CN108266207A - 一种适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水方法和装置，包括：安装在工作井预留洞口上的第一止水环；砌筑在工作井预留洞口处的混凝土座；安装在混凝土座预留孔洞处的第二止水环；与工作井预留洞口相契合的顶管工具头，顶管工具头表面缠绕吸水膨胀材料。本适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水方法及装置，为顶管进出洞提供多重止水防护，一方面可分散工作井承受压力，起到加固工作井的作用，通过缠绕吸水膨胀材料的顶管工具头会在顶管进洞时堵住顶管工具头与管节之间所存在的空隙，有效防止空隙漏水漏砂；另一方面可增加地下水流的渗流路径，缓解洞口出现大量涌水涌沙现象，防止引起地面塌陷。

Description

一种适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水方法及装置

技术领域

本发明涉及涉及一种适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水方法及装置，可应用于电力工程，市政工程，水利工程、交通工程等领域。

背景技术

顶管穿越深厚富水砂层地区时，对端头加固止水要求十分严格，既要保证土体有一定的承载力，也要保证止水效果，达到进出洞口时不出现涌水流砂现象，保证施工安全。现有顶管井穿洞口止水装置一般采用在洞周一定范围内施打旋喷桩、搅拌桩、袖阀管和素混凝土墙止水幕墙并加固，并在洞口位置安装可拆式止水钢圈，再在钢圈上安装止水胶圈，达到止水效果。但是在深厚富水砂层地区，洞口加固效果往往不甚理想，止水效果差，另外，由于顶管工具头与顶管关节存在一定厚度的超挖空隙，一般为3～5cm，待工具头穿越后，地下水、砂极易从该空隙渗出，严重时造成地面塌陷。因此，如何采用一种简单可靠的方法进行顶管进出洞口的止水，仍是一项难题。

公开号为：CN104060634A的中国专利申请公开了一种顶管工井预留孔洞的止水方法及结构，采用缓涨型遇水膨胀止水条、微膨胀细石混凝土以及后浇钢筋混凝土板对顶管工井的预留孔洞进行止水，钢筋混凝土板分别与井壁、顶管管节具有良好的连接，具备良好的止水效果。但是此方法是属于补救型操作中，即需要在顶管工具头工作完成后才能进行后续的补救施工，顶管工具头在掘进的过程中无法将掘进过程中在顶管工具头与管节之间所产生的空隙进行及时的填补，地下水、砂依旧极易从该空隙渗出，严重时造成地面塌陷。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水方法及装置，可有效防止掘进过程中顶管工具头与管节之间所产生的空隙内漏水漏砂，较传统采用水玻璃或水泥浆封堵空隙更加简便快捷，经济效益好。

为实现上述技术方案，本发明提供了一种适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水方法，具体包括如下步骤：

S1、在工作井预留洞口安装第一止水环，为防止顶管进出洞漏水漏砂提供第一层保障；

S2、在工作井预留洞口周边一定范围内浇筑混凝土座，并在进出洞位置砌成平口形式；

S3、在混凝土座的预留洞孔安装第二止水环，在顶管准备出洞时，将工具头推进预留孔，这时第一止水环与第二止水环中的止水橡胶圈会紧抱工具头外壳，发挥双效止水作用；

S4、在顶管工具头外围缠绕吸水膨胀材料，使用缠绕吸水膨胀材料的顶管工具头进行掘进，顶管工具头进出洞后所缠绕的吸水膨胀材料会遗留在洞口以堵住顶管工具头与管节之间所存在的空隙，有效防止空隙内漏水漏砂，为防止顶管进出洞漏水漏砂提供第三层保障。

优选的，所述第一止水环包括预埋钢环、橡胶圈、钢压板、钢压环和螺栓，所述预埋钢环固定在工作井预留洞口上，预埋钢环的内径同预留洞口一样大小，预埋钢环与混凝土座接触的一面焊接有数根开叉的锚杆，将止水橡胶圈安装在预埋钢环上，最后用钢压环和钢压板通过螺栓压紧。

优选的，所述第二止水环包括预埋钢环、橡胶圈、钢压板、钢压环和螺栓，所述预埋钢环固定在混凝土座预留洞口上，预埋钢环的内径同预留洞口一样大小，预埋钢环与混凝土座接触的一面焊接有数根开叉的锚杆，将止水橡胶圈安装在预埋钢环上，最后用钢压环和钢压板通过螺栓压紧。

