一种用于矩形顶管张拉纠偏的施工装置及施工方法与流程

本技术涉及地下管道施工领域，尤其是涉及一种用于矩形顶管张拉纠偏的施工装置及施工方法。

背景技术：

1、目前顶管法作为一种非开挖施工方法，因其开挖量小，施工速度快，对城市交通影响小等优点，在复杂环境下地下市政各类管线、管廊、城市地下交通建设等方面发挥了积极作用。其中，相对于圆形顶管，矩形顶管有着更大的空间利用率，从而在电力隧道、市政管廊、地下通道等工程领域得到大量的推广应用。

2、矩形管节在顶进施工中由于地层软硬不均、机械故障、监控量测误差较大等因素可能出现管节不均匀沉降与横断面偏转，偏转管节群可达数十米甚至上百米，当局部管节偏转严重时，扭转作用可能导致管节内产生附加应力，甚至造成管节连接部位破坏，严重影响矩形顶管结构安全与正常使用。

3、现有的矩形顶管偏转后所采取的补救措施主要采用管节开挖后调整管位，通过明挖方式进行管位纠正处理，需首先进行基坑支护，在必要时进行基坑降水施工，然后再纠偏管节。

4、上述中的现有技术方案存在以下缺陷：当开挖管线纠偏管节时，由于开挖需要进行支护、降水、回填等一系列工序，导致顶管施工周期长。

技术实现思路

1、本技术为了缩短顶管施工周期，提供了一种用于矩形顶管张拉纠偏的施工装置及施工方法。

2、本技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、第一方面，本技术提供一种用于矩形顶管张拉纠偏的施工装置，包括锚固件、张拉绳和张拉装置，锚固件设置在管节内，管节上开设有通孔，管节上方土体开设有张拉孔，张拉孔与通孔连通，张拉装置设置在管节上方的土体顶端，张拉绳的一端与张拉装置固定连接，张拉绳的另一端穿过张拉孔和通孔与锚固件固定连接，管节上方和需纠偏对侧的土体均设置有泄压孔，泄压孔用于减小管节纠偏时承受的土体压力。

4、通过采用上述方案，进行管节的纠偏时，首先移动张拉装置至土体的顶端，然后将张拉绳的一端穿过张拉孔和通孔后与锚固件固定连接，将张拉绳另一端与张拉装置固定连接，启动张拉装置通过张拉绳带动管节提升，使管节转动从而进行纠偏，管节在纠偏转动过程中，由于泄压孔的设置，减小周遭土体对管节转动时的阻力，从而使管节纠偏可以顺利进行，不再需要对管节上方的土体进行开挖，达到了缩短顶管施工周期的目的。

5、进一步地，所述张拉装置包括荷载分配梁和张拉件，荷载分配梁设置在土体的顶端，荷载分配梁的长度大于管节的宽度，张拉件固定在荷载分配梁的顶端，张拉绳穿过荷载分配梁与张拉件固定连接，张拉件用于对张拉绳施加向上的拉力。

6、通过采用上述方案，使用张拉装置时，首先将荷载分配梁移动至土体的顶端，然后移动张拉件至荷载分配梁的顶端，将张拉件与张拉绳固定连接，然后启动张拉件对张拉绳施加拉力，张拉绳对张拉件产生的荷载传递至荷载分配梁上，荷载分配梁将荷载均匀分布在土体上，通过荷载分配梁增大土体顶端的受力面积。

7、进一步地，所述土体与荷载分配梁之间设置有钢板，钢板与荷载分配梁固定连接。

8、通过采用上述方案，通过在荷载分配梁与土体之间设置钢板，利用钢板增强荷载分配梁与土体之间的受力面积，增强土体顶端的承载能力。

9、进一步地，所述荷载分配梁包括第一梁、第二梁和承载板，第一梁与第二梁平行设置，第一梁和第二梁均与钢板固定连接，张拉绳穿过第一梁和第二梁之间的缝隙，承载板设置在第一梁和第二梁远离钢板的一侧，第一梁和第二梁均与承载板固定连接，承载板上开设有连接孔，张拉件固定在承载板的顶端，连接孔、通孔和张拉孔同轴设置，张拉绳穿过连接孔与张拉件固定连接。

10、通过采用上述方案，张拉绳穿过连接孔后从第一梁和第二梁之间穿过，然后进入张拉孔和通孔，将张拉件设置在第一梁和第二梁的顶端，张拉件承受的拉力通过承载板分配至第一梁和第二梁，第一梁和第二梁将承受的荷载均匀分布至土体的顶端。

