本發(fā)明涉及頂管施工，具體而言，涉及一種淤泥質(zhì)土的長距離矩形頂管糾扭方法。
背景技術(shù)：
1、隨著城市化進(jìn)程的加速，地下空間的開發(fā)日益重要，矩形頂管技術(shù)作為一種高效的非開挖施工方法，因其施工速度快、對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)勢，在城市建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施改造中發(fā)揮了重要的作用。特別是在長距離頂管施工中，矩形頂管技術(shù)因其獨(dú)特的截面形狀，能夠提供更大的管道空間，滿足更復(fù)雜的輸送需求。然而，在淤泥質(zhì)土等軟弱地層中進(jìn)行長距離矩形頂管施工，面臨著諸多技術(shù)挑戰(zhàn)，尤其是頂管的糾扭問題。由于淤泥質(zhì)土具有含水量高、壓縮性大、承載力低等特點(diǎn)，這給長距離矩形頂管的頂進(jìn)和糾偏帶來了極大的困難。在頂進(jìn)過程中，由于土體的不均勻性和頂管機(jī)與土體之間的相互作用，矩形頂管容易發(fā)生扭轉(zhuǎn)，這不僅會(huì)影響施工進(jìn)度，還可能對(duì)頂管機(jī)的穩(wěn)定性和安全性構(gòu)成威脅，在頂管貫通后，對(duì)管道的正常使用功能造成影響。
2、中國專利申請(qǐng)202410378544，記載了一種“一種矩形頂管隧道的糾扭方法”，該方法適用于成型隧道的扭轉(zhuǎn)，通過小型圓形頂管清理阻礙已成型隧道回轉(zhuǎn)的土體，再通過不均勻注漿提供回轉(zhuǎn)扭矩，推動(dòng)隧道緩慢回轉(zhuǎn)，在隧道轉(zhuǎn)正后采用雙漿液固化回正隧道周邊空隙，避免發(fā)生再次扭轉(zhuǎn)及沉降，該發(fā)明可使扭轉(zhuǎn)后的成型隧道完全回正，避免因隧道扭轉(zhuǎn)而影響隧道的正常功能。但這種技術(shù)存在一定的局限性，當(dāng)遇到承載力低的土體時(shí)，土體在受到外力作用時(shí)容易發(fā)生變形和流動(dòng)。因此，在采用小型圓形頂管清理土體時(shí)，可能面臨土體坍塌和難以控制的問題，增加了施工難度和風(fēng)險(xiǎn)。在注漿過程中，如果注漿不均勻，可能導(dǎo)致隧道周邊的空隙無法得到充分填充，從而影響隧道的穩(wěn)固性和安全性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供淤泥質(zhì)土的長距離矩形頂管糾扭方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的現(xiàn)有技術(shù)采用小型圓形頂管清理土體，導(dǎo)致土體坍塌，注漿不均勻，隧道周邊的空隙無法得到充分填充的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
3、一種淤泥質(zhì)土的長距離矩形頂管糾扭方法，包括以下步驟：
4、s1、確定扭轉(zhuǎn)閾值：綜合考慮地質(zhì)條件系數(shù)η1、隧道長度l、管節(jié)截面積ac和管節(jié)材料系數(shù)η2，確定管節(jié)扭轉(zhuǎn)角度閾值s的計(jì)算公式：
5、
6、其中，基準(zhǔn)扭轉(zhuǎn)角s0(°)；基準(zhǔn)長度l0(m)；管節(jié)截面積a(m2)；地質(zhì)系數(shù)η1(無量綱)；材料系數(shù)η2(無量綱)；
7、s2、確定扭轉(zhuǎn)管節(jié)：先對(duì)成型隧道中的全部所述管節(jié)進(jìn)行測量，得到所述管節(jié)的扭轉(zhuǎn)角度α，再對(duì)所述管節(jié)進(jìn)行判定：若α＞s，則該所述管節(jié)為糾扭管節(jié)，若α＜s，則該管節(jié)為未糾扭管節(jié)；
8、s3、管節(jié)置換：采用新所述管節(jié)從始發(fā)井頂入將所述扭轉(zhuǎn)管節(jié)到頂推至接收井；
