一种管节盾构机施工法 【技术领域】
本发明涉及一种管节盾构机施工法，是属于一种非开挖铺设地下管线的施工技术领域。它适用的口径，一般应是指人可在管内进行施工作业的中、大型地下管线的铺设。
背景技术
目前，这种中、大型管道非开挖铺设地下管线的施工方法有两种：一种叫顶管施工法，另一种叫盾构法施工法。
顶管施工法是一种非开挖铺设地下管线的施工方法，它所需设备大体由图1所示的七大部分构成：1---接收井，2---顶管机，3---后续管子，4---工作井，5---基坑导轨，6---承压钢环，7---顶进油缸。具体的方法是：施工时，先在要铺设的管道两端各构筑一个工作井和一个接收井，再在工作井内放入基坑导轨、顶进油缸、顶管机和后续管子、承压钢环等，然后，由顶管机挖土，用顶进油缸把顶管机和后续管子一节一节地从工作井顶到接收井，直到顶管机从接收井内取出，整条管道的铺设工作也告完成。顶管施工法的顶力是随着顶进长度的增长而增加的，因此，它对管材的抗压强度要求很高。管材的抗压强度制约了顶管施工法的顶进长度。如果要增加顶进长度就必须增设中继间的续顶装置，把整条管道分成若干段来顶。中继间一多，操作麻烦、顶进速度也慢。另外铺设口径在3500mm以上管道用顶管施工法也不经济。所以一般铺设3500mm以上口径的管道多采用盾构法施工法。
盾构法施工法是一种非开挖铺设地下大型管线的施工方法。它主要由图2所示的五大部分组成：1---接收井，8---盾构机，9---推进油缸，10--管片，4---工作井。盾构法施工法具体方法描述如下：施工时，先在要铺设地管道两端各构筑一个工作井和一个接收井，再在工作井内放入盾构机，然后用推进油缸把盾构机向前推进一定距离以后让推进油缸回缩，在回缩留出来的空间内用机械手把一块块管片拼装成一个环形管节。以后一环一环地往前拼装，直到盾构机从接收井内取出，整条管道的铺设工作也告完成。管片就是把每一环管节分成若干份，其中每一份就是一块管片。为了使隧道的结构稳定，通常都会使相邻的两块管片之间相互错开一定的角度，每一块管片之间全部用螺栓或销子联接，如图2下方所示。普通的盾构法施工法其实是管片盾构法施工法，整条隧道就是由一块块管片拼装成的。采用盾构法施工时，管片多了其接缝也多，可要处理好每一条接缝，不让其渗漏，并不是一件容易的事。而且拼装管片很费时。再有一环管节分成若干块管片后容易使其结构失稳。
【发明内容】
本发明的目的是为了克服现有非开挖铺设地下管线施工方法中的缺点，提供一种新的地下管道铺设施工方法，即管节盾构机施工法。
本发明的技术方案是：一种管节盾构机施工法，其特点是方法步骤为：
1.工现场备有多个与需铺设管道大小相应的其断面具有长轴、短轴并在一个端面上置有接头密封圈的整体管节；
2.在要铺设的管道两端各构筑一个工作井和一个接收井，在工作井内放入盾构机，并由推进油缸将盾构机向前推进；
3.当盾构机被推出工作井到达可以安装一节管节位置时，将前端套有钢套环的首节管节第一节管节，安装到工作井洞口处，完成首节管节的安装；
4.处理第一节管节与工作井洞口之间的密封，用快干水泥或堵漏王把洞口空隙封堵住；
5.继续推进盾构机，当推进到可以安装第二节管节时用起重机把第二节管节吊下，横向运输至盾尾壳体以后，通过机械手先把第二节管节绕Z轴旋转90度，再把它绕X轴旋转90度，并通过垫块把该级整体环形管节垫高到所需高度，通过管节铺设油缸把第二节管节和第一节管节联接起来；
6.继续推进盾构机，当推进到可以安装第三节管节时用起重机把第三节管节吊下，按第5)步方法旋转第三节管节，并通过垫块把该节管节垫高到所需高度，通过管节铺设油缸把第三节管节和第二节管节联接起来；
7.重复第6)步方法使第四节管节和第三节管节联接，第五节管节和第四节管节联接，距离长了管节用管节运输小车运送，依次逐节联接，直至最后一节，全线贯通，铺设完成。
本发明的有益效果是：
本发明与普通的盾构施工相比，有以下优点：
1.管节不用管片拼装，是用整体管节，克服了管片接缝之间的接缝渗漏的缺点，节省许多附件和辅助材料，增强了结构稳定性，安装速度加快。
2.本发明取消了普通盾构施工中的二次内衬工艺，减小了管道的施工断面，大大地缩短了施工周期，降低施工成本。
3.本发明的接头密封性能好，所适应土质范围广。
本发明与普通的顶管施工相比，有以下优点：
1.发明可以实现长距离、超长距离的管道顶进，而不需要添加中继间等辅助设备。
2.可以实现小曲率半径的任意方向的管道顶进，其方向测量远比顶管的方向测量简单得多。
