CN109630173A - 一种预应力锚索清理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种预应力锚索清理装置,在锚索位置的一侧设置有竖井结构，所述的竖井结构为超出竖井水平面的混凝土挡水墙、竖井内部设置的混凝土结构墙，竖井结构内底部设置有混凝土背墙和混凝土基础，混凝土基础为台阶型结构，混凝土背墙侧壁上固定设置有千斤顶，千斤顶的活塞杆与纵向顶铁相连接，纵向顶铁与横向顶铁相连接，横向顶铁与楔形顶靴相连接，楔形顶靴与设置在混凝土基础上的混凝土圆管相连接；本装置及方法可以准确、有效、可视化的清除侵限锚索，且不影响后续盾构机掘进通过，操作简单、成本低，可推广应用到地铁隧道建设涉及地下侵限结构物处理施工技术领域。
Description
技术领域
本发明属于顶管施工技术领域，具体涉及到采用千斤顶顶进混凝土管节并在管节内清除锚索的一种施工装置及方法。
背景技术
在城市盾构隧道掘进施工中，由于线路条件限制，往往需要进行大量的下穿建构筑物施工。城市建构筑物地下基础处理情况复杂，特别是在穿越高层建构筑物时，由于前期基坑工程加固时采用了围护桩、锚索等结构侵入设计限界，对盾构隧道掘进施工将产生较大的安全隐患。目前常用的方法是变更设计，一般采用竖井开挖方式挖除，或者采用“竖井+暗挖隧道”工程模式进行处理施工。但当侵限锚索结构位于敏感建筑物下、建筑物又不具备拆迁条件时，则无法直接采用竖井开挖方式清除，如果采用“竖井通道+暗挖隧道”设计施工，存在作业周期长，安全风险高，造价成本高昂的问题，施工方案存在局限性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种设计合理、施工方便、造价相对较低、安全可控、有效解决侵限锚索引起的施工安全隐患问题的预应力锚索清理装置及方法。
解决上述技术问题采用的技术方案是：在锚索位置的一侧设置有竖井结构，所述的竖井结构为超出竖井水平面的混凝土挡水墙、竖井内部设置的混凝土结构墙，竖井结构内底部设置有混凝土背墙和混凝土基础，混凝土基础为台阶型结构，混凝土背墙侧壁上固定设置有千斤顶，千斤顶的活塞杆与纵向顶铁相连接，纵向顶铁与横向顶铁相连接，横向顶铁与楔形顶靴相连接，楔形顶靴与设置在混凝土基础上的混凝土圆管相连接。
本发明的楔形顶靴为：后端垫板钢环和前端垫板钢环通过侧壁钢板相连接，侧壁钢板上设置有导向钢环。
本发明的导向钢环为半圆环结构，导向钢环一端伸出侧壁钢板端面设置。
本发明的侧壁钢板为圆环形结构，侧壁钢板一端面为平面、另一端面为倾斜面。
本发明的侧壁钢板倾斜面上径向加工有预留槽，横向顶铁设置于预留槽内。
本发明的混凝土基础一侧为平面、另一侧为倾斜面，混凝土圆管设置于倾斜面上。
本发明的竖井结构一侧设置有降水井，竖井结构两侧均设置有排水沟。
本发明的一种预应力锚索清理装置的清理方法，包括以下步骤：
S1、施工降水井：进行施工降水，达到竖井内无水作业，顶管内无水施工；
S2、施工竖井：开挖至锚索张拉端以下，深度以满足顶管施工空间为准；
S3、施工混凝土基础和混凝土背墙；
S4、凿除、清理锚索端部部分结构混凝土，进行第一节混凝土圆管范围土体挖掘；
S5、安装第一节混凝土圆管；
S6、安装楔形顶靴、横向顶铁、纵向顶铁，调试、顶推千斤顶油缸，进行试顶进；
S7、依次进行第二节混凝土圆管范围土体挖掘、第二节混凝土圆管安装，直至完成整根锚索的清理；
S8、拆除千斤顶、楔形顶靴等顶进设备；
