一种对流砂层进行加固的顶管施工结构及其施工工艺

技术领域

本发明涉及顶管施工技术领域，具体涉及一种对流砂层进行加固的顶管施工结构及其施工工艺。

背景技术

在我国，由于城市发展，顶管施工作为一种非开挖铺设地下管道的施工技术，在城市建设的不断发展中应用日益广泛，特别是农村雨污分流，横穿道路或离建筑物较近的管道施工，最能体现顶管施工的优越性。

不过遇到流砂层中施工，顶管施工需采用可靠的措施，避免出现抱管或周边地面沉降过大等现象，现有的工艺常采用降水法和管前端加工具管，降水法是在水位降低顶管底以下进行挖集水井、安装降水设施、降水至顶管底以下和顶管施工，管前端加工具管是在管前端加工具管后进行顶管施工，采用降水法容易造成周围地面沉降，采用在管前端加工具管顶进阻力和纠偏难度大。

发明内容

针对上述技术问题，本发明旨在提供一种对流砂层进行加固的顶管施工结构及其施工工艺，为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案来实现：

一种对流砂层进行加固的顶管施工结构，包括顶拉管机、钻头、顶管、工作井、接收井和孔，所述工作井通过所述孔连通和所述接收井连通，所述顶拉管机设于所述工作井上方的地面，所述钻头设于所述孔内，所述顶拉管机和所述钻头之间通过泡沫水泥浆管以及牵引杆连接，所述孔内还设有所述顶管和泡沫水泥浆加固层，所述泡沫水泥浆加固层外壁和所述顶管内壁相抵，所述钻头外径大于所述顶管外径；

所述工作井侧壁设有第一注浆管和第二注浆管，所述第一注浆管和所述孔连通，所述第二注浆管和所述孔连通，所述接收井侧壁设有第一出浆管和第二出浆管，所述第一出浆管和所述孔连通，所述第二出浆管和所述孔连通。

有益地，所述第一注浆管上设有第一阀门，所述第一出浆管上设有第二阀门，所述第二注浆管上设有第三阀门，所述第二出浆管上设有第四阀门。

有益地，所述第一注浆管、所述第一出浆管、所述第二注浆管以及所述第二出浆管均设有三个

有益地，所述钻头外径比所述顶管外径长20cm。

一种对流砂层进行加固的顶管施工结构的施工方法，包括以下步骤：

S1：确定泡沫砂浆的制作方法，首先进行原位取土，然后进行泡沫砂浆配合比试验，根据试验结果确定泡沫砂浆制作方法。

S2：对顶拉管机进行加大出浆管压力改造。

S3：通过所述顶拉管机对所述钻头进行顶进，利用所述钻头打通所述孔。

S4：回拉注浆，使用顶拉管机把钻头往所述工作井方向拉动，在拉动过程中通过所述泡沫水泥浆管对所述孔进行注浆。

S5：孔口注浆，对第一注浆管注浆和所述第二注浆管进行注浆，直至所述第一出浆管和所述第二出浆管流出饱满砂浆。

S6：常规顶管施工。

有益地，S1中的所述确定泡沫砂浆制作的方法步骤是：确定泡沫剂品种和泡沫剂参入量，确定水泥参入量和水的参入量，要求天标养强度小于0.5MPA。

有益地，所述泡沫剂参入量为10％～15％。

有益地，S2中的所述对顶拉管机进行加大出浆管压力改造，把顶拉管机改造为出浆压力最大可达到1.5Pma。

有益地，S4中的所述回拉注浆步骤是，采用所述顶拉管机将泡沫水泥浆管与所述顶拉管机连接的一端拖至距离所述接收井的50cm位置，根据所述泡沫砂浆的制作方法，现场制作泡沫砂浆，再采用所述顶拉管机对泡沫水泥浆管边回拖边注入制作好的泡沫砂浆，形成所述泡沫水泥浆加固层。

本发明具有以下有益效果为：

1、采用泡沫水泥浆对孔进行加固，加固范围比顶管外径大20cm，避免顶管施工过程中出现漏水漏砂等现象，造成地面沉降，避免因流砂造成土体紧抱管道，造成顶管压力增加或顶管中止；

2、通过回拉注浆，形成泡沫水泥浆加固层，泡沫水泥浆加固后土体强度较小，一般抗压强度不会超过.MPA,便于后续顶管顶进，且土质均匀，无需纠偏；

3、通过第一注浆管、第一阀门、第一出浆管、第二阀门、第二注浆管、第三阀门、第二出浆管和第四阀门，在孔的两端位置进行注浆加固，代替搅拌桩或者高压旋喷桩进行止水，有效控制加固范围，经济效益好。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的结构示意图。