3.本发明不需要像普通的顶管施工那样，要靠注入润滑浆来减小顶进阻力。
4.本发明所用管节不需要像普通的顶管施工那样具有很高的轴向抗压强度。
【附图说明】
图1为顶管施工法示意图；
图2为盾构施工法示意图；
图3为管节盾构机施工法适用的管道断面形式；
图4为管节盾构机施工法所需设备示意图；
图5为首节管节安装完成的示意图；
图6为机械手抓住管节示意图；
图7为机械手把管节绕Z轴旋转90度示意图；
图8为机械手把管节绕X轴旋转90度示意图；
图9为第二节管节安装示意图；
图10为工作井洞口密封处理示意图；
图11为把管节推到钢套环内示意图；
图12为接上充填浆注浆管示意图；
图13为把盾构机及其作业仓向前推进示意图；
图14为T型钢套环安装示意图；
图15为F型钢套环安装示意图；
图16为两套环企口型接头连接示意。
【具体实施方式】
图3所表示的是管节盾构机施工法适用的管道断面形状，整体环形管节的断面形状与铺设管道的断面形状相一致，可为椭圆形、腰子形、多边形和矩形，本实施例采用椭圆形整体管节，在施工中，可以使环形管的短轴置于水平状态，为立式铺设，也可以使环形管的长轴置于水平状态，即卧式铺设，本实施例是采用椭圆形断面形状的整体环形管节，其所用主要设备如图4所示，图中，1---接收井，11---盾构机，12---盾构机推进油缸，13---机械手，14---管节铺设油缸，15--仓尾密封装置，16---注浆孔，17---充填浆，18---整体管节，4---工作井，19---三分之一环形混凝土管垫，20---基坑导轨，21---钢套环，22---管节运输小车，23---接头密封圈，24---弧形托架，25---作业仓。
本发明的实施例结合附图作详细说明：
1.在施工现场备有多个与需铺设管道大小相应的在一个端面上置有密封接头的椭圆形整体环形管节；
2.由图4所示，在要铺设的管道两端各构筑一个工作井4和一个接收井1，在工作井4内放入盾构机8，把弧形托架24移走，把盾构机推进油缸12和管节铺设油缸14缩回，让作业仓即盾尾壳体25留出一个较大的空间，作业仓的内径必须比管节外径大，便于管节在作业仓内翻转和安装，作业仓与管节外径之间的空隙设有盾尾密封装置，该装置可以防止地下水和充填浆向作业仓内渗漏；
3.当盾构机8退出工作井4到达可以安装一节环形管节位置时，将第一节管节横放在管节运输车22运输至作业仓以后，如图5所示，然后通过机械手11抓住第一节管节18，环形管节运输车22移走，如图6所示；
4.先把第一节管节18绕Z轴旋转90度，如图7所示，再把它绕X轴旋转90度，使有密封接头即钢管套环21的端面向前，并把环形管搁到弧形托架上，如图8、图9所示，并通过垫块把该级管节垫高到所需高度，安装到工作井洞口处，完成首级环形管节的安装，首节管节必须露出一部分在工作井内，以方便以后处理首节管节与工作井洞口之间的密封问题；
5.继续推进盾构机，当推进到可以安装第二节管节时用起重机把第二节管节吊下，按第4)步方法旋转第二节管节，并通过垫块把该级管节垫高到所需高度，通过管节铺设油缸12把第二节管节推到在其后方的第一节管节钢套环21内，使第一、第二节管节联接起来，如图10、图11所示；
6.完成第一、二节管节安装后，需处理第一节管节与工作井洞口之间的密封，用快干水泥或堵漏王把洞口空隙封堵住，如图10所示；
7.继续推进盾构机，当推进到可以安装第三节管节时，用起重机把第三节管节吊下，重复3)、4)、5)步方法把第三节管节和第二节管节联接起来；把第四节管节和第三节管节联接，第五节管节和第四节管节联接，依次逐节联接，直至最后一节，全线贯通，管节的安装铺设完成；
8.第二节管节的安装铺设完成后，需在其注浆孔内接上充填浆注浆管26，如图12所示，并准备在第三节管节安装完毕后，当盾构机推进油缸时开始注浆。如图13所示，在盾构机切削并排土的同时，用盾构机推进油缸徐徐地把盾构机和作业仓向前推进，并同时向注浆管内注入一定压力的充填浆，以防止地面沉降；
9.最后，当盾构机推进油缸推到位以后，停下来并把盾构机推进油缸和管节铺设油缸全部缩回，同时拆除注浆管并封堵住注浆孔。接下来可按安装环形管同样的方法和步骤把T型钢套环安装在作业仓内的环形管节上，至此，一个循环结束，以后按上述循环过程周而复始，直到全线贯通。
管节的密封接头形式有T型钢套环、F型钢套环和企口型接头等三种，T型钢套环如图14所示，T型钢套环21和环型管之间通过密封圈23配合，F型钢套环，其详图如图15所示：21---钢套环，23---密封圈。企口型接头，如图16所示，23--密封圈。