11、进一步地，所述张拉件的两侧均设置有定位板，每个定位板均与承载板固定连接。

12、通过采用上述方案，通过设置定位板对承载板顶端的张拉件进行定位，使得张拉件在张拉过程中不会发生偏移，提升张拉件工作时的稳定性。

13、进一步地，所述张拉孔内设置有套管，套管用于保护张拉孔。

14、通过采用上述方案，利用套管的支撑作用，保护张拉孔的成孔，避免后续在张拉过程中，张拉孔发生塌孔的情况。

15、进一步地，所述套管内设置有连接管，连接管的一端穿过套管和通孔后位于管节内，连接管与管节固定连接。

16、通过采用上述方案，通过设置连接管穿过套管和通孔后，并将连接管与管节固定连接，使得张拉绳在连接管内滑动，同时利用连接管将管节与土体顶端直接连通，由于连接管与管节固定连接，避免土体内的地下水通过通孔进入管节内。

17、进一步地，所述管节需纠偏对侧的土体内设置有钢板桩，钢板桩用于减小管节扭转时的侧向阻力。

18、通过采用上述方案，通过设置钢板桩阻挡管节侧向土体施加的侧向阻力，减小管节承受的应力，提升管节转动时的顺畅性。

19、第二方面，本技术提供一种用于矩形顶管张拉纠偏的施工方法，包括以下步骤：

20、s1、前期准备：根据管节的偏转角度，确定需纠偏高度，确定纠偏管节需吊装的位置，确定荷载分配梁、张拉件、张拉绳和锚固件的规格型号；

21、s2、插打钢板桩：在管节纠偏一侧的土体内插入钢板桩；

22、s3、管节与土体顶端连通：从管节上方的土体向下钻孔，钻出张拉孔和通孔，使挂接与土体顶端连通，张拉孔内采用套管保护成孔，然后安装连接管穿过套管和通孔进入管节内，再用发泡胶对管节与连接管之间的缝隙简行填充，防止漏水；

23、s4、安装张拉装置：首先对管节顶端的土体进行基础找平，然后放置钢板至土体顶端，移动荷载分配梁至钢板的顶端，使得承载板上的连接孔与张拉孔和通孔同轴，然后将张拉绳的一端依次穿过连接孔、张拉孔和通孔后与锚固件固定连接，再移动张拉件至承载板的顶端，使张拉绳与张拉件固定连接，完成张拉装置的提升；

24、s5、开设泄压孔：在管节的上方和需纠偏的一侧进行定向钻孔取土，开设若干个泄压孔；

25、s6、张拉提升：利用plc系统操控若干个张拉件对管节进行逐步加压提升，张拉件通过张拉绳带动管节转动，从而进行管节的纠偏；

26、s7、管节注浆：纠偏到位后，拆除张拉装置，然后从管节内进行壁后双液注浆，再对管节上的通孔进行封堵。

27、进一步地，所述步骤s6中，管节张拉纠偏过程中，通过检测系统来判断管节的受力情况，确保管节结构的安全性；若是出现管节受力异常的情况，在对应的区域重新进行步骤s5的开设泄压孔的操作，然后继续张拉提升，反复操作直至扭转至设计允许范围内。

28、通过采用上述方案，设置泄压孔和钢板桩，使得张拉装置可以通过张拉绳带动管节偏转，从而在保证管节不发生变形的基础上，安全、高效地对管节进行快速纠偏。

29、综上所述，本技术具有以下技术效果：

30、通过设置了张拉装置和张拉绳，移动张拉装置至土体的顶端，然后将张拉绳的一端穿过张拉孔和通孔后与锚固件固定连接，将张拉绳另一端与张拉装置固定连接，启动张拉装置通过张拉绳带动管节提升，使管节转动从而进行纠偏，管节在纠偏转动过程中，由于泄压孔的设置，减小周遭土体对管节转动时的阻力，从而使管节纠偏可以顺利进行，不再需要对管节上方的土体进行开挖，达到了缩短顶管施工周期的目的；

31、通过设置了荷载分配梁和钢板，张拉件产生的荷载传递至荷载分配梁上，荷载分配梁再将荷载分配至钢板上，最后钢板将荷载分布在土体的顶端，利用钢板增强荷载分配梁与土体之间的受力面积，增强土体顶端的承载能力；

32、通过设置了套管对张拉孔进行保护，避免后续在张拉过程中，土体承受荷载，张拉孔发生塌孔的情况。