1.本技术实施例涉及隧道工程领域，尤其涉及一种咬合顶管群施工定向的施工方法。
背景技术：2.在进行大断面暗挖隧道开挖时，常采用管幕结构法，管幕结构法是先采用开挖顶进设备在土层内施作由若干根顶管形成的管幕，然后在管幕结构内开挖土层的施工方法。目前也从之前的每次顶进一根顶管的方法发展出了一次顶进一个顶管群的方法，顶管群可以根据拟开挖隧道的外缘轮廓拼接成与隧道外缘轮廓对应的线型结构，例如，弧形结构或直线结构，可以通过在刀盘和顶管群之间增加调向千斤顶的方法对顶管群的前进方向进行调整，但是，利用调向千斤顶对于非直线的顶管群的前进方向进行调整时涉及多台调向千斤顶的协同和位移分配，调向十分困难。
技术实现要素：3.为了解决上述问题，本技术实施例提供一种咬合顶管群施工定向的施工方法，具有以下优点：能对顶管群的前进方向进行导向和限位，解决顶管群调向困难的问题。
4.为了达到上述目的，本技术实施例的技术方案是这样实现的：
5.本技术实施例提供一种咬合顶管群施工定向的施工方法，包括：
6.步骤s01：顶进先导管：在预设距离的两端开挖顶进两根先导管，分别为第一先导管和第二先导管；
7.步骤s02：拼装组合管体：根据第一先导管和第二先导管之间拟开挖的区域的形状拼装组合管体，组合管体的两端设置有导向管，分别为第一导向管和第二导向管，第一导向管对应第一先导管，第二导向管对应第二先导管，在第一导向管和第二导向管之间连接有顶管群，顶管群在靠近先导管的一端设置有开挖刀盘。
8.步骤s03：将组合管体向前开挖顶进：第一先导管引导限位第一导向管、第二先导管引导限位第二导向管，利用开挖顶进设备将组合管体沿先导管延伸方向向前开挖顶进。
9.本技术实施例提供的咬合顶管群施工定向的施工方法，首先在预设距离的两端先顶进两个先导管，此时可以利用高精度的开挖顶进设备，或者利用调压千斤顶对先导管的顶进方向进行定向，对先导管的顶进方向进行精确定向。然后，拼装组合管体，组合管体的两侧设置有与先导管对应的导向管，先导管起到对导向管的引导和限位作用，导向管只能沿着先导管的延伸方向顶进，所以也对组合管体的顶进方向进行了导向和限位，这时就不需要再使用高精度的开挖顶进设备和调向千斤顶。通过这种方法将顶管群的前进方向进行了导向和限位，解决了顶管群调向困难的问题。
10.进一步地，在步骤s03中，组合管体向前开挖顶进过程中，第一先导管和第二先导管被第一导向管和第二导向管顶出土层。
11.进一步地，先导管为单根圆形顶管。
12.进一步地，第一导向管和第二导向管至少有一根与顶管群活动连接。
13.进一步地，导向管和顶管群活动连接指导向管和顶管群之间具有活动间隙，并且顶管群可沿导向管向开挖方向滑动。
14.进一步地，导向管的管径小于对应的先导管的管径。
15.进一步地，导向管对应开挖刀盘的位置设置有扇形缺口，扇形缺口的尺寸大于开挖刀盘与导向管重合的尺寸，以满足开挖刀盘的转动要求。
16.进一步地，开挖刀盘沿开挖方向不超过导向管的前端。
17.进一步地，n个组合管体开挖顶进隧道外缘土层中，形成隧道外缘的主题结构，n为正整数。
18.进一步地，n个组合管体依次开挖顶进的方向沿与顶管群活动连接的导向管的一端延伸。
19.进一步地，顶管群在沿隧道外缘轮廓方向的两侧设置有连接结构，连接结构用于将相邻的所述顶管群连接在一起。
20.进一步地，为了依次顶进n个组合管体，在步骤s03之后还包括如下步骤：
21.步骤s04：顶进第n+1个先导管：第n个组合管体沿拟开挖方向对应有第n+1个先导管，按照预设距离将第n+1个先导管顶进目标位置；
