的危险情况，基于风险评估结果，开发和实施适当的预防措施。这可能包括制定安全操作程序，基于风险评估结果，开发和实施适当的预防措施。这可能包括制定安全操作程序，保护所有工作人员的健康和安全，以及防止对环境和第三方的任何潜在伤害。

设计施工路线，了解施工地点的地形和地质条件，如地势高低、地表特征、地质构造等。这对确定管道走向和设计施工方案非常重要，随后确定实际的施工路线，包括顶管路径和深度的详细地图，这通常涉及对地下其他设施(如电缆，旧管道等)的精心研究和避让。

S2.路线分析，建立施工区域内的地貌图，包括地下的地貌，以及相应的管道之间，通过查阅相应的资料，了解施工区域内原有的管线以及施工地貌，同时通过地面穿透雷达，向地下发送高频电磁波，利用电磁波在地质介质内传播和反射的特性，获取地下的信息周线，与查阅的信息进行校准，并依据实际的地貌调整管道铺设的路线，绕开地下重要的一些管道以及一些土质结构松软的部分，避免产生额外的经济损失，将调整完毕的最终的管道铺设路线绘制成路线图，并上传到人工智能中，利用人工智能的算法计算工程实际可能产生的问题，作出相应的预案，并对实际的工期进行计算。

S3.施工现场检测，检查施工现场所使用的所有构建材料，如混凝土、钢筋、砖石等，以确保它们满足质量和安全标准，同时在施工现场检测土质、土壤承载力、地基密实度，以保证基础工程的质量和安全性，并且对噪声、灰尘、振动等环保参数的监控以及地下水位的控制和监测，检查所有施工设备的状态和安全性，包括顶管机，确保不会影响施工进程。

S4.开挖启动井，确定启动井的位置、尺寸等细节，并进行施工前的准备工作，如劳务、设备、材料等需要的配备，并在路线的起点与终点开挖，挖好坑后，要进行清理作业，然后将顶管机设备放入坑内，通过拉设、装配等步骤将顶管机安装好，以便隧道施工，启动井用来放下顶管机。

S5.挖掘施工，在路线的终点与起到通过顶管机进行施工，起点与终点的顶管机沿着路线相向移动，双向施工能大幅的缩短实际的工期，提高施工效率，并且在顶管机以及挖出的路径上安装摄像头，依据摄像头来实时的对路径上的情况进行监测，并对路径利用扫描软件进行扫描，将摄像头或扫描仪移动和定位到不同的位置，捕捉场景的各个角度，并利用专门的软件，将捕捉到的图像通过Metashape进行处理和重建，生成3D模型，随后对生成的3D模型进行优化处理，以提高其细节和质量。然后将模型导出为可用于VR平台的格式，利用VR技术来实时的对挖掘过程进行监测，避免出现安全隐患，且可以随时进行实景检查，无需下井即可对内部的情况进行监测。

并且在顶管机上安装传感器与GPS芯片，利用GPS技术，从而以更精确的方式控制微顶管设备的路径，并对顶管机行进的路线进行实时的追踪，并将其经过的路线与预先绘制好的路线图进行比对，一旦出现一定程度的偏差，能够对快速的知晓并对其进行调节，以保证双向的顶管机在汇合时准确无误，并且能够在遇到突发情况时，同时可将实时的行进路线利用人工智能和机器学习算法优化进行路径规划和实时的调整策略，降低人为误操作，提升施工效率，并通过嵌入型的传感器和物联网技术，实时检测设备的工作状态，准确预测何时需要维护和更换零件，减小意外停工的影响。

S6.预制管道连接，将柔性管道用预制的刚性管道代替，刚性管道通常具有更高的抗压能力，可以承受更大的地下负载和交通负荷，这使得它们在需要埋在深地下或经过交通繁忙地区的情况下更加适用，并且具有良好的抗腐蚀性能，可以在恶劣环境下使用，减少了维护和更换的频率，因其通常具有更长的使用寿命，这意味着在未来几十年内不需要频繁的维修和更换，从而降低了长期维护成本，将需要铺设的管道预先在工厂制造好，两台顶管机同时开始进行顶管工作，向对方的方向推进，并将管道在施工现场通过专门的连接方式接合，构建起完整的管道系统，预制管道在工厂中施工，可以在一个受控的环境中进行，这样可以更好地控制质量，另外可以进行严格的质量检查和测试，使得管道的质量得到保证，并且使用预制管道可以大大加快施工进度，因为大部分工作都在施工现场之外完成，减少了现场施工的时间和复杂度，并且预制管道可以根据需要预先装配更多的部件，包括阀门，接头，这样在现场就不需要进行这些操作，简化了施工流程，所以在施工现场的噪音、灰尘、废物和其他环境影响都大大减少了，使用预制管道能够降低单位成本，有利于降低整体工程的成本，直至两边的顶管机相遇时，在地下进行精确的连接，形成完整的管道系统。

S7.施工完成后，需要进行针对管道的用途不同进行气密性、水密性检测，以保证在管道线路施工完成后能够正常使用，气密性检测将管道系统密封，并将压缩空气或氮气注入管道中，增加管道内的压力，监测一段时间，确保压力不下降，以验证管道系统是否存在漏气问题，水密性检测，将管道系统充满水或其他液体，增加管道内的压力，监测一段时间，确保压力不下降，以验证管道系统是否存在渗漏问题，保证施工效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。