CN103994278B - 一种顶管环绕式注浆装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种顶管环绕式注浆装置，连接螺栓的外端部与钢制盖帽垂直连接，连接螺栓的内端部穿过定位板的圆环孔，螺栓上拧有内螺母和外螺母，分别紧贴于定位板的内、外侧，螺钉穿过钢制套管外壁，拧在定位板的十字翼杆端部的内螺纹中，钢制套管安装在注浆装置安装孔内，并采用结构胶固定在顶管壁上。结构简单，使用方便，通过在注浆装置安装孔端部设置盖帽来改变泥浆的喷射方向，使泥浆变单点直喷为沿管壁的平面均匀喷射，克服了垂直喷射泥浆流失量大而又很难形成封闭泥浆套环的弊病。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，更具体涉及一种顶管环绕式注浆装置，适用于长距离顶管施工中减阻注浆。
背景技术
顶管施工技术是在不开挖地表的情况下，以液压为动力将顶管机和待铺设的管节在地下逐节顶进，直到顶管接收井的非开挖地下管道敷设施工工艺。随着我国城市化进程加速，顶管技术广泛应用于城市给排水、煤气、电力、通信等地下管网建设中。在顶管工法的设计与施工中，为了减小顶进时顶管所受摩阻力及顶管施工对周边地表沉降的影响，需要对管道周边土体以一定压力注入浆液(简称注浆)。对于长距离顶管施工，减阻泥浆的应用是减小顶进阻力的重要措施。泥浆润滑减摩剂又称触变泥浆，是由膨润土、CMC(粉末化学浆糊)、纯碱和水按一定比例配制而成。不同的土质应采用不同的配方，以满足不同的需要。触变泥浆减阻效果的好坏，除了与所选用的浆液材料和配比有关以外，还与注浆孔的布置、注浆泵类型、注浆压力及注浆量有关。
在钢管顶管施工中，注浆孔的布置、开口与封堵十分重要，其直接影响到注浆减阻的效果和成型管道的质量。由于管径大、管壁厚，使得注浆孔的制作难度较大，这就要求既要少开注浆孔，又要达到理想的减阻效果，为此，有必要对注浆孔的结构与制作工艺进行了改良，研制一种新型环绕式注浆装置。
检索现有技术文献发现，专利-一种顶管注浆装置（申请号CN200920214134）公开了一种建筑工程技术领域的顶管注浆装置。该装置包括注浆管，其特征在于顶管注浆孔设有内螺纹，注浆管设有外螺纹，注浆管端部设有蝶形导叶。蝶形导叶焊接在注浆管的一个端面上，导叶与注浆管轴线的夹角为50～60°。但在管径大、管壁厚的顶管中，该装置注浆效果较差，且需要多开注浆孔。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种顶管环绕式注浆装置，结构简单，使用方便，通过在注浆装置安装孔端部设置盖帽来改变泥浆的喷射方向，使泥浆变单点直喷为沿管壁的平面均匀喷射，克服了垂直喷射泥浆流失量大而又很难形成封闭泥浆套环的弊病。
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：
一种环绕式注浆装置，它由钢制盖帽，连接螺栓，外螺母，内螺母，定位板，钢制套管，螺钉，水堵头组成。其连接关系是：连接螺栓的外端部与钢制盖帽垂直连接，连接方式为焊接；连接螺栓的内端部穿过定位板的圆环孔，螺栓上拧有内螺母和外螺母，分别紧贴于定位板的内、外侧；螺钉穿过钢制套管外壁，拧在定位板的十字翼杆端部的内螺纹中；钢制套管安装在注浆装置安装孔内，并采用结构胶固定在顶管壁上。
所述钢制盖帽为厚约9－10mm、直径约110－130mm的圆形钢片。
所述连接螺栓为直径约9－10mm、带有外螺纹的钢杆，长度与顶管壁厚一致，约90－110mm。
所述内螺母和外螺母为内螺纹与连接螺栓相匹配的规格型号螺母。