22.步骤s05：拼装第n个组合管体：根据第n-1个组合管体和第n+1个先导管之间拟开挖区域的形状拼装组合第n个组合管体，第n个组合管体两端设置有第2n-1个导向管和第2n个导向管，在第2n-1个导向管和第2n个导向管之间连接有第n个顶管群，第n个顶管群在靠近拟开挖区域一侧设置有开挖刀盘；
23.步骤s06：将第n个组合管体开挖顶进：第n个组合管体的第2n-1个导向管对应第n-1个组合管中的第2n-2个导向管，第2n-2个导向管起到对第2n-1个导向管的限位导向作用，第n+1个先导管起到对第2n个导向管的限位导向作用，利用开挖顶进设备将第n个组合管体向前开挖顶进，其中，2≤n≤n，且n为正整数。
24.进一步地，在所述步骤s06中，第2n-1个导向管与第n-1个顶管群活动连接。
25.进一步地，在所述步骤s06中，第2n-2个导向管和第n+1个先导管被第n个组合管体中的第2n-1个导向管和第2n个导向管顶出土层。
26.进一步地，对于环形隧道，第一导向管对应第n个顶管群的位置设置有活动连接结构，第n个组合管体对应第一导向管的位置未再设置导向管，第n个组合管体靠近第一所述导向管的一段沿活动链接结构向前顶进。
附图说明
27.图1为本技术实施例提供的一种咬合顶管群施工定向的施工方法流程示意图；
28.图2为本技术实施例提供的一种咬合顶管群施工定向的施工方法中顶进第一、第二先导管的示意图；
29.图3为本技术实施例提供的一种咬合顶管群施工定向的施工方法中组合管体的结构示意图(活动连接为滑槽)；
30.图4为本技术实施例提供的一种咬合顶管群施工定向的施工方法中组合管体的结构示意(活动连接为开口结构)；
31.图5为本技术实施例提供的一种咬合顶管群施工定向的施工方法中导向管对应开挖刀盘的位置设置弧形槽的示意图；
32.图6为本技术实施例提供的一种咬合顶管群施工定向的施工方法中顶进后续先导管的示意；
33.图7为本技术实施例提供的一种咬合顶管群施工定向的施工方法开挖顶进n个组合管体的流程示意图；
34.图8为本技术实施例提供的一种咬合顶管群施工定向的施工方法开挖顶进两个顶管群示意图。
35.附图标记：
36.1-先导管；11-第一先导管；12-第二先导管；2-导向管；21-第一导向管；22第二导向管；23-第三导向管；24-第四导向管；3-顶管群；31-第一顶管群；32-第二顶管群；4-活动连接结构；41-弧形滑槽；42-开口结构。
具体实施方式
37.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。
38.在本技术实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
39.此外，在本技术实施例中，“上”、“下”、“左”以及“右”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
40.在本技术实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是连接固定，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。
41.在本技术实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
42.在本技术实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
43.本技术实施例提供一种咬合顶管群施工定向的施工方法，用于咬合顶管群开挖顶进时的定向，咬合顶管群是隧道开挖常用的管幕结构中的一种，是将多个顶管连接在一起的一种形式。将拟开挖隧道的外缘轮廓划分成多个开挖区域，根据每个开挖区域的形状可
