CN110762287A - 一种适用于高水压条件曲线顶管接口止水结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及顶管工程领域，具体为一种适用于高水压条件曲线顶管接口止水结构，包括前管节和后管节，所述前管节和后管节为钢承口接口，所述前管节与后管节的端面之间设置有木衬垫，所述前管节的钢承口内侧设置有遇水膨胀橡胶，其特征在于：在后管节的插口上设置有两道止退钢环和楔形密封橡胶圈，在后管节的插口的端头附近设置有注浆管。本发明能解决高水压条件下曲线顶管接缝止水的难题，提高了顶管施工期间高水压状态下接缝止水的安全性。

Description

一种适用于高水压条件曲线顶管接口止水结构

技术领域

本发明涉及顶管工程领域，具体为一种适用于高水压条件曲线顶管接口止水结构。

背景技术

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钢承口接口是目前各类市政顶管工程的一般做法，如图1所示。

随着各类市政顶管工程的迅猛发展，各类市政顶管工程埋深越来越深，这对顶管接口的止水要求越来越高。尤其是在穿越河道、湖泊等区段时，此类地层具有高水头、强渗透等特性，接头止水效果直接影响到工程成败。

一道密封橡胶圈一般情况下只需承担外部水头作用，当顶管轴线为曲线或因施工误差导致轴线需偏转，一道密封橡胶圈需承担结构偏转引起的挤压或松弛，因此一般情况下此类止水多用于10m左右水头条件下的顶管施工。当顶管工程穿越河道、湖泊等区段时，顶管接头需满足外部高水压条件下的止水，如水头达35m左右时，一道密封橡胶圈的钢承口接口止水在挤压或松弛后不能满足施工和运营防水要求。

当外部承压水头较高时，一道密封橡胶圈止水效果可靠性较低，需要采取止水加强措施。如实用新型专利(CN203948784U)，该专利采用两道密封橡胶圈进行止水，并在两道橡胶圈之间设置两根注浆管，待顶管完工后采用水泥浆将密封橡胶圈之间的空隙充填密实，以达到加强止水的效果。

两道密封橡胶圈可提高顶管接头止水能力，但现有的接头止水结构不适用于曲线顶管施工，结构运营安全性较低。因为现有的注浆管布置只能将水泥浆或水泥砂浆注入两道密封橡胶圈之间，无法将减阻泥浆注入顶管与开挖土体之间，施工阶段导致减阻泥浆仅靠顶管机机头提供，当顶管轴线为曲线时，顶管推力将大幅增加，将直接影响顶管机能否顺利推进。

运营阶段顶管结构与开挖土体之间的空隙为减阻泥浆，待工程竣工后无法将减阻泥浆置换，泥浆后期将固化或扰动，顶管结构在运营期间将处在泥浆包裹中的“浮动”状态，对运营结构安全造成不利影响。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种适用于高水压条件曲线顶管接口止水结构。

为实现上述目的，一种适用于高水压条件曲线顶管接口止水结构，包括前管节和后管节，所述前管节和后管节为钢承口接口，所述前管节与后管节的端面之间设置有木衬垫，所述前管节的钢承口内侧设置有遇水膨胀橡胶，其特征在于：在后管节的插口上设置有两道止退钢环和楔形密封橡胶圈，在后管节的插口的端头附近设置有注浆管。

进一步的，所述楔形密封橡胶圈通过粘结剂粘结在后管节的插口上的基槽中。

进一步的，所述注浆管设置四个。

进一步的，所述木衬垫为质地均匀富有弹性的胶合板，压缩模量不应大于140MPa。

进一步的，注浆管注浆完成后，对注浆管采用环氧砂浆封堵，以提高注浆孔的防水效果和结构强度。

进一步的，顶管沿线路纵向每间隔四个管节设一个补浆断面，每个补浆断面在顶管结构中部设四个均匀布置的注浆孔。

本发明的有益效果为：

1、本发明能解决高水压条件下曲线顶管接缝止水的难题，提高了顶管施工期间高水压状态下接缝止水的安全性。

2、本发明采用双道楔形密封橡胶圈止水，在顶管线形为曲线情况下，楔形密封橡胶圈的受力和变形随着顶管线形而变化，即直线段时橡胶圈内外受力均匀，曲线段时橡胶圈内侧受压、外侧受拉。

3、通过设置双道楔形密封橡胶圈止水，可以在地面进行顶管管节接头进行密封性试验，提前判断管节接头止水性能。

4、通过在后管节插口端头附近设置注浆管，以便将顶管结构与开挖土体之间的空隙填充密实，可减少顶管过后土体的后期沉降量，同时可起到隔断外围地下水与结构之间的水力联系的作用，待全线贯通后，通过注浆孔将结构外侧的减阻泥浆置换为水泥浆。