所述定位板为一十字形钢片，厚度约9－10mm，其形状为中间为内径约10－12mm、外径为19－21mm的圆环，外侧呈十字形的翼杆，翼杆长约29－31mm，宽9－11mm，翼杆端部钻一直径为3－5mm、深9－11mm圆孔，圆孔内车有内螺纹。
所述钢制套管是外径比注浆装置安装孔小2~3mm、长度和顶管壁厚一致的钢管，钢制套管底端内壁上4－6cm范围内车成内螺纹。
所述的结构胶为YJS-501建筑结构胶。
所述螺钉是具有圆形结构形状头部的螺纹紧固件，螺钉规格型号与定位板翼杆端部圆形孔相匹配，螺钉穿过钢制套管壁拧在定位板翼杆端部圆形孔中。
所述水堵头是标准铸铁水堵，水堵头带有外螺纹，以便与钢制内端部的内螺纹相连。
所述的一种环绕式注浆装置安装方法和操作方式是：每节顶管可沿顶管纵向选取2-3个断面布设注浆装置，每个断面沿环向均布2－4个注浆装置，注浆装置沿管道纵向错位布设。布设时，先在管道预设位置钻注浆装置安装孔，然后将与钢制盖帽、定位板连接好的钢制套管安装在注浆装置安装孔内，使用结构胶将钢制套管外壁牢固黏贴顶管壁上。注浆时，将注浆管和钢制套管接通，高压泥浆通过钢制套管从盖帽下的缺口处顺管壁平直喷射而注入超挖间隙内，可通过调节连接螺栓和定位板的相对位置改变钢制盖帽和顶管壁之间的间隙，来调整注浆速度。注浆完毕后，拔掉注浆管，用水堵头拧紧在钢制套管底端。
本发明是一种环绕式注浆装置，具有以下优点和效果：
该装置构造简单，操作便捷。该装置通过在注浆装置安装孔端部设置钢制套管和钢制盖帽来改变泥浆的喷射方向，改泥浆单点直喷为沿管壁的平面均匀喷射，克服了垂直喷射泥浆流失量大而又很难形成封闭泥浆套环的弊病。注浆速度可通过调节连接螺杆和定位板的相对位置改变钢制盖帽和顶管壁之间的间隙来调整。注浆完毕时，在钢制套管下端连接水堵头，避免了停止注浆时外部泥砂倒流入管道中。
申请者将本环绕式注浆装置应用在了实际工程中，发现在该工程顶管施工中，没有考虑注浆减阻顶力理论计算值远大于考虑注浆工艺的顶力计算值，采用本环绕式注浆装置注浆工艺的顶力实测值小于考虑注浆减阻顶力计算值，且泥浆用量比理论计算用量相差不多。这说明，本环绕式注浆装置效果好、浆液流失少，泥浆的减阻效果十分明显，为顶管施工的顺利进行创造了有利的条件。
附图说明
图1为一种环绕式注浆装置示意图。
图2为一种环绕式注浆装置中定位板、螺钉和钢制套管连接示意图。
图3为一种环绕式注浆装置中钢制套管和注浆装置安装孔连接示意图。
图4为一种环绕式注浆装置中翼杆和螺钉连接示意图。
图5为一种试验结果中实际顶力与理论顶力比较图。
图6为一种试验结果中实际注浆量与理论注浆量比较图。
其中：1.钢制盖帽，2.连接螺栓，3.内螺母，4.外螺母，5.定位板，6.钢制套管，7.螺钉，8.水堵头，9.顶管壁，10.注浆装置安装孔，11.翼杆，12.结构胶。
具体实施方式
下面根据附图对本发明作进一步详细描述：
根据图1、图2可知，一种顶管环绕式注浆装置，由钢制盖帽1、连接螺栓2、外螺母3、内螺母4、定位板5、钢制套管6、螺钉7、水堵头8等构成。
其特征在于：连接螺栓2的外端部与钢制盖帽1垂直连接，连接方式为焊接；连接螺栓2的内端部穿过定位板5的圆环孔11，螺栓2上拧有内螺母3和外螺母4，分别紧贴于定位板5的内、外侧；螺钉7穿过钢制套管6外壁，拧在定位板5的十字翼杆11端部带有内螺纹的圆形孔中；钢制套管6安装在注浆装置安装孔内，采用结构胶12黏贴在顶管壁9上。
所述的结构胶12为YJS-501建筑结构胶。
所述钢制盖帽1为厚约9或10或11mm、直径约110或120或130mm的圆形钢片。