S9、采用砂浆回填混凝土圆管空腔部分，采用杂土回填竖井并分层夯实，在竖井顶部预留路面层厚度采用路面混凝土封堵回填；
S10、采用混凝土或砂浆回填降水井，最后恢复施工场地。
本发明相比于现有技术具有以下优点：
由于本发明采用了在竖井结构井内通过千斤顶顶推设备顶推混凝土圆管套取，混凝土圆管前端套在锚索端头上，在管内采用人工凿除土体和割除锚索，直至最终清除锚索，地下水位较高时在竖井外侧辅助管井降水，最后采用贫混凝土或砂浆进行回填混凝土管，渣土回填竖井、混凝土层封堵竖井口，本发明可以准确、有效、可视化的清除侵限锚索，且不影响后续盾构机掘进通过，操作简单、成本低，可推广应用到地铁隧道建设涉及地下侵限结构物处理施工技术领域。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图2是本发明完成清理时的结构示意图。
图3是本发明完成回填时的结构示意图。
图4是图1中楔形顶靴10的结构示意图。
图5是图4的剖视图。
图6是图4的正视图。
图中：1、混凝土基础；2、混凝土背墙；3、混凝土结构墙；4、降水井；5、千斤顶；6、纵向顶铁；7、横向顶铁；8、混凝土挡水墙；9、排水沟；10、楔形顶靴；11、混凝土圆管；10-1、后端垫板钢环；10-2、侧壁钢板；10-3、导向钢环；10-4、前端垫板钢环；a、预留槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
在图1～6中，本发明一种预应力锚索清理装置,在锚索位置的一侧开挖有竖井结构，竖井结构开挖至锚索张拉端以下，深度和宽度需满足顶管施工，所述的竖井结构包括超出竖井水平面的混凝土挡水墙8，混凝土挡水墙8主要是防止地表水进入竖井结构内，竖井结构内部设置有混凝土结构墙3，混凝土结构墙3采用预制钢筋混凝土管节结构、沉井法施工或者采用钢筋骨架与锚网喷结构、倒挂井壁法施工，为锚索套取提供作业空间，竖井结构内底部设置有混凝土背墙2和混凝土基础1，混凝土基础1为台阶型结构，本实施例的混凝土基础1一侧为平面、另一侧为倾斜面，混凝土圆管11设置于倾斜面上，倾斜面的倾斜度根据实际中锚索安装的方向和位置确定，混凝土背墙2侧壁上固定安装有千斤顶5，通过混凝土背墙2为千斤顶5提供施工需要的反力，千斤顶5是整个推进装置的动力源头，千斤顶5的活塞杆与纵向顶铁6相连接，纵向顶铁6与横向顶铁7相连接，纵向顶铁6、横向顶铁7均采用2cm的钢板加工成四棱柱形状，纵向顶铁6端面尺寸大小与千斤顶油缸直径尺寸相适应；横向顶铁7与楔形顶靴10相连接，本实施例的楔形顶靴由后端垫板钢环10-1、侧壁钢板10-2、导向钢环10-3、前端垫板钢环10-4连接构成，后端垫板钢环10-1和前端垫板钢环10-4通过侧壁钢板10-2焊接连接，后端垫板钢环10‐1改善楔形顶靴10受力，前端垫板钢环10‐4主要是增大与混凝土圆管11端头管壁的接触面积。所述的侧壁钢板10-2为圆环形结构，侧壁钢板10-2一端面为平面、另一端面为倾斜面，所述的侧壁钢板10-2倾斜面上径向加工有预留槽a，横向顶铁7安装在预留槽a内，预留槽a尺寸与横向顶铁7尺寸相适应，防止作业时滑动。侧壁钢板10-2外壁焊接有导向钢环10-3，所述的导向钢环10-3为半圆环结构，导向钢环10-3一端伸出侧壁钢板10-2端面设置，使用时卡在混凝土圆管11外侧，稳定楔形顶靴10，楔形顶靴10与设置在混凝土基础1倾斜面上的混凝土圆管11相连接，千斤顶5通过纵向顶铁6、横向顶铁7推动楔形顶靴10沿着混凝土基础1倾斜面前进，从而使混凝土圆管11同向前进，根据锚索安装的深度选取混凝土圆管11的节数，直至清理完锚索，本实施例的混凝土圆管11为排水管道中常规使用的混凝土管材，混凝土圆管11内径大于锚索的原安装孔径，且不小于800mm，以满足人工挖掘作业空间需要。
