本發明屬于公路、市政基礎設施施工領域，尤其涉及一種頂管凍結系統及其施工方法，主要運用于城市地下空間(地鐵，地下通道，城市管廊等)、大型礦井或者隧道建設中。

背景技術：

隨著我國經濟持續穩定地增長，城市化進程的進一步加快，我國的地下管線的需求量也在逐年增加。加之人們對環境保護意識的增強，普通頂管凍結技術將在我國地下管線的施工中起到越來越重要的地位和作用。非開挖技術的發展必將向規模化、規范化、國際化的方向發展。

普通頂管凍結技術是依普通頂管技術和凍結技術為原型，將二者有機的結合在一起，使之協同工作來縮短工期，提高工作效率。在我國經濟高速增長的支持下，普通頂管技術的發展將面臨前所未有的機遇，在加快引進國外先進技術的基本上，努力消化創新，加強研發和人才培養，其前景是非常樂觀的。縱觀國內外普通頂管技術的發展，發展方向將是多元化和多樣化。在普通頂管直徑方面，除了向大口徑管的頂進發展以外，也向小口徑管的頂進發展。目前普通頂管技術最小普通頂管的口徑只有75mm，最大的已達到5m(德國)，大口徑普通頂管有取代小型盾構的趨勢。在適應性方面，發展寬范圍、全土質型普通頂管機是必然趨勢，適應范圍將大為延伸，從N值為極小的土到N值為五十多的礫石，直至軸壓強度達200MPa的巖石。將微電子技術、工業傳感技術、實時控制技術和現代化控制理論與機械、液壓技術綜合運用于普通頂管機械上是普通頂管技術的發展方向。數字化、信息化、智能型普通頂管機的研制將得到更多的關注，糾偏精度、自動化程度也將得到大力提高。在不久的將來，一些全自動、高精度的掘進機會成為主流的施工機械。普通頂管的用途隨著相關技術的發展也將繼續擴，主要用于管道鋪設、涵頂進、地下人行通道管棚式施工等多用途型。而凍結技術，發展至今也有40多年的歷史了，該項技術一直被廣泛的運用在煤炭礦井筒的開挖施工中。普通頂管凍結技術就是在這樣一個環境中，孕育而生了。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：在城市地下管道線路密集的施工條件困難地段；可有效的隔絕地下水，其抗滲透性能是其他任何方法都無法相比的，對于含水量不大于10％的任何含水、松散、不穩定地層均可以采用該方法施工；該方法是一種環保施工方法，對周圍環境無污染，無異物進入土壤，噪音小，施工完成，凍土墻融化，不會影響周圍的建筑物；施工可以用于樁基或者其他工藝平行施工作業，可以有效的縮短工期。

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種頂管凍結系統，包括循環管道、凍結管、普通頂管、凍結配送裝置、測溫線、連接管道和循環系統配送裝置，所述循環管道包括進水管道和出水管道，所述普通頂管有N個，所述N個普通頂管通過連接管道連接，連接后的普通頂管環繞工作基坑一周，所述N個普通頂管上依次設有編號，所述編號將N個普通頂管分為單號管道和雙號管道，所述單號管道內設有凍結管、凍結配送裝置和測溫線，所述凍結管和凍結配送裝置通過測溫線連接相關的測溫裝置，所述雙號管道內設有循環管道和循環系統配送裝置，所述循環管道與循環系統配送裝置對應連接，所述普通頂管通過連接管道連接為一個整體并且用橡膠密封。

進一步的，所述N個普通頂管為大于二的偶數個。

進一步的，所述普通頂管數量為36個。

本發明還公開了一種頂管凍結系統的施工方法，包括：(一)開挖工作基坑，確定在工作基坑的一周一共需要N個普通頂管，將所述N個普通頂管按等距緊密排列，并對其進行編號；

(二)借助頂進設備產生的頂力，克服管道和周圍土壤的摩擦力，將普通頂管按照設計的坡度頂到土層中，根據編號將N個普通頂管分為單號管道和雙號管道，每個單號管道配置凍結管、凍結配送裝置和測溫線，將凍結管和凍結配送裝置通過測溫線連接相關的測溫裝置，每個雙號管道配置循環管道和循環系統配送裝置，將每個雙號管道內的循環管道和循環系統配送裝置對應連接；