优选的，所述顶管工具头外围缠绕的吸水膨胀材料为麻绳、麻丝、棉纱或者布条。

优选的，所述混凝土座厚度砌筑为50cm。

本发明还提供了一种适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水装置，其特征在于包括：在工作井预留洞口处安装的第一止水环；砌筑在工作井预留洞口处的混凝土座，所述混凝土座上预留有与工作井预留洞口相对应的孔洞，孔洞砌成平口形式；安装在混凝土座预留孔洞处的第二止水环；与工作井预留洞口相契合的顶管工具头，所述顶管工具头表面缠绕吸水膨胀材料；焊接在顶管工具头后端的钢管；设置在钢管后方的第一顶铁和第二顶铁，浇筑在工作井后端内部的靠背墙；设置在靠背墙前端的支架；固定在工作井底板上的导轨；多个并排安装在支架上的千斤顶，所述千斤顶受力面焊一块钢板并将顶力传递到后方靠背墙上。

优选的，所述第一止水环和第二止水环的结构相同，均包括预埋钢环、橡胶圈、钢压板、钢压环和螺栓，所述预埋钢环固定在混凝土座的预留孔洞内，预埋钢环与混凝土座接触的一面焊接有数根开叉的锚杆，钢压环焊在预埋钢环上，止水橡胶圈通过钢压板、钢压环和螺栓固定预埋钢环上。安装时首先将预埋钢环通过树根开叉锚杆固定在预留洞口处，预埋钢环的内径同预留洞口一样大小，再将止水橡胶圈安装预埋钢环上，最后用钢压环和钢压板通过螺栓压紧，在准备出洞时，将工具头推进预留孔，这时止水橡胶圈紧抱工具头外壳，发挥止水作用。

优选的，所述顶管工具头外围缠绕的吸水膨胀材料为麻绳、麻丝、棉纱或者布条。

优选的，所述第一顶铁为环形顶铁，所述第二顶铁为U型顶铁

本发明提供的一种适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水方法及装置的有益效果在于：1)本适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水方法施工方便而且具有多重止水功能，通过在工作井内现浇的混凝土座既可以增加水流的渗流路径，也可以起到加固工作井的作用，同时使用缠绕吸水膨胀材料的顶管工具头进行掘进，顶管工具头进洞后所缠绕的吸水膨胀材料会遗留在洞口以堵住顶管工具头与管节之间所存在的空隙，防止顶管工具头与管节之间所产生的空隙内漏水漏砂，较传统采用水玻璃或水泥浆封堵空隙更加简便快捷，经济效益好。

2)本适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水装置具有多重防水功能，通过混凝土座、顶管工具头、第一止水环、第二止水环之间的配合，一方面可分散工作井承受压力，起到加固工作井的作用，通过缠绕吸水膨胀材料的顶管工具头会在顶管进洞时堵住顶管工具头与管节之间所存在的空隙，可有效防止空隙漏水漏砂；另一方面可增加地下水流的渗流路径，缓解洞口出现大量涌水涌沙现象，导致引起地面塌陷。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

图2为本发明的工作井平面布置示意图。

图3为本发明中顶管进出洞示意图。

图4为本发明中止水环的前视图。

图5为本发明中止水环的A-A剖视图。

图中：1、工作井；2、混凝土座；3、第一止水环；4、预留孔壁；5、第二止水环；6、钢管；7、千斤顶；8、靠背墙；9、第一顶铁；10、第二顶铁；11、工具头；12、吸水膨胀材料；13、支架；41、预埋钢环；42、钢压板；43、螺栓；44、钢压环；45、橡胶圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。

实施例1：一种适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水方法。

参照图1所示，一种适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水方法，具体包括如下步骤：

S1、在工作井预留洞口布置第一止水环，第一止水环止水环主要由预埋钢环、橡胶圈、钢钢压板、钢压环和螺栓组成，为了使预埋钢环能牢固地预埋在洞口井壁上，可在它与混凝土座接触的一面焊接数根开叉的锚杆，预埋钢环的内径同预留洞口一样大小；再将止水橡胶圈安装预埋钢环上，最后用钢压环和钢压板通过螺栓压紧，在准备出洞时，将工具头推进预留孔，这时止水橡胶圈紧抱工具头外壳，发挥止水作用。该层止水安装的主要原因是防止橡胶圈因搁置时间久后老化不容易替换，且为提升顶管进出洞的止水效果提供多一重保障；