9、s4、置換循環(huán)：將所述扭轉(zhuǎn)管節(jié)從所述接收井吊出，運(yùn)回所述始發(fā)井作為新的所述管節(jié)繼續(xù)頂入形成置換循環(huán)，直至將全部所述扭轉(zhuǎn)管節(jié)置換完成。
10、進(jìn)一步地，還包括在步驟s3前，將所述扭轉(zhuǎn)管節(jié)之前的五節(jié)所述未扭轉(zhuǎn)管節(jié)，通過剛性連接件進(jìn)行拉結(jié)，形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。
11、進(jìn)一步地，在步驟s3中，還包括在用新的所述管節(jié)將所述扭轉(zhuǎn)管節(jié)頂出的過程中，啟用中繼間分段傳遞頂力。
12、進(jìn)一步地，在步驟s3中，還包括在用新的所述管節(jié)將所述扭轉(zhuǎn)管節(jié)頂出的過程中，在所述扭轉(zhuǎn)管節(jié)兩側(cè)布置高壓水槍。
13、進(jìn)一步地，所述高壓水槍壓力10～15mpa，所述高壓水槍用于沖刷所述扭轉(zhuǎn)管節(jié)至接收井這一段的所述管節(jié)兩側(cè)的土體。
14、進(jìn)一步地，在步驟s3中，在所述扭轉(zhuǎn)管節(jié)之前的五節(jié)所述未扭轉(zhuǎn)管節(jié)兩側(cè)插入一排鋼板樁，作為支護(hù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)新的所述管節(jié)頂進(jìn)三節(jié)后，取出頂進(jìn)方向的后三節(jié)所述未扭轉(zhuǎn)管節(jié)兩側(cè)的所述鋼板樁，重新插入頂進(jìn)方向的前三節(jié)所述未扭轉(zhuǎn)管節(jié)的兩側(cè)，反復(fù)交替使用形成動(dòng)態(tài)導(dǎo)軌。
15、進(jìn)一步地，所述剛性連接件為預(yù)埋鋼板和槽鋼，所述預(yù)埋鋼板固定在所述管節(jié)上，相鄰所述管節(jié)的上的預(yù)埋鋼板通過所述槽鋼連接。
16、進(jìn)一步地，每3～5節(jié)所述管節(jié)布置一個(gè)所述中繼間，所述中繼間避開鋼筋密集區(qū)，設(shè)置于所述管節(jié)接口處。
17、進(jìn)一步地，所述管節(jié)上設(shè)有注漿孔和壓漿孔，在所述管節(jié)的頂進(jìn)過程中，在步驟s3中，對(duì)前五節(jié)所述未扭轉(zhuǎn)管節(jié)兩側(cè)的注入泥漿，通過所述注漿孔和壓漿孔控制所述管節(jié)糾扭的力度和方向。
18、綜上所述，本發(fā)明的有益效果是：
19、首先，本發(fā)明通過綜合考量地質(zhì)條件系數(shù)、隧道長度、管節(jié)截面積和管節(jié)材料系數(shù)四個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，提出了扭轉(zhuǎn)閾值的計(jì)算公式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)管節(jié)扭轉(zhuǎn)狀態(tài)的精準(zhǔn)評(píng)估，公式不僅考慮了不同地質(zhì)條件的差異，還引入了長度累積效應(yīng)修正，相比傳統(tǒng)單一經(jīng)驗(yàn)閾值法，閾值設(shè)定更加合理，為后續(xù)糾扭施工提供了技術(shù)依據(jù)。
20、其次，本發(fā)明采用將新的管節(jié)從始發(fā)井頂入，將扭轉(zhuǎn)管節(jié)從接收井頂出后吊運(yùn)回始發(fā)井，作為新管節(jié)繼續(xù)頂入形成置換循環(huán)，直至將全部所述扭轉(zhuǎn)管節(jié)置換完成的方法，可以徹底消除歷史誤差，同時(shí)在置換過程中采用中繼間分段傳力將頂力分散傳遞，避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用小型圓形頂管清理土體時(shí)坍塌的問題；采用高壓水槍定向沖刷，軟化扭轉(zhuǎn)管節(jié)周圍的淤泥質(zhì)土，降低管節(jié)頂推的摩阻力，同時(shí)管節(jié)循環(huán)利用，泥漿可回收，減少渣土外運(yùn)，實(shí)現(xiàn)綠色施工。