以适配地拼装顶管群，顶管群根据拟开挖隧道的外缘轮廓形状可以形成弧形结构或直线结构，在顶管群朝向拟开挖土层的一端设置开挖刀盘，可以将顶管群顶进土层。目前，常通过在刀盘和顶管之间增加调向千斤顶的方法对顶管群的顶进方向进行调整，但是，对于非直线的顶管群的顶进方向进行调整涉及多台调向千斤顶的协同和位移分配，调向十分困难。
44.鉴于此，本技术实施例提供了一种咬合顶管群施工定向的施工方法，具体的，参照图1，包括以下步骤：
45.步骤s01：顶进先导管：在拟开挖土层预设距离的两端开挖顶进两根先导管，分别为第一先导管和第二先导管。
46.根据拟开挖隧道的外缘轮廓，将隧道外缘轮廓对应的土层划分为多个开挖区域，在每个开挖区域预设距离的两端利用开挖顶进设备开挖顶进两根先导管，为了方便区分，将该两根先导管分为第一先导管和第二先导管。参照图2，为在预设距离的两端顶进第一先导管11和第二先导管12的示意图。
47.步骤s02:拼装组合管体：根据第一先导管和第二先导管之间拟开挖的区域的形状拼装组合管体，参照图3，一个组合管体包括两端的导向管2和中间的顶管群3，为了方便区分，将第一个组合管体中的导向管分为第一导向管21和第二导向管22，第一导向管21对应第一先导管11，第二导向管22对应第二先导管12。并且，在顶管群3靠近先导管1的一端设置有开挖刀盘。
48.步骤s03：将所述组合管体向前顶进：第一先导管11引导和限位第一导向管21，第二先导管12引导和限位第二导向管22，利用开挖顶进设备将组合管体沿隧道延伸方向向前开挖顶进。
49.具体的，第一导向管21沿着第一先导管11向前顶进，第一导向管21的顶进路径与第一先导管11重合；第二导向管沿着22沿着第一先导管12向前顶进，第二导向管22的顶进路径与第二先导管12重合，这样，组合管体中的导向管2顶着已经顶进土层中的先导管1前进，顶管群3利用其前端布置的开挖刀盘向前开挖顶进，通过这样的方式将组合管体整体向前顶进，先导管1对顶管群的顶进方向进行了定向，从而解决了顶管群调向困难的问题。
50.需要说明的是，由于第一导向管21与第一先导管11的顶进路径重合，第二导向管22与第二先导管12的顶进路径重合，在组合管体整体向前顶进的过程中，第一先导管11和第二先导管12分别被第一导向管21和第二导向管22顶出土层。
51.在此基础上，先导管1为单根圆形顶管。并且在步骤s01中，第一先导管11和第二先导管12靠近开挖土层的一端设置有对应的开挖刀盘，开挖刀盘的尺寸与先导管1的尺寸匹配，以使先导管1能顶进土层。
52.为了保证组合管体向前顶进过程中，为了能够弥补由于施工误差产生的缺陷，顶管群两侧的导向管至少有一个与顶管群活动连接，将导向管与顶管群设置成活动连接也有利于后续步骤的实施。活动连接有多种方式，本技术实施例不对此进行限定。
53.在此基础上，只要顶管群与导向管活动连接处有能彼此相对活动的活动间隙，并且，顶管群可以沿导向管向开挖方向滑动即可。示例的，参照图3，在导向管靠近顶管群的一侧设置有与顶管群对应的弧形滑槽41，弧形滑槽41的尺寸比顶管群3与弧形滑槽41重合的位置稍大，这样顶管群3可沿该弧形滑槽41活动，并可向开挖方向滑动。参照图4，为顶管群3和导向管2活动连接的另一种方式的示意图，具体的，在导向管2上与顶管群3连接的位置处
设置有开口结构42，顶管群3的一部分伸入导向管2的开口结构42内，并且导向管2上设置的开口结构42的开口稍大于顶管群3伸入开口结构42内的部分，这样设置也能使顶管群3和导向管2之间具有活动间隙，并且顶管群3能沿导向管2向开挖方向滑动。