S2、在工作井预留洞口周边一定范围内砌筑混凝土座，并将进出洞位置砌成平口形式，以增加地下水、砂的渗流路径，另一方面也起到加固工作井的作用，混凝土座厚度为50cm，混凝土座的厚度不宜过厚，否则不但增加成本和施工周期，而且会缩减工作井内的可用面积，不利于人员活动，同时混凝土座的厚度也不宜过薄，否则起不到加固工作井的作用，在实际的施工过程中发现每当混凝土座厚度为50cm时既能够起到良好的加固作用，又不会阻碍人员在工作井内的活动，而且也增加了地下水、砂的渗流路径；

S3、在混凝土座的预留洞孔安装第二止水环，第二止水环的结构与第一止水环的结构相同，也包括预埋钢环、橡胶圈、钢压板、钢压环和螺栓，其中第二止水环中的预埋钢环固定在混凝土座预留洞口上，预埋钢环的内径同预留洞口一样大小，预埋钢环与混凝土座接触的一面焊接有数根开叉的锚杆，将止水橡胶圈安装在预埋钢环上，最后用钢压环和钢压板通过螺栓压紧，为洞口的防水提供双重保护；

S4、在顶管工具头外围缠绕吸水膨胀材料麻丝，使用缠绕吸水膨胀材料的顶管工具头进行掘进，顶管工具头进洞后所缠绕的吸水膨胀材料会遗留在洞口以堵住顶管工具头与管节之间所存在的空隙，有效防止空隙内漏水漏砂，较传统采用水玻璃或水泥浆封堵空隙更加简便快捷，经济效益好。

本实施例中，通过本方法不仅施工方便而且具有多重止水功能，通过在工作井内现浇的混凝土座既可以增加水流的渗流路径，也可以起到加固工作井的作用，同时使用缠绕吸水膨胀材料的顶管工具头进行掘进，顶管工具头进洞后所缠绕的吸水膨胀材料会遗留在洞口以堵住顶管工具头与管节之间所存在的超挖空隙，防止顶管工具头与管节之间所产生的空隙内漏水漏砂，较传统采用水玻璃或水泥浆封堵空隙更加简便快捷，经济效益好。

实施例2：一种适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水装置。

参照图2至图5所示，一种适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水装置，包括：安装在工作井1预留洞口处的第一止水环3，所述第一止水环3通过压环固定在工作井1预留洞口壁上；砌筑在工作井1预留洞口处的混凝土座2，所述混凝土座2上预留有与工作井1预留洞口相对应的孔洞，孔洞砌成平口形式，可分散工作井1承受压力，起到加固工作井1的作用，并增加地下水及砂的渗流路径，有效防止洞口突现漏水漏砂的现象，从而避免地面塌陷；安装在混凝土座2预留孔壁4处的第二止水环5，所述第一止水环3和第二止水环5的结构相同，均包括预埋钢环41、钢压板42、螺栓43、钢压环44和橡胶圈45，其中，第一止水环3中的预埋钢环41固定在工作井1预留洞口上，预埋钢环41的内径同预留洞口一样大小，可在预埋钢环41与混凝土座2接触的一面焊接有数根开叉的锚杆，将止水橡胶圈45安装在预埋钢环41上，最后用钢压环44和钢压板42通过螺栓43压紧；第二止水环5中的预埋钢环41固定在混凝土座2预留洞口上，预埋钢环41的内径同混凝土座2预留洞口一样大小，可在预埋钢环41与混凝土座2接触的一面焊接有数根开叉的锚杆，将止水橡胶圈45安装在预埋钢环41上，最后用钢压环44和钢压板42通过螺栓43压紧，在准备出洞时，将工具头11推进预留孔，这时第一止水环3和第二止水环5中的止水橡胶圈45紧抱工具头11外壳，发挥止水作用，保证第一止水环3和第二止水环5能与洞口内部紧密连接，增强洞口防漏水和漏砂的能力；与工作井1预留洞口相契合的顶管工具头11，所述顶管工具头11表面缠绕吸水膨胀材料12，本实施例中的吸水膨胀材料12为棉纱；焊接在顶管工具头11后端的钢管6，设置在钢管6后方的第一顶铁9和第二顶铁10，浇筑在工作井1后端内部的靠背墙8；设置在千斤顶7周边的支架13；多个并排安装在支架13上的千斤顶7，所述千斤顶7受力面焊一块钢板并将顶力传递到后方靠背墙8上，工作井1内还设置有楼梯、砂泵和激光经纬仪，楼梯的设置是为了方便工作人员的上下，激光经纬仪用于指示顶管工具头11的前进方向，砂泵用于将顶管工具头11挖掘出来的砂石运输出工作井1。