21、最后，在置換前通過剛性連接件將扭轉(zhuǎn)管節(jié)之前的五節(jié)未扭轉(zhuǎn)管節(jié)連成整體，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)單元；再在新的管節(jié)頂進(jìn)三節(jié)所述管節(jié)后，取出后三節(jié)所述管節(jié)兩側(cè)的所述鋼板樁，重新插入前三節(jié)所述管節(jié)的兩側(cè)，反復(fù)交替使用形成動(dòng)態(tài)導(dǎo)軌，通過交替移動(dòng)方式，進(jìn)行精準(zhǔn)導(dǎo)向。
1.一種淤泥質(zhì)土的長距離矩形頂管糾扭方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淤泥質(zhì)土的長距離矩形頂管糾扭方法，其特征在于：還包括在步驟s3前，將所述扭轉(zhuǎn)管節(jié)之前的五節(jié)所述未扭轉(zhuǎn)管節(jié)，通過剛性連接件進(jìn)行拉結(jié)，形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淤泥質(zhì)土的長距離矩形頂管糾扭方法，其特征在于：在步驟s3中，還包括在用新的所述管節(jié)將所述扭轉(zhuǎn)管節(jié)頂出的過程中，啟用中繼間分段傳遞頂力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淤泥質(zhì)土的長距離矩形頂管糾扭方法，其特征在于：在步驟s3中，還包括在用新的所述管節(jié)將所述扭轉(zhuǎn)管節(jié)頂出的過程中，在所述扭轉(zhuǎn)管節(jié)兩側(cè)布置高壓水槍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的淤泥質(zhì)土的長距離矩形頂管糾扭方法，其特征在于：所述高壓水槍壓力10～15mpa，所述高壓水槍用于沖刷所述扭轉(zhuǎn)管節(jié)至接收井這一段的所述管節(jié)兩側(cè)的土體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淤泥質(zhì)土的長距離矩形頂管糾扭方法，其特征在于：在步驟s3中，在所述扭轉(zhuǎn)管節(jié)之前的五節(jié)所述未扭轉(zhuǎn)管節(jié)兩側(cè)插入一排鋼板樁，作為支護(hù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)新的所述管節(jié)頂進(jìn)三節(jié)后，取出頂進(jìn)方向的后三節(jié)所述未扭轉(zhuǎn)管節(jié)兩側(cè)的所述鋼板樁，重新插入頂進(jìn)方向的前三節(jié)所述未扭轉(zhuǎn)管節(jié)的兩側(cè)，反復(fù)交替使用形成動(dòng)態(tài)導(dǎo)軌。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的淤泥質(zhì)土的長距離矩形頂管糾扭方法，其特征在于：所述剛性連接件為預(yù)埋鋼板和槽鋼，所述預(yù)埋鋼板固定在所述管節(jié)上，相鄰所述管節(jié)的上的預(yù)埋鋼板通過所述槽鋼連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的淤泥質(zhì)土的長距離矩形頂管糾扭方法，其特征在于：每3～5節(jié)所述管節(jié)布置一個(gè)所述中繼間，所述中繼間避開鋼筋密集區(qū)，設(shè)置于所述管節(jié)接口處。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淤泥質(zhì)土的長距離矩形頂管糾扭方法，其特征在于：所述管節(jié)上設(shè)有注漿孔和壓漿孔，在所述管節(jié)的頂進(jìn)過程中，在步驟s3中，對(duì)前五節(jié)所述未扭轉(zhuǎn)管節(jié)兩側(cè)的注入泥漿，通過所述注漿孔和壓漿孔控制所述管節(jié)糾扭的力度和方向。