54.为了避免导向管2不能沿先导管1向前顶进，导向管2的管径必须小于等于对应的先导管1的管径，这样导向管2才能顺利顶进先导管1向开挖后的土层内顶进。
55.进一步地，由于在顶管群3前端设置有开挖刀盘，而顶管群3和导向管2连接的位置有重叠的部分，参照图5，为了避免开挖刀盘与导向管2冲突，在导向管2上对应开挖刀盘的位置设置有扇形缺口5，并且扇形缺口5的尺寸大于开挖刀盘与导向管2重合的尺寸，这样就不会影响开挖刀盘的转动。
56.在此基础上，在顶管群3前端布置的开挖刀盘沿开挖方向不超过导向管2的前端，这样能方便的使导向管2与先导管1接触，以使导向管2能沿顺利地在先导管1的引导和限位下向前顶进。如果开挖刀盘布置的位置超过了导向管2，则先与拟开挖土层接触到的是开挖刀盘，此时导向管2还未进入先导管1开挖后的土层内，先导管1不能起到引导和限位的作用，可能会使导向管2和先导管1错位。
57.需要说明的是，对于较大断面的隧道，需要将隧道外缘主体结构对应的土层划分为n个开挖区域，并且对应每一个开挖区域设置有n个组合管体，将n个组合管体依次顶进隧道外缘的土层中，就形成隧道外缘的主体结构，其中，n为正整数。
58.在此基础上，为了方便对开挖区域的连续开挖，确定下一个开挖区域时，需要向导向管2与顶管群3活动连接的一端延伸。若第一个顶管群3与两侧的导向管2均为活动连接，则第二个开挖区域向第一个组合管体的两侧延伸均可。对于后续的组合管体，沿开挖方向延伸的一侧设置成活动连接结构，这样方便后续的步骤的实施。
59.需要说明的是，在组合管体中，在顶管群3向外延伸的一侧预设有连接结构，连接结构用于将相邻组合管体中的顶管群3固定连接在一起。例如，可以在相邻的顶管群3对应的位置预设焊接部，通过焊接钢板将相邻的顶管群3焊接在一起；也可以预设螺栓连接部，通过紧固螺栓将相邻的顶管群3连接在一起，本技术实施例不对此进行限定。
60.对于设置有n个组合管体的大断面隧道，为了更形象的区分先导管1、导向管2、顶管群3，需要做以下说明：对于第一个组合管体的顶进，已经提前向土层内顶进了两个先导管1，为第一先导管11和第二先导管12，第一个组合管体的两侧设置有导向管2，对第一导向管21、第二导向管22和第一顶管群31，所以，与第一组合管体对应的为：第一先导管11、第二先导管12、第一导向管21、第二导向管22和第一顶管群31。要将第二个组合管体顶进土层时，第一组合管体中的第二导向管22起到引导限位作用，参照图6，然后需要先在距第二先导管12预设距离的位置顶入第三先导管13，第二组合管体设置有第三导向管23、第四导向管24和第二顶管群32，所以，与第二组合管体对应的为：第三先导管13、第三导向管23、第四导向管24和第二顶管群32。以此类推，第n个组合管体对应的为：第n+1个先导管、第2n-1个导向管、第2n个导向管和第n顶管群。其中，2≤n≤n，且n为正整数。
61.为了依次将n个组合管体顶进对应的土层，依次将第n个组合管体顶进对应的土层，参照图7，具体步骤如下：
62.步骤s04：顶进第n+1个先导管：将第n+1个先导管按照预设距离将第n+1个先导管顶进拟开挖土层的目标位置。第n+1个先导管和第n-1个组合管体中的对应的导向管起到对
第n个组合管体的导向和限位作用。
63.步骤s05：拼装第n个组合管体：根据第n个组合管体对应的拟开挖区域的形状拼装第n个组合管体，该组合管体对应设置有第2n-1个导向管、第2n个导向管和第n个顶管群，并且在第n个顶管群在靠近拟开挖区域侧一端设置有开挖刀盘。
