提高纵向刚度的顶管接口结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种提高纵向刚度的顶管接口结构。它包括钢承口，插口，止退钢环，楔形密封橡胶圈，遇水膨胀橡胶，木衬垫，密封膏和承口锚筋；还包括预埋钢构件和缀板；缀板和预埋钢构件均布置在顶管管节内侧、且内表面均与顶管管节内表面一致；预埋钢构件与顶管管节之间通过预埋筋连接；预埋钢构件与缀板焊接连接。本发明专利技术具有增加顶管接口的纵向刚度，从而提高施工和运营期间顶管结构接头的安全性的优点。本发明专利技术还公开了提高纵向刚度的顶管接口结构的施工方法。

Pipe jacking interface structure and its construction method to improve longitudinal rigidity

【技术实现步骤摘要】
提高纵向刚度的顶管接口结构及其施工方法
本专利技术涉及顶管工程
，更具体地说它是提高纵向刚度的顶管接口结构。本专利技术还涉及所述提高纵向刚度的顶管接口结构的施工方法。
技术介绍
随着各类市政顶管工程的迅猛发展，各类市政顶管工程所处的地质环境越来越复杂，这对顶管结构接口的止水要求越来越高。尤其是在穿越软土、砂土这类软硬不均匀区段时，此类地层具有压缩性高、渗透性强等特点，顶管接头的止水效果直接影响到工程成败。钢筋混凝土顶管结构的接口止水一般多采用钢承口或双插口接口，接口止水需满足施工、运营期间的防水要求。根据《给水排水工程顶管技术规程》(CECS246:2008)、《顶管施工技术及验收规范》(试行)，双插口接口的钢筋混凝土顶管不太适用于砂性土地层。当遇到砂性土地层时，多采用钢承口接口，即将钢承口的前面一半埋入到混凝土管中，为防止钢承口与混凝土管结合面产生渗漏，在该处设了一个遇水膨胀橡胶止水圈。遇水膨胀橡胶止水圈遇水后，体积会膨胀1～3倍，前后顶管之间依靠该橡胶圈止水。在富含地下水的软土或砂土地层中，顶管接口采用一道密封橡胶圈的“F”型钢承口接口是目前各类顶管工程的常用做法，如图1所示。“F”型钢承口主要依靠挤压后的橡胶圈止水，前后两个管节之间是木垫板之类的传力衬垫，当顶管机出洞后，临近顶管机附近的顶管管节因顶管机掌子面水土压力骤降，导致原处于压密状态的管节松脱，从而导致接头的渗漏，如图1；另外，当处于软硬不均地层的顶管工程完工后，工程周边环境的降水、地面加载等外界因素将导致地层不均匀沉降，而“F”型钢承口纵向刚度较弱，后期将产生不均匀纵向沉降，将导致接口之间的变形和渗漏，变形严重时可能导致钢承口与原连接的管节脱落，如图2所示。因此，现亟需开发一种增加顶管接口的纵向刚度的顶管接口。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是为了提供一种提高纵向刚度的顶管接口结构，通过缀板焊接上各个顶管管节之间增设的预埋钢构件，增加顶管接口的纵向刚度，从而提高施工和运营期间顶管结构接头的安全性；适用于复杂地质环境条件下的顶管工程。本专利技术的第二目的是为了提供所述提高纵向刚度的顶管接口结构的施工方法，操作简便。为了实现上述本专利技术的第一目的，本专利技术的技术方案为：提高纵向刚度的顶管接口结构，包括钢承口，插口，止退钢环，楔形密封橡胶圈，遇水膨胀橡胶，木衬垫，密封膏和承口锚筋；其特征在于：还包括预埋钢构件和缀板；所述缀板和预埋钢构件均布置在顶管管节内侧、且内表面均与顶管管节内表面一致；所述预埋钢构件与顶管管节之间通过预埋筋连接；所述预埋钢构件与所述缀板焊接连接。在上述技术方案中，所述预埋钢构件与所述预埋筋之间采用T形焊接。在上述技术方案中，所述预埋钢构件有多个；所述缀板有多个；所述缀板厚度为10mm，沿管节轴向的长度为300mm，垂直于管节轴向的长度为200mm。在上述技术方案中，有焊缝设于所述预埋钢构件与所述缀板的焊接处；所述焊缝的高度为8mm。在上述技术方案中，所述预埋筋包括直埋筋和弯折埋筋；所述直埋筋垂直于所述预埋钢构件；所述弯折埋筋呈Z型；所述弯折埋筋的中部与管节轴向夹角为°、两端与所述顶管管节的轴向平行；所述弯折埋筋的一端平行位于所述预埋钢构件上方、且与所述直埋筋连接。