CN110195599B - 一种刚性防偏移矩形顶管连接系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种刚性防偏移矩形顶管连接系统，包括前管片、后管片、传力杆、传力板、连接钢环、多层防水胶合板、压浆孔、压浆装置、激光发射器、激光接收器，所述前管片和后管片都预留有传力杆连接孔和传力板连接槽，通过传力杆和传力板刚性连接；所述压浆装置通过螺钉安装在管片预留的注浆孔处，所述激光发射器安装在第一管片的内壁，所述激光接收器每隔若干管片安装在与第一管片激光发射器相同位置。本发明提供的一种刚性防偏移矩形顶管连接系统提高了管片之间的整体刚度以及管廊整体结构的防水性能，可实时监控顶进施工过程中管片的偏移，以便及时对顶管机的掘进方向进行调整，系统结构简单，可操作性强，具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于地下管廊顶管施工技术领域，尤其涉及一种刚性防偏移矩形顶管连接系统及其方法。
背景技术
随着我国基础设施建设的不断推进及城市规模的不断扩大，原有的地下基础设施已经不能满足现阶段城市运营和发展的需要。地下综合管廊作为一种集电力、通信、给排水、热力、燃气等为一体的综合管理平台，可以有效地避免因管线铺设、维修、保养等给城市运营管理等带来的诸多不便。顶管法作为地下管廊施工的一种有效方法正在被广泛应用，在一些下穿既有建筑物、河流、道路的地下管廊施工时顶管法施工的优势十分明显，可以最大限度地减少对既有建构筑物及环境的破坏。此外，相比于圆形管片，矩形管片可以节省大量的地下空间，也被世界各国广泛采用。但现有技术中在矩形顶管施工中存在着管片之间连接不牢靠，连接刚度较低，容易发生偏移等问题，需要不断调整顶管机来控制顶进方向，确保顶管机能顺利到达接收井的特定位置，增加了施工的难度，给顶管施工带来了诸多的不便。
因此，亟需一种刚性防偏移顶管连接系统来解决上述问题，以提高连接刚度，降低施工难度。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种刚性防偏移矩形顶管连接系统及其方法，该系统传力结构明确、结构简单、可操作性强；该方法可以有效的减小顶管施工中管片的偏移，提高连接刚度。
一种刚性防偏移矩形顶管连接系统，包括前管片、后管片、传力杆、传力板、连接钢环、多层防水胶合板衬垫、压浆孔、压浆装置、激光发射器、激光接收器，所述前管片与后管片连接处设置多层防水胶合板衬垫并通过传力杆和传力板刚性连接，前管片与后管片接头处设置连接钢环，所述连接钢环一端为可弯折端头，连接钢环下设置F型双胶圈、止水钢圈和遇水膨胀橡胶圈；所述压浆孔包括压浆主孔、压浆孔1、压浆孔2和出浆口，所述出浆口设置在压浆孔2端部，压浆孔内可旋入封孔螺纹钢筋，封孔螺纹钢筋设置在压浆主孔内；所述压浆装置通过螺钉安装在管片预留的压浆孔端部，具体安装在压浆主孔端部；第一个被顶进的管片称为第一管片，所述激光发射器安装在第一管片的内壁，后接管片每隔若干管片在相同位置设置激光接收器，同一组的激光发射器和激光接收器位于同一条直线上。
所述所述前管片与后管片都预留有传力杆连接孔和传力板连接槽，槽中设置有缓冲橡胶片，传力板一端插入到前管片预留的传力板连接槽中，另一端插入到后管片预留的传力板连接槽中；
所述传力板为T型钢板，所述传力板连接槽体积略大于传力板；
所述连接钢环上预留有若干螺栓孔，通过若干螺栓与前管片、后管片稳固连接，连接钢环的一端通过混凝土与前管片浇筑为一体，另一端可弯折端头弯折后用填缝止水胶填缝；
所述F型双胶圈由半圆形胶圈和齿形胶圈组成；
所述遇水膨胀橡胶圈设置在止水钢环两侧；
所述压浆孔呈Y型；
所述第一管片其上、下管壁各设置2台激光发射器，左、右管壁各设置1台激光发射器，激光接收器布置形式同激光发射器；
如上述的一种刚性防偏移矩形顶管连接系统使用方法，包括以下步骤：
步骤一：预制矩形钢筋混凝土管片，在管片上预留好传力杆连接孔、传力板连接槽和压浆孔并将传力杆浇筑在前管片中；
步骤二：管片进场后对管片进行检查、清理，将清理后的管片吊入始发井，在第一管片安装传力板并用水泥砂浆填缝，将激光发射器安装在传力板的中心位置并开启，采用与管片相配套的顶铁及千斤顶装置进行顶进；
