一種用于高水壓復雜地質條件下的頂管機接收方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種頂管機接收方法及裝置，具體涉及一種用于高水壓復雜地質條件下的頂管機接收方法及裝置，屬于非開挖工程技術領域。
【背景技術】
[0002]頂管法作為一種重要的非開挖技術在國內已經(jīng)非常普遍，已經(jīng)廣泛的用于給水排水、電力通信、油氣等市政和能源管線施工中，由于頂管施工具有速度快，對周圍環(huán)境不影響或者影響較小，施工場地小，噪音小，而且能夠深入地下作業(yè)等優(yōu)勢，在未來數(shù)十年必將有很好的發(fā)展前景。頂管的始發(fā)和接收是頂管施工的主要風險階段，在一些復雜情況下，特別是在高地下水壓力的軟土和砂土等不良地層中，容易出現(xiàn)涌水、涌砂等事故，嚴重時會造成整個頂管工程的失敗，甚至導致工作井附近地表坍塌，威脅周邊的建筑及地下設施安全。
[0003]現(xiàn)有的頂管機接收技術可實現(xiàn)頂管機破墻出洞后的止水密封，但對于頂管機破墻出洞的過程中因接收井洞口墻內外壓力失衡引起的涌水、涌砂事故和因頂管機進洞速度過快而造成的接收艙內壓力驟升現(xiàn)象則無法消除，施工安全風險大；因此需要開發(fā)一種地層適用性廣、使用成本低并且接收安全性高的頂管機接收方法及裝置。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術的不足，并提供一種地層適用性廣、使用成本低并且接收安全性高的頂管機接收方法及裝置。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術方案為，一種用于高水壓復雜地質條件下的頂管機接收方法，包括如下步驟:
[0006](I)在接收井洞口墻中預置注漿通道，在接收井洞口墻上安裝帶氣體閥和液體閥的接收艙以及帶液體溢流閥和內置氣囊的穩(wěn)壓艙，對接收艙與接收井洞口墻之間的空隙進行密封，接收井洞口墻、接收艙和穩(wěn)壓艙形成用于接收頂管機的密封空間；
[0007](2)向密封空間中注水同時向氣囊中充氣，使得密封空間中水壓等于地層水壓力，隨后頂管機向前頂進進行破墻出洞，頂進過程中通過調節(jié)氣囊的氣壓使密封空間中水壓與地層水壓力始終保持平衡，頂管機的前端穿過接收井洞口墻破墻出洞進入接收艙，頂進至頂管機完全進入接收艙并且由頂管機頂進的管道進入接收井洞口墻；
[0008](3)通過注漿通道向管道與接收井洞口墻之間的空隙中注入密封漿液進行注漿密封止水，待密封漿液凝固后排空密封空間中的水，頂管機接收完成。
[0009]步驟I中預置注漿通道后在接收井洞口墻中頂管機預定破墻的位置埋置孔口管，隨后在孔口管前端依次安裝接收艙和穩(wěn)壓艙，通過在接收艙與孔口管之間安裝密封圈密封接收艙與接收井洞口墻之間的空隙，所述密封圈的內圈伸入接收艙的艙體中。
[0010]步驟2中向密封空間中注水前在接收艙的氣體閥上安裝壓力表，隨后打開接收艙的氣體閥和液體閥，通過水泵向密封空間中注水至水充滿密封空間，關閉液體閥，通過氣泵向氣囊中充氣加壓至密封空間中水壓等于地層水壓力，保持壓力不變，觀察壓力表讀數(shù)是否變化以檢測接收艙的密封性，最后進行頂管機破墻出洞。
[0011]步驟2中向密封空間中注水前安裝與密封空間相連通的抽砂泵，頂管機破墻出洞的過程中通過抽砂泵循環(huán)密封空間中的泥水，同時打開穩(wěn)壓艙的液體溢流閥，通過氣泵向氣囊中充氣加壓，使得密封空間中水壓與地層水壓力始終保持平衡，頂管機完全進入接收艙并且由頂管機頂進的管道進入接收井洞口墻后，關閉液體溢流閥、氣泵和抽砂泵。
[0012]步驟3中注漿密封止水的具體內容為，首先向管道與接收井洞口墻之間注入水泥砂漿置換頂進過程中向管道與接收井洞口墻之間的空隙中注入的泥漿，靜置一天后向管道與接收井洞口墻之間的空隙中注入快凝雙液漿，待快凝雙液漿凝固后打開液體溢流閥排出密封空間中1/4?1/2的泥水，隨后關閉液體溢流閥，觀察壓力表讀數(shù)是否變化以檢測水泥砂漿和快凝雙液漿的止水效果。