本实施例中，在实际的掘进过程中，通过千斤顶7推动第一顶铁9和第二顶铁10向前移动，第一顶铁9和第二顶铁10平稳的推动钢管6沿导轨方向移动，进而推动顶管工具头11在工作井1预留洞口内移动，由于顶管工具头11进洞后所缠绕的吸水膨胀材料12会遗留在洞口以堵住顶管工具头11与管节之间所存在的空隙，可以有效防止空隙内漏水漏砂。

本实施例中，所述第一顶铁9为环形顶铁，所述第二顶铁10为U形顶铁，通过U形顶铁和环形顶铁之间的配合，可以将钢管6沿导轨方向稳定移动。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水方法，其特征在于具体包括如下步骤：

S1、在工作井预留洞口安装第一止水环，为防止顶管进出洞漏水漏砂提供第一层保障；

S2、在工作井预留洞口周边范围内浇筑混凝土座，并在进出洞位置砌成平口形式；

S3、在混凝土座的预留洞孔安装第二止水环，在顶管准备出洞时，将工具头推进预留孔，这时第一止水环与第二止水环中的止水橡胶圈会紧抱工具头外壳，发挥双效止水作用；

S4、在顶管工具头外围缠绕吸水膨胀材料，使用缠绕吸水膨胀材料的顶管工具头进行掘进，顶管工具头进洞后所缠绕的吸水膨胀材料会遗留在洞口以堵住顶管工具头与管节之间所存在的空隙，有效防止空隙内漏水漏砂，为防止顶管进出洞漏水漏砂提供第三层保障。

2.如权利要求1所述的适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水方法，其特征在于：所述第一止水环包括预埋钢环、橡胶圈、钢压板、钢压环和螺栓，所述预埋钢环固定在工作井预留洞口上，预埋钢环的内径同预留洞口一样大小，预埋钢环与混凝土座接触的一面焊接有数根开叉的锚杆，将止水橡胶圈安装在预埋钢环上，最后用钢压环和钢压板通过螺栓压紧。

3.如权利要求2所述的适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水方法，其特征在于：所述第二止水环包括预埋钢环、橡胶圈、钢压板、钢压环和螺栓，所述预埋钢环固定在混凝土座预留洞口上，预埋钢环的内径同预留洞口一样大小，预埋钢环与混凝土座接触的一面焊接有数根开叉的锚杆，将止水橡胶圈安装在预埋钢环上，最后用钢压环和钢压板通过螺栓压紧。

4.如权利要求1所述的适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水方法，其特征在于：所述顶管工具头外围缠绕的吸水膨胀材料为麻绳、麻丝、棉纱或者布条。

5.如权利要求1所述的适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水方法，其特征在于：所述混凝土座厚度砌筑为50cm。

6.一种适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水装置，其特征在于包括：

安装在工作井预留洞口处的第一止水环；

砌筑在工作井预留洞口处的混凝土座，所述混凝土座上预留有与工作井预留洞口相对应的孔洞，孔洞砌成平口形式；

安装在混凝土座预留孔洞处的第二止水环；

与工作井预留洞口相契合的顶管工具头，所述顶管工具头表面缠绕吸水膨胀材料；

焊接在顶管工具头后端的钢管；

设置在钢管后方的第一顶铁和第二顶铁，浇筑在工作井后端内部的靠背墙；

设置在靠背墙前端的支架；以及

多个并排安装在支架上的千斤顶，所述千斤顶受力面焊一块钢板并将顶力传递到后方靠背墙上。

7.如权利要求6所述的适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水装置，其特征在于：所述第一止水环和第二止水环的结构相同，均包括预埋钢环、橡胶圈、钢压板、钢压环和螺栓，所述预埋钢环固定在混凝土座的预留孔洞内，预埋钢环与混凝土座接触的一面焊接有数根开叉的锚杆，将止水橡胶圈安装在预埋钢环上，最后用钢压环和钢压板通过螺栓压紧。

8.如权利要求6所述的适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水装置，其特征在于：所述顶管工具头外围缠绕的吸水膨胀材料为麻绳、麻丝、棉纱或者布条。

9.如权利要求6所述的适用于深厚富水砂层地区的顶管进出洞止水装置，其特征在于：所述第一顶铁为环形顶铁，所述第二顶铁为U型顶铁。