步骤三，连接第一管片与后管片，第一管片外伸的传力杆稳定插入到后管片预留的传力杆连接孔中，传力板外伸部分插入到后管片的传力板连接槽中并用水泥砂浆填缝，在两管片连接处放置连接钢环，并在预留的螺栓孔内安装螺栓将其稳固，在管片内壁相应位置安装压浆装置，将封孔螺纹钢筋旋入压浆主孔，注入水泥砂浆，填充传力杆与传力杆连接孔之间的缝隙，水泥砂浆压注完成后旋出封孔螺纹钢筋，将水泥砂浆换为由膨润土制成的触变泥浆，开启压浆装置，同时顶进后管片；
步骤四：重复步骤三依次顶进后续管片，间隔若干管片安装激光接收器，顶进过程中实时观测激光接收器信号，并根据激光接收器反馈信息对顶进过程中的偏移通过调整顶管机掘进方向进行修正，直至完成所有管片顶进，最后采用水泥浆封堵压浆孔。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种刚性防偏移矩形顶管连接系统通过传力杆和传力板将前管片与后管片刚性稳固连接，提高了管片之间的整体刚度，可以有效减少顶进过程中的偏移，并可以减少管廊在后期运营过程中的不均匀沉降；通过设置由半圆形胶圈和齿形胶圈组成的F型双胶圈、止水钢圈、遇水膨胀橡胶圈、多层防水胶合板衬垫等提高了管廊整体结构的防水性能；通过设置激光发射器、激光接收器可以实时监控顶进施工过程中管片的偏移，以便及时对顶管机的掘进方向进行调整，系统结构简单，可操作性强，具有较好的应用前景。
附图说明
图1为管片结构示意图；
图2为接口结构示意图；
图3为管片主视图；
图4为传力杆结构示意图；
图5为半圆形胶圈与齿形胶圈示意图；
图6为封孔螺纹钢筋示意图；
图7为激光发射器与激光接收器工作示意图。
其中，
1前管片，2后管片，3连接钢环，4传力杆，4-1传力杆体，4-2传力杆头，4-3套环，4-4伸缩空腔，4-A传力杆连接孔，5传力板，5-A传力板连接槽，6遇水膨胀橡胶圈，7止水钢环，8半圆形橡胶圈，9齿形橡胶圈，10螺栓，11填缝止水胶，12压浆主孔，13压浆孔1，14压浆孔2，15出浆口，16多层防水胶合板衬垫，17压浆装置，18激光发射器，19激光接收器，20封孔螺纹钢筋，21螺钉。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明的技术方案和效果作详细描述。
如图1-7所示，一种刚性防偏移矩形顶管连接系统，包括：前管片1、后管片2、传力杆4、传力板5、连接钢环3、多层防水胶合板衬垫16、压浆孔、压浆装置17、激光发射器18、激光接收器19，前管片与后管片之间连接处设置多层防水胶合板衬垫16通过传力杆4和传力板5刚性连接，所述前管片和后管片都预留有传力杆连接孔4-A和传力板连接槽5-A，传力板5一端插入到前管片1预留的传力板连接槽中5-A，另一端插入到后管片预留的传力板连接槽5-A中，所述传力板连接槽5-A体积略大于传力板5且槽中设置有缓冲橡胶片；
所述连接钢环3设置在前管片1与后管片2接头处，通过混凝土与前管片1浇筑为一体，连接钢环3上预留有若干螺栓孔，通过若干螺栓10与前管片和后管片稳固连接，所述连接钢环3的一端浇筑在前管片中，另一端为可弯折端头，端头弯折后用填缝止水胶11填缝；连接钢环下设置F型双胶圈、止水钢圈7和遇水膨胀橡胶圈6，F型双胶圈由半圆形胶圈8和齿形胶圈9组成，遇水膨胀橡胶圈6设置在止水钢环7两侧；
所述压浆装置17通过螺钉21安装在管片预留的压浆孔端部，所述出浆口15设置在压浆孔2 14端部，压浆孔内可旋入封孔螺纹钢筋20。
第一个被顶进的管片称为第一管片，所述激光发射器18安装在第一管片的内壁，第一管片的上、下管壁各设置2台激光发射器18，左、右管壁各设置1台激光发射器18，后接管片隔4～6个管片在相同位置设置激光接收器19，激光接收器19布置形式同激光发射器18，同一组的激光发射器18和激光接收器19位于同一条直线上。
该连接系统的使用方法包括以下步骤：
步骤一：预制矩形钢筋混凝土管片，预制矩形钢筋混凝土管片时，在管片上预留好传力杆连接孔4-A、传力板连接槽5-A和压浆孔等，并将传力杆4浇筑在前管片中；
步骤二：管片进场后对管片进行检查、清理，将清理后的管片吊入始发井，在第一管片安装传力板5并用水泥砂浆填缝，将激光发射器18安装在传力板5的中心位置并开启激光发射器18，采用与管片相配套的顶铁及千斤顶装置进行顶进；