(三)用連接管道將普通頂管連接；

(四)將其余的管道依次頂入，將土運出，將普通頂管內的循環管道、凍結管、凍結配送裝置、測溫線、連接管道和循環系統配送裝置對應連接起來，并連接相應的管線，最后將普通頂管通過連接管道連接為一個整體并且用橡膠密封，形成一個穩定的空間，周邊的連接管道起到一個錨固和支撐的作用；

進一步的，所述普通頂管的選擇，普通頂管一般選用鋼筋混凝土管，如沒有腐蝕性要求則可以選用鋼管，鋼筋混凝土管的規格設計，配筋設計和應力驗算應當滿足有關鋼筋混凝土的標準和技術規程，特別是有關鋼筋混凝土管的標準和技術規程。

進一步的，所述一種頂管凍結系統在使用時，應當每天對凍結管道進行溫度測量，當溫度有明顯的變化時，通過調節循環管道，來控制凍結管，使之平衡。

與現有技術相比，本發明可以獲得以下技術效果：

1)該發明技術適用于在各種地層中，尤其是適合在城市地下管道線路密集的施工條件困難地段；

2)可有效的隔絕地下水，其抗滲透性能是其他任何方法都無法相比的，對于含水量不大于10％的任何含水、松散、不穩定地層均可以采用該方法施工；

3)該方法是一種環保施工方法，對周圍環境無污染，無異物進入土壤，噪音小，施工完成，凍土墻融化，不會影響周圍的建筑物；

4)施工可以用于樁基或者其他工藝平行施工作業，可以有效的縮短工期。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明的整體管道布置圖。

圖2為本發明的管道布置圖的局部放大圖。

圖中：1：進水管道，2：出水管道，3：凍結管，4：普通頂管，5：凍結配送裝置，6：測溫線，7：連接管道，8：循環系統配送裝置。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

下面結合附圖及具體實施例對本發明的應用原理作進一步描述。

實施例一

如圖1和圖2所示一種頂管凍結系統：包括循環管道、凍結管3、普通頂管4、凍結配送裝置5、測溫線6、連接管道7和循環系統配送裝置8，所述循環管道包括進水管道1和出水管道2，所述普通頂管4有36個，所述36個普通頂管4通過連接管道7依次圍繞工作基坑連接一周，所述36個普通頂管4上依次設有編號，所述編號將36個普通頂管4分為單號管道和雙號管道，所述單號管道內設有凍結管3、凍結配送裝置5和測溫線6，所述凍結管3和凍結配送裝置5通過測溫線6連接相關的測溫裝置，所述雙號管道內設有循環管道和循環系統配送裝置8，所述循環管道與循環系統配送裝置8對應連接，所述普通頂管4凍結系統的普通頂管4用橡膠密封并且通過連接管道7連接為一個整體。

一種頂管凍結系統的施工方法，包括：(一)開挖工作基坑，確定在工作基坑的一周一共需要36個普通頂管4，將所述36個普通頂管4按等距緊密排列，并對其進行編號；

(二)借助頂進設備產生的頂力，克服普通頂管4和周圍土壤的摩擦力，將普通頂管4按照設計的坡度頂到土層中，根據編號將36個普通頂管4分為單號管道和雙號管道，每個單號管道配置凍結管3、凍結配送裝置5和測溫線6，將凍結管3和凍結配送裝置5通過測溫線6連接相關的測溫裝置，每個雙號普通頂管4配置循環管道和循環系統配送裝置8，將每個雙號管道內的循環管道和循環系統配送裝置8對應連接；

(三)用連接管道7將普通頂管4連接；

(四)將其余的管道依次頂入，將土運出，將普通頂管4內的循環管道、凍結管3、凍結配送裝置5、測溫線6、連接管道7和循環系統配送裝置8對應連接起來，最后將普通頂管4通過連接管道7連接為一個整體并且用橡膠密封，形成一個穩定的空間，周邊的連接管道7起到一個錨固和支撐的作用；