[0013]本發(fā)明還對應提供了一種用于上述方法的頂管機接收裝置，至少包括安裝于接收井洞口墻上頂管機預定破墻的位置的接收艙，接收艙的前端安裝有前端面為橢球面的穩(wěn)壓艙，后端安裝有兩端帶密封圈的法蘭管，法蘭管的后端安裝有管徑大于頂管機直徑的孔口管，孔口管位于接收井洞口墻中，孔口管、法蘭管、接收艙和穩(wěn)壓艙從后往前順序連接為一體；穩(wěn)壓艙中設有氣囊，穩(wěn)壓艙上設有與穩(wěn)壓艙連通的液體溢流閥和與氣囊連通的充氣閥，接收艙上設有液體閥和帶壓力表的氣體閥，接收艙兩端的下部分別設有出漿口和入漿口，接收艙外設有通過泥漿循環(huán)管道分別與出漿口和入漿口連通的抽砂泵。
[0014]所述接收艙由I個以上表面固連有環(huán)板的鋼套管連接構成，所述鋼套管為整體式鋼套管或由兩個通過螺栓連接的半圓鋼筒構成的半合式鋼套管，兩個半圓鋼筒的連接處安裝有密封條；孔口管、法蘭管、接收艙和穩(wěn)壓艙均通過螺栓連接，法蘭管與接收艙之間和接收艙與穩(wěn)壓艙之間均設有密封環(huán)。
[0015]所述密封圈為由前頁密封圈和后頁密封圈構成的Y型橡膠密封圈，前頁密封圈和后頁密封圈的外圈固連為一體、內圈分離呈Y型，前頁密封圈和后頁密封圈的內圈之間的夾角不大于90°，前頁密封圈位于后頁密封圈前，前頁密封圈的內徑小于頂管機的直徑，后頁密封圈的內徑超出頂管機直徑O?5 cm，前頁密封圈的前端面上設有扭力彈簧和壓板，扭力彈簧的兩邊緊靠接收艙內表面的后端和前頁密封圈的前端面。
[0016]由上述技術方案可知，本發(fā)明提供的頂管機接收方法采用泥水平衡原理，通過調節(jié)穩(wěn)壓艙內氣囊的氣壓保證艙內的泥水壓力與地層水壓力平衡，由于頂管機破墻出洞前后承受水壓相同，因此即使在地層高水壓、復雜地質條件下也可順利出洞，并且在頂管機破墻出洞的過程不會發(fā)生因涌水、涌砂事故；同時頂管機進洞過程中，穩(wěn)壓艙內的氣囊受壓收縮，還可以防止接收艙艙內壓力驟升，從而降低了對接收艙強度和密封性能的要求，大大提高了施工的安全性。
[0017]在頂管機破墻出洞前通過壓力表檢測接收艙的密封性，確定接收艙密封性能較佳后再進行頂進，確保頂管機破墻出洞和進洞過程中密封空間中水壓與地層水壓力始終保持平衡，密封漿液凝固后通過壓力表檢測密封漿液的止水效果，確定密封漿液達到止水效果后再拆除接收艙、穩(wěn)壓艙和頂管機，避免出現(xiàn)密封漿液止水失效導致的涌水、涌砂事故，保證了施工安全性。
[0018]頂管機破墻出洞的過程中通過抽砂泵循環(huán)密封空間中的泥水，使得密封空間中的泥水始終處于流動狀態(tài)，避免頂管機破墻出洞帶來的泥砂在接收艙中堆積；當接收艙的密封圈密封失效導致地層中大量泥砂涌入接收艙中時，抽砂泵可有效的去除涌入的泥砂，防止發(fā)生頂管機因泥砂堆積過多而無法完全進入接收艙的現(xiàn)象。
[0019]本發(fā)明中的密封漿液選用水泥砂漿和快凝雙液漿，注漿密封止水時先向管道與接收井洞口墻之間注入水泥砂漿置換原有的泥漿，由于頂進過程中需要向管道外注入泥漿降低地層產生的阻力，該泥漿主要起潤滑作用，但密封性能欠佳，使用密封性能好的水泥砂漿置換接收井洞口墻中的泥漿，隨后注入快凝雙液漿，待快凝雙液漿凝固后進行壓力測試確認止水密封效果，確定管道與接收井洞口墻之間空隙完全密封后打開液體溢流閥排空密封空間中的泥水，兩次注漿可充分保障密封止水效果。
[0020]本發(fā)明提供的頂管機接收裝置，其中接收艙有整體式鋼套管和半合式鋼套管兩種形式，可以根據(jù)現(xiàn)場情況挑選，按照現(xiàn)場吊裝條件進行拆分與組裝，滿足場地及運輸要求，整體式鋼套管和半合式鋼套管上均固連有環(huán)板，環(huán)板可限制鋼套管的徑向變