步骤三：连接第一管片与后管片，第一管片外伸的传力杆4稳定插入到后管片预留的传力杆连接孔中4-A，传力板5外伸部分插入到后管片的传力板连接槽5-A中并用水泥砂浆填缝，在两管片连接处放置连接钢环，并在预留的螺栓孔内安装螺栓将其稳固，在管片内壁相应位置安装压浆装置17，将封孔螺纹钢筋20旋入压浆主孔，注入水泥砂浆，填充传力杆4与传力杆连接孔4-A之间的缝隙，水泥砂浆压注完成后旋出封孔螺纹钢筋20，将水泥砂浆换为由膨润土制成的触变泥浆，开启压浆装置17，同时顶进后管片；
步骤四：重复步骤三依次顶进后续管片，间隔4～6个管片安装激光接收器19，顶进过程中实时观测激光接收器19信号，并根据激光接收器19反馈信息对顶进过程中的偏移通过调整顶管机掘进方向进行修正，直至完成所有管片顶进，最后采用水泥浆封堵压浆孔。
最后要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种刚性防偏移矩形顶管连接系统，其特征在于：包括：多个管片、传力杆、传力板、连接钢环、多层防水胶合板衬垫、压浆孔、压浆装置、激光发射器、激光接收器，所述多个管片中，每两个相邻的管片中先顶进的为前管片，后顶进的为后管片，前管片与后管片连接处设置多层防水胶合板衬垫并通过传力杆和传力板刚性连接，前管片与后管片接头处设置连接钢环，所述连接钢环一端为可弯折端头，连接钢环下设置F型双胶圈、止水钢圈和遇水膨胀橡胶圈；所述压浆孔包括压浆主孔、压浆孔1、压浆孔2和出浆口，所述出浆口设置在压浆孔2端部，压浆孔内可旋入封孔螺纹钢筋，封孔螺纹钢筋设置在压浆主孔内；所述压浆装置通过螺钉安装在管片预留的压浆孔端部，具体安装在压浆主孔端部；第一个被顶进的管片称为第一管片，所述激光发射器安装在第一管片的内壁，后顶进的管片每隔若干管片在相同位置设置激光接收器，同一组的激光发射器和激光接收器位于同一条直线上。
2.根据权利要求1所述的一种刚性防偏移矩形顶管连接系统，其特征在于：所述前管片与后管片都预留有传力杆连接孔和传力板连接槽，槽中设置有缓冲橡胶片，传力板一端插入到前管片预留的传力板连接槽中，另一端插入到后管片预留的传力板连接槽中。
3.根据权利要求1所述的一种刚性防偏移矩形顶管连接系统，其特征在于：所述传力板为T型钢板，所述传力板连接槽体积略大于传力板。
4.根据权利要求1所述的一种刚性防偏移矩形顶管连接系统，其特征在于：所述连接钢环上预留有若干螺栓孔，通过若干螺栓与前管片、后管片稳固连接，连接钢环的一端通过混凝土与前管片浇筑为一体，另一端可弯折端头弯折后用填缝止水胶填缝。
5.根据权利要求1所述的一种刚性防偏移矩形顶管连接系统，其特征在于：所述F型双胶圈由半圆形胶圈和齿形胶圈组成。
6.根据权利要求1所述的一种刚性防偏移矩形顶管连接系统，其特征在于：所述遇水膨胀橡胶圈设置在止水钢环两侧。
7.根据权利要求1所述的一种刚性防偏移矩形顶管连接系统，其特征在于：所述压浆孔呈Y型。
8.根据权利要求1所述的一种刚性防偏移矩形顶管连接系统，其特征在于：所述第一管片其上、下管壁各设置2台激光发射器，左、右管壁各设置1台激光发射器，激光接收器布置形式同激光发射器。
9.如权利要求1所述的一种刚性防偏移矩形顶管连接系统使用方法，包括以下步骤：
步骤一：预制矩形钢筋混凝土管片，在管片上预留好传力杆连接孔、传力板连接槽和压浆孔，并将传力杆浇筑在前管片中；
步骤二：管片进场后对管片进行检查、清理，将清理后的管片吊入始发井，在第一管片安装传力板并用水泥砂浆填缝，将激光发射器安装在传力板的中心位置并开启，采用与管片相配套的顶铁及千斤顶装置进行顶进；
步骤三，连接第一管片与后管片，第一管片外伸的传力杆稳定插入到后管片预留的传力杆连接孔中，传力板外伸部分插入到后管片的传力板连接槽中并用水泥砂浆填缝，在两管片连接处放置连接钢环，并在预留的螺栓孔内安装螺栓将其稳固，在管片内壁相应位置安装压浆装置，将封孔螺纹钢筋旋入压浆主孔，注入水泥砂浆，填充传力杆与传力杆连接孔之间的缝隙，水泥砂浆压注完成后旋出封孔螺纹钢筋，将水泥砂浆换为由膨润土制成的触变泥浆，开启压浆装置，同时顶进后管片；
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