在上述技术方案中，所述顶管管节包括前管节和后管节；所述木衬垫位于所述前管节与后管节的连接处；所述密封膏位于所述木衬垫两端、且位于所述前管节与后管节的连接处。在上述技术方案中，所述预埋钢构件包括前管节预埋钢构件和后管节预埋钢构件；所述前管节预埋钢构件布置在所述前管节内侧；所述后管节预埋钢构件布置在所述后管节内侧；所述前管节预埋钢构件与所述后管节预埋钢构件之间通过所述缀板焊接连接。在上述技术方案中，所述插口设于所述前管节与后管节的外壁上；所述钢承口，止退钢环，楔形密封橡胶圈和遇水膨胀橡胶均位于所述插口内；所述止退钢环位于所述木衬垫与楔形密封橡胶圈之间；所述遇水膨胀橡胶位于所述承口锚筋上方；所述钢承口位于所述遇水膨胀橡胶、密封膏、木衬垫、止退钢环和楔形密封橡胶圈上端。为了实现上述本专利技术的第二目的，本专利技术的技术方案为：所述的提高纵向刚度的顶管接口结构的施工方法，其特征在于：分为管节预制阶段和管节拼装阶段；步骤一：管节预制阶段带有预埋钢构件的顶管管节在预制时，预埋钢构件与顶管管节之间通过预埋筋连接；每块预埋钢构件布置四根预埋筋；预埋筋分别为直埋筋和弯折埋筋；预埋筋与预埋钢构件之间采用T形焊接；步骤二：管节拼装阶段：顶管管节拼装后，其接口采用F型承插式，接缝防水装置采用遇水膨胀橡胶、楔形密封橡胶圈和双组分聚硫密封膏嵌缝；待顶管管节拼装后、顶管机出洞前，先将顶管机附近20m范围的顶管管节采用缀板焊接牢固，以便保持顶管处于原来的压密状态；待全部顶管管节拼装到位后，将剩余的顶管管节采用缀板焊接牢固，以便提高全部顶管管节整体刚度。在上述技术方案中，在步骤一中，预埋筋与预埋钢构件之间采用压力埋弧焊；预埋钢构件与缀板之间采用通长满焊连接。本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术通过缀板焊接上各个顶管管节之间增设的预埋钢构件，增加顶管接口的纵向刚度，从而提高施工和运营期间顶管结构接头的安全性；适用于复杂地质环境条件下的顶管工程；(2)本专利技术主要解决处于软硬不均地层的顶管工程完工后，工程周边地层不均匀沉降将导致接口之间的变形和渗漏，变形严重时可能导致钢承口与原连接的管节脱落的问题；为此，本专利技术通过缀板焊接上各个顶管管节之间增设的预埋钢构件，增加了顶管接口的纵向刚度，从而提高了施工和运营期间顶管结构接头的止水性能；另外，对于在顶管机出洞后，临近顶管机附近的顶管管节因顶管机掌子面水土压力骤降，导致原处于压密状态的管节松脱，从而导致接头的渗漏的情况；本专利技术在顶管机出洞前，将管节上缀板的焊接牢固，即可将管节和止水橡胶圈的受力状态保持稳定，防止止水橡胶圈的变形和渗漏；本专利技术构造简单，施工便利，对现有的钢模不需要做任何改动，增加的费用很小，而且增加的缀板对顶管内净空的影响可忽略不计。附图说明图1为现有技术顶管出洞前掌子面受力示意图。图2为现有技术顶管管节前后不均匀沉降引起的接口位移图。图3为现有技术顶管管节接口图。图4为现有顶管管节接口图。图5为本专利技术提高纵向刚度的顶管管节接口图。图6为本专利技术顶管管节接口焊接展开图。图7为顶管管节预埋钢构件断面为圆形的布置图。图8为顶管管节预埋钢构件断面为矩形的布置图。图中1-前管节,2-后管节,3-钢承口,4-插口,5-止退钢环,6-楔形密封橡胶圈,7-遇水膨胀橡胶,8-木衬垫,9-密封膏,10-承口锚筋,11-前管节预埋钢构件,12-后管节预埋钢构件,13-缀板,14-焊缝,15本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.提高纵向刚度的顶管接口结构，包括钢承口(3)，插口(4)，止退钢环(5)，楔形密封橡胶圈(6)，遇水膨胀橡胶(7)，木衬垫(8)，密封膏(9)和承口锚筋(10)；其特征在于：还包括预埋钢构件(17)和缀板(13)；/n所述缀板(13)和预埋钢构件(17)均布置在顶管管节(18)内侧、且内表面均与顶管管节(18)内表面一致；/n所述预埋钢构件(17)与顶管管节(18)之间通过预埋筋(19)连接；/n所述预埋钢构件(17)与所述缀板(13)焊接连接。/n