附图说明

图1为现有顶管接口采用一道密封橡胶圈的钢承口示意图，箭头方向为顶管推进方向。

图2为本发明适用于高水压条件曲线顶管接口止水结构示意图，箭头方向为顶管推进方向。

图3为本发明止退钢环安装示意图。

图4为对本发明的密封性试验示意图。

其中：前管节1，后管节2，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，承口锚筋10，注浆管11，钢环12，环氧砂浆13，四分球阀14，四分管15，加强筋16，受力主筋17，顶管管节壁厚h。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图2所示，一种适用于高水压条件曲线顶管接口止水结构，包括前管节1和后管节2，所述前管节1和后管节2为钢承口接口，所述前管节1与后管节2的端面之间设置有木衬垫8，所述前管节1的钢承口3内侧设置有遇水膨胀橡胶7，在后管节2的插口4上设置有两道止退钢环5和楔形密封橡胶圈6，在后管节2的插口4的端头附近设置有注浆管11。

如图3所示，在安装楔形密封橡胶圈6前，先将止退钢环5与承口锚筋10焊接，在制作顶管管节钢筋笼时同步埋入止退钢环5，浇筑混凝土，待结构强度达到设计强度后，依次将楔形密封橡胶圈6安装至指定位置，同时添加密封胶，并确保顶进后挤压密实。

所述楔形密封橡胶圈6采用202氯丁橡胶粘结剂粘结在后管节2插口4的基槽中，安装楔形密封橡胶圈6时同步添加密封胶，并确保顶进后挤压密实。

所述木衬垫8应采用质地均匀富有弹性的胶合板，压缩模量不应大于140MPa，性能应符合顶管曲线轴线拟合要求。

前后两节顶管结构拼装方式与一般单道密封止水顶管结构一致。

所述楔形密封橡胶圈6、木衬垫8的要求除普通直线段管节拼装外，尚应按照顶管平面或纵断面设计轴线的要求，通过两管节之间轴线偏转，实现平面曲线或纵断面曲线拟合。

管节及密封装置大规模生产前，应针对顶管管节接头进行密封性试验。如图4所示，即在两节普通直线段管节试拼装后，在双道楔形密封橡胶圈6外的钢承口2上开两个直径8mm大小孔，并在两个孔上安装阀门。从一个孔开始灌水，另一孔阀门打开排气，直至水充满两道密封中间的空隙；待空隙内被水充满后，在两个孔上分别安装压力表、试压泵，通过试压泵加压，当密封出现渗漏时，观察压力表数值。试验压力以达到设计水头的1.5～2.0倍以上为合格。两节曲线段管节试验要求同直线段。

后管节2的四个注浆孔进行顶管机头尾端的同步压浆，使浆液能连续充满整个空隙。在整个管道中每间隔四个管节设一个补浆断面，每个补浆断面设四个注浆孔。补浆应按顺序依次进行，定量压注。

结构外侧需回填水泥浆，以便将顶管结构与开挖土体之间的空隙填充密实，可减少顶管过后土体的后期沉降量，特别是顶管在穿越地下管线及堤防、涌水及软土地段时补压注浆尤为重要，同时可起到隔断外围地下水与结构之间的水力联系的作用。

回填注浆的浆液为水泥浆，注浆压力为0.8～1.0MPa。压浆需派专人负责，对压入位置、压入量、压力值均详细记录，并根据地层变形监测信息及时调整，确保压浆工序的施工质量。为尽可能的将减阻泥浆全部置换为水泥浆，将顶管结构纵向分区进行置换。

在顶管掘进过程中，依次将后管节2顶入前管节1，待全线贯通后，通过注浆孔将结构外侧的减阻泥浆置换为水泥浆。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种适用于高水压条件曲线顶管接口止水结构，包括前管节(1)和后管节(2)，所述前管节(1)和后管节(2)为钢承口接口，所述前管节(1)与后管节(2)的端面之间设置有木衬垫(8)，所述前管节(1)的钢承口(3)内侧设置有遇水膨胀橡胶(7)，其特征在于：在后管节(2)的插口(4)上设置有两道止退钢环(5)和楔形密封橡胶圈(6)，在后管节(2)的插口(4)的端头附近设置有注浆管(11)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高水压条件曲线顶管接口止水结构，其特征在于：所述楔形密封橡胶圈(6)通过粘结剂粘结在后管节(2)的插口(4)上的基槽中。

3.根据权利要求1所述的一种适用于高水压条件曲线顶管接口止水结构，其特征在于：所述注浆管(11)设置四个。

4.根据权利要求1所述的一种适用于高水压条件曲线顶管接口止水结构，其特征在于：所述木衬垫(8)为质地均匀富有弹性的胶合板，压缩模量不应大于140MPa。

5.根据权利要求3所述的一种适用于高水压条件曲线顶管接口止水结构，其特征在于：注浆管(11)注浆完成后，对注浆管(11)采用环氧砂浆(13)封堵，以提高注浆孔的防水效果和结构强度。

6.根据权利要求1所述的一种适用于高水压条件曲线顶管接口止水结构，其特征在于：顶管沿线路纵向每间隔四个管节设一个补浆断面，每个补浆断面在顶管结构中部设四个均匀布置的注浆孔。

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