所述普通頂管4的選擇，普通頂管4一般選用鋼筋混凝土管，如沒有腐蝕性要求則可以選用鋼管，鋼筋混凝土管的規格設計，配筋設計和應力驗算應當滿足有關鋼筋混凝土的標準和技術規程，特別是有關鋼筋混凝土管的標準和技術規程。

所述一種頂管凍結系統在使用時，應當每天對凍結管3道進行溫度測量，當溫度有明顯的變化時，通過調節循環管道，來控制凍結管3，使之平衡。

在有些實施例中：所述普通頂管的個數根據具體施工時需要確定，并非單指36個，所列36個普通頂管數值的確定僅僅是根據附圖對該發明的進一步闡述。

實施例二

如圖1和圖2所示一種頂管凍結系統：包括循環管道、凍結管3、普通頂管4、凍結配送裝置5、測溫線6、連接管道7和循環系統配送裝置8，所述循環管道包括進水管道1和出水管道2，所述普通頂管4有36個，所述36個普通頂管4通過連接管道7依次圍繞工作基坑連接一周，所述36個普通頂管4上依次設有編號，所述編號將36個普通頂管4分為單號管道和雙號管道，所述單號管道內設有凍結管3、凍結配送裝置5和測溫線6，所述凍結管3和凍結配送裝置5通過測溫線6連接相關的測溫裝置，所述雙號管道內設有循環管道和循環系統配送裝置8，所述循環管道與循環系統配送裝置8對應連接，所述普通頂管4凍結系統的普通頂管4用橡膠密封并且通過連接管道7連接為一個整體。

一種頂管凍結系統的施工方法，包括：(一)開挖工作基坑，確定在工作基坑的一周一共需要36個普通頂管4，將所述36個普通頂管4按等距緊密排列，并對其進行編號；

(二)借助頂進設備產生的頂力，克服普通頂管4和周圍土壤的摩擦力，將普通頂管4按照設計的坡度頂到土層中，根據編號將36個普通頂管4分為單號管道和雙號管道，每個單號管道配置凍結管3、凍結配送裝置5和測溫線6，將凍結管3和凍結配送裝置5通過測溫線6連接相關的測溫裝置，每個雙號普通頂管4配置循環管道和循環系統配送裝置8，將每個雙號管道內的循環管道和循環系統配送裝置8對應連接；

(三)用連接管道7將普通頂管4連接；

(四)將其余的管道依次頂入，將土運出，將普通頂管4內的循環管道、凍結管3、凍結配送裝置5、測溫線6、連接管道7和循環系統配送裝置8對應連接起來，最后將普通頂管4通過連接管道7連接為一個整體并且用橡膠密封，形成一個穩定的空間，周邊的連接管道7起到一個錨固和支撐的作用。

在有些實施例中：所述普通頂管的個數根據具體施工時需要確定，并非單指36個，所列36個普通頂管數值的確定僅僅是根據附圖對該發明的進一步闡述。

本發明是這樣實現的：

本發明一種頂管凍結系統及其施工方法，首先要開挖工作基坑，在工作基坑的一周一共需要N個普通頂管，具體普通頂管的數量根據基坑的大小確定，例如：實施例中的36，同時也可以使4、8、16、24、48等，N個普通頂管按等距緊密排列，并對其進行編號；然后借助頂進設備產生的頂力，克服管道和周圍土壤的摩擦力，將普通頂管按照設計的坡度頂到土層中，其中每個單數普通頂管配置凍結管道，雙數管配置循環管道，每個管道內都配置相應的線路。用連接設備(連接管道)將普通頂管連接。最后將其余的管道依次頂入，將土運出，將普通頂管內的管道連接起來，并連接相應的管線，最后將普通頂管通過連接管道連接為一個整體并且用橡膠密封，形成一個穩定的空間，周邊的連接管道起到一個錨固和支撐的作用。