本发明的竖井结构一侧开挖设置有降水井4，采用管井降水，根据地下水位、工程地质情况、锚索深度资料，通过计算确定管井的相关施工参数，最终需要达到无水套取锚索施工作业，竖井结构两侧均设置有排水沟，排出地表水，防止进入竖井内。
本发明的一种预应力锚索清理装置得清理方法，包括以下步骤：
S1、施工降水井4：进行施工降水，达到竖井内无水作业，顶管内无水施工；
S2、施工竖井：开挖至锚索张拉端以下，深度以满足顶管施工空间为准；
S3、施工混凝土基础1和混凝土背墙2；
S4、凿除、清理锚索端部部分结构混凝土，进行第一节混凝土圆管11范围土体挖掘；
S5、安装第一节混凝土圆管11；
S6、安装楔形顶靴10、横向顶铁7、纵向顶铁6，调试、顶推千斤顶5油缸，进行试顶进；
S7、依次进行第二节混凝土圆管11范围土体挖掘、第二节混凝土圆管11安装，直至完成整根锚索的清理；
S8、拆除千斤顶5、楔形顶靴10等顶进设备；
S9、采用砂浆回填混凝土圆管11空腔部分，采用杂土回填竖井并分层夯实，在竖井顶部预留路面层厚度采用路面混凝土封堵回填；
S10、采用混凝土或砂浆回填降水井，最后恢复施工场地。
Claims (8)
1.一种预应力锚索清理装置,其特征在于：在锚索位置的一侧设置有竖井结构，所述的竖井结构为超出竖井水平面的混凝土挡水墙、竖井内部设置的混凝土结构墙，竖井结构内底部设置有混凝土背墙和混凝土基础，混凝土基础为台阶型结构，混凝土背墙侧壁上固定设置有千斤顶，千斤顶的活塞杆与纵向顶铁相连接，纵向顶铁与横向顶铁相连接，横向顶铁与楔形顶靴相连接，楔形顶靴与设置在混凝土基础上的混凝土圆管相连接。
2.根据权利要求1所述的一种预应力锚索清理装置，其特征在于所述的楔形顶靴为：后端垫板钢环和前端垫板钢环通过侧壁钢板相连接，侧壁钢板上设置有导向钢环。
3.根据权利要求2所述的一种预应力锚索清理装置，其特征在于：所述的导向钢环为半圆环结构，导向钢环一端伸出侧壁钢板端面设置。
4.根据权利要求2所述的一种预应力锚索清理装置，其特征在于：所述的侧壁钢板为圆环形结构，侧壁钢板一端面为平面、另一端面为倾斜面。
5.根据权利要求2所述的一种预应力锚索清理装置，其特征在于：所述的侧壁钢板倾斜面上径向加工有预留槽，横向顶铁设置于预留槽内。
6.根据权利要求1所述的一种预应力锚索清理装置，其特征在于：所述的混凝土基础一侧为平面、另一侧为倾斜面，混凝土圆管设置于倾斜面上。
7.根据权利要求1所述的一种预应力锚索清理装置，其特征在于：所述的竖井结构一侧设置有降水井，竖井结构两侧均设置有排水沟。
8.上述权利要求1～7所述的一种预应力锚索清理装置的清理方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、施工降水井：进行施工降水，达到竖井内无水作业，顶管内无水施工；
S2、施工竖井：开挖至锚索张拉端以下，深度以满足顶管施工空间为准；
S3、施工混凝土基础和混凝土背墙；
S4、凿除、清理锚索端部部分结构混凝土，进行第一节混凝土圆管范围土体挖掘；
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