64.步骤s06：将第n个组合管体开挖顶进：第n个组合管体中的第2n-1个导向管对应前一个组合管体中的靠近的导向管，也即对应第n-1个组合管体中的第2n-2个导向管，在向前顶进时，第2n-2个导向管起到对第2n-1个导向管的限位导向作用；第n个组合管体中的第2n个导向管对应第n+1个先导管，在向前顶进时，第n+1个先导管起到对第2n个导向管的限位导向作用。通过这种方法，在第n个组合管体的两侧都有限位导向的作用下，将第n个组合管体向前开挖顶进。
65.从n＝2开始，重复步骤s04、步骤s05和步骤s06，直到n＝n，将n个组合管体全部顶进预设位置。
66.示例的，参照图8，为本技术实施例提供的一种咬合顶管群施工定向的施工方法开挖顶进两个顶管群的示意图。
67.需要说明的是，为了能使前一个导向管起到对后一个组合管体的限位导向作用，需要将前一个导向管和前一个顶管群之间的连接设置为活动连接，即，在步骤s06中，在第n-1个组合管体中，第2n-1个导向管与第n-1个顶管群之间活动连接。
68.在步骤s06中，由于第n-1个组合管体中的第2n-2个导向管和第n+1个先导管起到对第n个组合管体的限位导向作用，第2n-2个导向管与第2n-1个导向管的位置重合，第n+1个先导管与第2n个导向管的位置重合，所以，在第n个组合管体向前顶进的过程中，第2n-2个导向管和第n+1个先导管被顶出土层。
69.需要说明的是，对于隧道外缘轮廓为环形的隧道，第n个组合管体与第一个组合管体相连，所以不需要再设置第2n个导向管，只需要在第一导向管对应第n个顶管群的位置设置活动连接结构，这样第n个顶管群可以沿着第一导向管的活动连接结构向前顶进。
70.综上所述，在本技术实施例提供的一种咬合顶管群施工定向的施工方法中，利用先导管和导向管对顶管群进行限位导向，能很好的将顶管群进行导向和限位，能使顶管群沿着预定方向向前顶进，解决顶管群调向困难的问题。
71.上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上仅为本技术的优选实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。
技术特征：1.一种咬合顶管群施工定向的施工方法，其特征在于，包括：步骤s01：顶进先导管：在预设距离的两端开挖顶进两根先导管，分别为第一所述先导管和第二所述先导管；步骤s02：拼装组合管体：根据第一所述先导管和第二所述先导管之间拟开挖的区域的形状拼装组合管体，所述组合管体的两端设置有导向管，分别为第一所述导向管和第二所述导向管，第一所述导向管对应第一所述先导管、第二所述导向管对应第二所述先导管；第一所述导向管和第二所述导向管之间连接有顶管群，所述顶管群在靠近所述先导管的一端设置有开挖刀盘；步骤s03：将所述组合管体向前开挖顶进：第一所述先导管引导限位第一所述导向管、第二所述先导管引导限位第二所述导向管，利用开挖顶进设备将所述组合管体沿隧道延伸方向向前开挖顶进。2.根据权利要求1所述的咬合顶管群施工定向的施工方法，其特征在于，在所述步骤s03中，所述组合管体向前开挖顶进过程中，第一所述先导管和第二所述先导管被第一所述导向管和第二所述导向管顶出土层。3.根据权利要求2所述的咬合顶管群施工定向的施工方法，其特征在于，所述先导管为单根圆形顶管。4.根据权利要求3所述的咬合顶管群施工定向的施工方法，其特征在于，第一所述导向管和第二所述导向管至少有一根与所述顶管群活动连接。5.根据权利要求4所述的咬合顶管群施工定向的施工方法，其特征在于，所述活动连接指所述顶管群和所述导向管之间具有活动间隙，并且所述顶管群可沿所述导向管向开挖方向滑动。6.根据权利要求5所述的咬合顶管群施工定向的施工方法，其特征在于，所述导向管的管径小于等于对应的所述先导管的管径。