附图标记：顶拉管机1，泡沫水泥浆管2，牵引杆3，钻头4，顶管5，泡沫水泥浆加固层6，第一注浆管7，第一阀门71，第一出浆管8，第二阀门81，第二注浆管9，第三阀门91，第二出浆管10，第四阀门101，工作井11，接收井12，孔13。

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。

本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者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。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，一种对流砂层进行加固的顶管施工结构，包括顶拉管机1、钻头4、顶管5、工作井11、接收井12和孔13，所述工作井11通过所述孔13连通和所述接收井12连通，所述顶拉管机1设于所述工作井11上方的地面，所述钻头4设于所述孔13内，所述顶拉管机1和所述钻头4之间通过泡沫水泥浆管2以及牵引杆3连接，所述孔13内还设有所述顶管5和泡沫水泥浆加固层6，所述泡沫水泥浆加固层6外壁和所述顶管5内壁相抵，所述钻头4外径大于所述顶管5外径；

所述工作井11侧壁设有第一注浆管7和第二注浆管9，所述第一注浆管7和所述孔13连通，所述第二注浆管9和所述孔13连通，所述接收井12侧壁设有第一出浆管8和第二出浆管10，所述第一出浆管8和所述孔13连通，所述第二出浆管10和所述孔13连通。

根据本发明的一种可选的实施方式中，所述第一注浆管7上设有第一阀门71，所述第一出浆管8上设有第二阀门81，所述第二注浆管9上设有第三阀门91，所述第二出浆管10上设有第四阀门101。

根据本发明的一种可选的实施方式中，所述第一注浆管7、所述第一出浆管8、所述第二注浆管9以及所述第二出浆管10均设有三个。

根据本发明的一种可选的实施方式中，所述钻头4外径比所述顶管5外径长20cm。

一种对流砂层进行加固的顶管施工结构的施工方法，包括以下步骤：

S1：确定泡沫砂浆的制作方法，首先进行原位取土，然后进行泡沫砂浆配合比试验，根据试验结果确定泡沫砂浆制作方法。

S2：对顶拉管机进行加大出浆管压力改造。

S3：通过所述顶拉管机1对所述钻头4进行顶进，利用所述钻头4打通所述孔13。

S4：回拉注浆，使用顶拉管机1把钻头4往所述工作井11方向拉动，在拉动过程中通过所述泡沫水泥浆管2对所述孔13进行注浆。

S5：孔口注浆，对第一注浆管注浆7和所述第二注浆管9进行注浆，直至所述第一出浆管8和所述第二出浆管10流出饱满砂浆，关闭第一阀门71、第二阀门81、第三阀门91和第四阀门101。

S6：常规顶管施工。

根据本发明的一种可选的实施方式中，S1中的所述确定泡沫砂浆制作的方法步骤是：确定泡沫剂品种和泡沫剂参入量，确定水泥参入量和水的参入量，要求7天标养强度小于0.5MPA。

根据本发明的一种可选的实施方式中，所述泡沫剂参入量为10％～15％。

根据本发明的一种可选的实施方式中，S2中的所述对顶拉管机进行加大出浆管压力改造，把顶拉管机改造为出浆压力最大可达到1.5Pma。

根据本发明的一种可选的实施方式中，S4中的所述回拉注浆步骤是，采用所述顶拉管机1将泡沫水泥浆管2与所述顶拉管机1连接的一端拖至距离所述接收井12的50cm位置，根据所述泡沫砂浆的制作方法，现场制作泡沫砂浆，再采用所述顶拉管机1对泡沫水泥浆管2边回拖边注入制作好的泡沫砂浆，形成所述泡沫水泥浆加固层6。

本发明采用泡沫水泥浆对孔13进行加固，加固范围比顶管5外径大20cm，避免顶管施工过程中出现漏水漏砂等现象，造成地面沉降，避免因流砂造成土体紧抱管道，造成顶管压力增加或顶管中止；

通过回拉注浆，形成泡沫水泥浆加固层6，泡沫水泥浆加固后土体强度较小，一般抗压强度不会超过0.5MPA,便于后续顶管5顶进，且土质均匀，无需纠偏；

通过第一注浆管7、第一阀门71、第一出浆管8、第二阀门81、第二注浆管9、第三阀门91、第二出浆管10和第四阀门101，在孔13的两端位置进行注浆加固，代替搅拌桩或者高压旋喷桩进行止水，有效控制加固范围，经济效益好。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。