所述连接螺栓2为直径约9或10或11mm、带有外螺纹的钢杆，长度与顶管壁厚度一致，约90或100或110mm。
所述外螺母3和内螺母4是规格型号与连接螺栓相匹配的普通螺母。
所述定位板5为一十字形钢片，厚度约9或10或11mm，其形状为中间为内径约10或11或12mm、外径为19或20或21mm的圆环，外侧呈十字形的翼杆11，翼杆11长约29或30或31mm，宽9或10或11mm，翼杆11端部制作直径为3或4或5mm、深9或10或11mm圆形孔，圆形孔内车有内螺纹。
所述钢制套管6是外径比注浆装置安装孔小2~3mm、长度和顶管壁9厚度一致的钢管，钢制套管6底端4或5或6cm范围内内壁车成内螺纹。
所述螺钉7是具有圆形结构形状头部的螺纹紧固件，螺钉规格型号与定位板翼杆端部圆形孔内螺纹相匹配，螺钉穿过钢制套管6壁拧在定位板翼杆11端部圆形孔中。
所述水堵头8是标准铸铁水堵，水堵头8带有外螺纹，水堵头8带有外螺纹与钢制套管6底端内壁的内螺纹相匹配，以便与钢制套管6底端相连接。
所述的一种环绕式注浆装置安装方法和操作方式是：每节顶管可沿顶管纵向选取2-3个断面布设注浆装置，每个断面沿环向均布3个注浆装置，注浆装置沿管道纵向错位布设。布设时，先在管道预设位置钻注浆装置安装孔，然后将与钢制盖帽1、定位板5连接好的钢制套管6放入注浆装置安装孔10内，使用结构胶12将钢制套管6牢固黏贴在顶管壁9上。注浆时，将注浆管与钢制套管6底端接通，高压泥浆穿过定位板5与钢制套管6之间的空隙，从盖帽下的缺口处顺管壁平直喷射而注入超挖间隙内，注浆速度可通过调节连接螺栓2和定位板5的相对位置改变钢制盖帽1和顶管壁9之间的间隙来调整。注浆完毕后，拔掉注浆管，用水堵头8拧紧在钢制套管底端。
装置适用范围：
本发明提供了环绕式注浆装置，适用于大口径顶管注浆减阻施工中。
Claims (5)
1.一种顶管环绕式注浆装置，它包括钢制盖帽(1)、连接螺栓(2)、外螺母(4)，定位板(5)、钢制套管(6)、水堵头(8)，其特征在于：连接螺栓(2)的外端部与钢制盖帽(1)连接，连接螺栓(2)的内端部穿过定位板(5)的圆环孔，连接螺栓(2)上拧有内螺母(3)和外螺母(4)，分别紧贴定位板(5)的内、外侧，螺钉(7)穿过钢制套管(6)外壁，拧在定位板(5)的十字形的翼杆(11)端部圆形孔中，钢制套管(6)安装在注浆装置安装孔(10)内，并将钢制套管(6)采用结构胶(12)黏贴在顶管壁(9)上。
2.根据权利要求1所述的一种顶管环绕式注浆装置，其特征在于：所述的定位板(5)为一十字形钢片，厚度9mm－11mm，其形状为中间为内径10mm－12mm、外径为19mm－21mm的圆环，外侧呈十字形的翼杆，十字形的翼杆长29mm－31mm，宽9mm－11mm，十字形的翼杆端部制作直径为3mm－5mm、深9mm－11mm圆形孔，圆形孔内车有内螺纹。
3.根据权利要求1所述的一种顶管环绕式注浆装置，其特征在于：所述的钢制套管(6)是外径比注浆装置安装孔(10)小2mm－3mm、长度和顶管壁厚度一致的钢管，钢制套管(6)内壁自底端起至一定高度内车成内螺纹，该一定高度为4cm－6cm。
4.根据权利要求1所述的一种顶管环绕式注浆装置，其特征在于：所述钢制盖帽(1)为厚9mm－11mm、直径110mm－130mm的圆形钢片。
5.根据权利要求1所述的一种顶管环绕式注浆装置，其特征在于：所述的连接螺栓(2)为直径9mm－11mm、带有外螺纹的钢杆，长度与顶管壁厚度一致。
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