7.根据权利要求6所述的咬合顶管群施工定向的施工方法，其特征在于，所述导向管对应所述开挖刀盘的位置设置有扇形缺口，所述扇形缺口的尺寸大于所述开挖刀盘与所述导向管重合的尺寸，以满足所述开挖刀盘的转动要求。8.根据权利要求7所述的咬合顶管群施工定向的施工方法，其特征在于，所述开挖刀盘沿开挖方向不超过所述导向管的前端。9.根据权利要求8所述的咬合顶管群施工定向的施工方法，其特征在于，n个所述组合管体开挖顶进隧道外缘土层中，形成隧道外缘主体结构，其中，n为正整数。10.根据权利要求9所述的咬合顶管群施工定向的施工方法，其特征在于，n个所述组合管体对应土层的开挖方向沿所述导向管与所述顶管群活动连接的一侧延伸。11.根据权利要求10所述的咬合顶管群施工定向的施工方法，其特征在于，所述顶管群在沿隧道外缘轮廓方向的两侧设置有连接结构，所述连接结构用于将相邻的所述组合管体中的所述顶管群连接在一起。12.根据权利要求11所述的咬合顶管群施工定向的施工方法，其特征在于，为了依次顶进n个所述组合管体，在步骤s03之后还包括如下步骤：步骤s04：顶进第n+1个所述先导管：第n个所述组合管体沿拟开挖方向对应有第n+1个所述先导管，按照预设距离将第n+1个所述先导管顶进目标位置；
步骤s05：拼装第n个所述组合管体：根据第n-1个所述组合管体和第n+1个所述先导管之间拟开挖的区域的形状拼装组合第n个所述组合管体，第n个所述组合管体两端设置有第2n-1个所述导向管和第2n个所述导向管，在第2n-1个所述导向管和第2n个所述导向管之间连接有第n个所述顶管群，第n个所述顶管群在靠近拟开挖区域一侧设置有所述开挖刀盘；步骤s06：将第n个所述组合管体开挖顶进：第n个所述组合管体的第2n-1个所述导向管对应第n-1个所述组合管中的第2n-2个所述导向管，第2n-2个所述导向管起到对第2n-1个所述导向管的限位导向作用，第n+1个所述先导管起到对第2n个所述导向管的限位导向作用，利用开挖顶进设备将第n个所述组合管体向前开挖顶进，其中，2≤n≤n，且n为正整数。13.根据权利要求12所述的咬合顶管群施工定向的施工方法，其特征在于，在所述步骤s06中，第2n-1个所述导向管与第n-1个所述顶管群活动连接。14.根据权利要求13所述的咬合顶管群施工定向的施工方法，其特征在于，在所述步骤s06中，第2n-2个所述导向管和第n+1个所述先导管被所第n个所述组合管体中的第2n-1个所述导向管和第2n个所述导向管顶出土层。15.根据权利要求14所述的咬合顶管群施工定向的施工方法，其特征在于，对于环形隧道，第一所述导向管对应第n个所述顶管群的位置设置有活动连接结构，第n个所述组合管体对应第一所述导向管的位置未设置所述导向管，第n个所述组合管体靠近第一所述导向管的一端沿所述活动连接结构向前顶进。
技术总结本申请实施例公开了一种咬合顶管群施工定向的施工方法，能对顶管群的前进方向进行导向和限位，解决顶管群调向困难的问题。该咬合顶管群施工定向的施工方法包括：步骤S01：顶进先导管：在预设距离的两端开挖顶进两根先导管；步骤S02：拼装组合管体：根据先导管之间拟开挖区域的形状拼装组合管体，组合管体包括顶管群和其两侧的导向管；步骤S03：将组合管体向前开挖顶进：先导管引导限位导向管，利用开挖顶进设备将组合管体向前开挖顶进。本申请实施例提供了一种咬合顶管群施工定向的施工方法，用于开挖隧道。用于开挖隧道。用于开挖隧道。
技术研发人员：邓朝辉 肖明清 李策 蒋超 杨剑
受保护的技术使用者：中铁第四勘察设计院集团有限公司
技术研发日：2022.03.16
技术公布日：2022/7/5