【技术特征摘要】
1.提高纵向刚度的顶管接口结构，包括钢承口(3)，插口(4)，止退钢环(5)，楔形密封橡胶圈(6)，遇水膨胀橡胶(7)，木衬垫(8)，密封膏(9)和承口锚筋(10)；其特征在于：还包括预埋钢构件(17)和缀板(13)；
所述缀板(13)和预埋钢构件(17)均布置在顶管管节(18)内侧、且内表面均与顶管管节(18)内表面一致；
所述预埋钢构件(17)与顶管管节(18)之间通过预埋筋(19)连接；
所述预埋钢构件(17)与所述缀板(13)焊接连接。


2.根据权利要求1所述的提高纵向刚度的顶管接口结构，其特征在于：所述预埋钢构件(17)与所述预埋筋(19)之间采用T形焊接。


3.根据权利要求1或2所述的提高纵向刚度的顶管接口结构，其特征在于：所述预埋钢构件(17)有多个；所述缀板(13)有多个；
所述缀板(13)厚度为10mm，沿管节轴向的长度为300～500mm，垂直于管节轴向的长度为200～400mm。


4.根据权利要求3所述的提高纵向刚度的顶管接口结构，其特征在于：有焊缝(14)位于所述预埋钢构件(17)与所述缀板(13)的焊接处；所述焊缝(14)的高度为8～10mm。


5.根据权利要求4所述的提高纵向刚度的顶管接口结构，其特征在于：所述预埋筋(19)包括直埋筋(15)和弯折埋筋(16)；
所述直埋筋(15)垂直于所述预埋钢构件(17)；
所述弯折埋筋(16)呈Z型；所述弯折埋筋(16)的中部与管节轴向夹角为30°、两端与所述顶管管节(18)的轴向平行；
所述弯折埋筋(16)的一端平行位于所述预埋钢构件(17)上方、且与所述直埋筋(15)连接。


6.根据权利要求5所述的提高纵向刚度的顶管接口结构，其特征在于：所述顶管管节(18)包括前管节(1)和后管节(2)；
所述木衬垫(8)位于所述前管节(1)与后管节(2)的连接处；
所述密封膏(9)位于所述木衬垫(8)两端、且位于所述前管节(1)与后管节(2)的连接处。


7.根据权利要求6所述的提高纵向刚度的顶管接口结构，其特征在于：所述预埋钢构件(17)包括前...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱敏，董志超，郭晓刚，姚劲松，陈容文，罗伟，陈飞，向功兴，陈寿堂，张勇，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42