CN111287215B - 一种横穿城市道路地下通道的结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种横穿城市道路地下通道的结构，包括设置在道路下方的土层中管道，所述管道包括沿其通长方向依次连接的管节，位于管道一端端部的管节为前进节，另一端端部的管节为操作节，前进节位于管道端部的一端内部中设置有一圈的注水腔，前进节的外表面设置有与注水腔连通的出水口，所述前进节的内部连接有与注水腔连通的注水源，所述管节的侧壁中设置有集水空腔，所述管节的外壁上设置有与集水空腔连通的进水口，相邻管节之间的集水空腔连通，操作节位于管道末端的一端设置有水泵，所述水泵与操作节的集水空腔连通。本发明具有便于管节在低含水率的土层中被推进施工的效果。
Description
技术领域
本发明涉及市政管道非开挖施工技术领域，尤其是涉及一种横穿城市道路地下通道的结构及其施工方法。
背景技术
顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在基坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。
目前，申请公开号为CN108412505A的中国专利文件公开了一种顶管施工结构与顶管施工方法，主要是在基坑成型之后，在基坑中由后至前依次安装后背墙、后背钢板、顶管机、导轨、液压千斤顶托架以及掘进机，通过使用液压千斤顶托架，可使管道平稳输送到位，并利于撤出吊带，防止管道表面损伤，通过顶管机与掘进机的协同作用，将管道一节一节地向前推送，完成顶管施工。
但是在顶管施工过程中会存在土质含水率低，顶管难以被推送进入土层的情况。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明在于提供一种横穿城市道路地下通道的结构及其施工方法，其优势在于便于管节在低含水率的土层中被推进施工。
本发明的第二个技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种横穿城市道路地下通道的结构，包括设置在道路下方的土层中管道，所述管道包括沿其通长方向依次连接的管节，位于管道一端端部的管节为前进节，另一端端部的管节为操作节，前进节位于管道端部的一端内部中设置有一圈的注水腔，前进节的外表面设置有与注水腔连通的出水口，所述前进节的内部连接有与注水腔连通的注水源，所述管节的侧壁中设置有集水空腔，所述管节的外壁上设置有与集水空腔连通的进水口，相邻管节之间的集水空腔连通，操作节位于管道末端的一端设置有水泵，所述水泵与操作节的集水空腔连通。
通过采用上述技术方案，在将前进节推送进入土层的过程中，通过向注水腔中注入水，在水填满注水腔后，水从出水口输出，从而将前进节周围的土层湿润，进而减小土层的强度，使得管节能够被更容易推进入土层中。
工程实践中，土层的性状并不是长久不变，例如管道周围的土层原本是干燥土、水含量低，土层承载力强的，若是当管道周围土层受环境影响，例如地下水位上升，造成土层含水率变高，那么管道周围的土层的强度以及承载力都会下降，在该状况下，土层容易发生位移或者道路容易沉降，进而造成管道形变、破裂。
而在本方案中设置有进水口与集水空腔，若是土层中地下水位上升，则土层中的水受到孔隙水压力的作用通过进水口流入至集水空腔中，因为相邻的管节中的集水空腔依次连接，所以通过启动水泵将操作节中的水抽出即可使得集水空腔中的水快速排出，并且能够快速降低管道周围土层中的含水率，将管道周围的土层固化。从而使得管道在面临土层力学性能较差时，依旧能够长久使用。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述管节的内壁中设置一圈的金属储水件，所述储水件内部的空腔为集水空腔。
通过采用上述技术方案，金属储水件的内部的集水空腔可以储水，而金属构件的本身也能够作为管节的骨架从而增强管节的强度。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述管节的外周面上设置有外加块，所述外加块沿着管节的通长方向设置，并且沿着管节的周向分布；
所述管节沿其长度的一端端面上设置有与集水空腔连通的第一连接管，管节的另一端设置有与集水空腔连接的连接通道，相邻的管节的第一连接管插入至连接通道中。
通过采用上述技术方案，通过连接通道与第一连接管的连接实现了相邻的管节中的集水空腔的连接。
而外加块的设置则是为了方便连接通道与第一连接管的连接，通过设置外加块可以方便的识别管节的整体朝向，例如当外加块处于管节的下端时则表明连接通道与第一连接管是对齐的。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：管道整体向操作节一端倾斜设置。
通过采用上述技术方案，使得集水空腔中的水流向操作节一端，进而方便水泵将集水空腔中的水抽出。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述外加块上设置有集水管，集水管一侧与外加块表面平齐，所述进水口设置在集水管与外加块平齐的一面上，集水管的一侧通过第二连接管与集水空腔连通。
通过采用上述技术方案，设置集水管，然后在集水管上设置进水口，从而使得管道周围土层中的水分能够从多个位置进入至集水空腔中，进而加快管道周围土层的固化。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述进水口斜向设置，并且进水口较低的一端斜向第二连接管设置，所述进水口内设置有塞子，所述塞子连接有牵引绳，所述牵引绳通过第二连接管后穿入至集水空腔中，并且从操作节的端部穿出。
通过采用上述技术方案，塞子对进水口进行封堵，从而使得管节在被推进进入土层的过程中，土层中的砂石不会进入进水口而将进水口堵塞。
当管节安装到位后，通过牵引绳拉动能够将塞子从进水口中拔出，从而开启进水口。因为进水口较低的一端是斜向第二连接管设置，因此能够让塞子更加容易从进水口中拔出。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述前进节上的外加块朝向前进端的一端设置有倒角。
通过采用上述技术方案，倒角的设置使得外加块与土层之间的阻力变小，从而让管节更够更容易的在土层中前进。
本发明的第二个技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种横穿城市道路地下通道的结构的施工方法，其特征是：包括如下的施工步骤：
步骤一：在道路一侧开挖设置工作基槽：
步骤二：在工作基槽中设置液压推进装置，并且铺设轨道；
步骤三：1）将管节吊装至轨道上，然后利用液压推进装置井管节推进至道路下方的土层中，其中轨道包括有两道间隔设置的轨道杆，两道轨道杆之间的距离与外加块的宽度尺寸一致，并且外加块放置在两道轨道杆之间；
2）在前进节被推进的过程中，向注水腔中注入水，并且使得水从出水口输出；
步骤四：当所有的管节安装完毕后，将牵引绳从集水空腔中拔出，进而使得塞子从进水口退出，从而将进水口开启；
步骤五：在操作节的端部设置水泵与高度最低的集水管连接，并且将其余的集水管封堵。
通过采用上述技术方案，外加块还能够作为导向块使用，在管节在被推进进入土层的过程中，通过导向块与轨道的配合使得管节能够沿着既定的方向前进，并且不会周向转动，从而使得连接通道与第一连接管能准确对应。
在前进节被推进的过程中，向注水腔中注入水，并且使得水从出水口输出，从而将前进节周围的土层湿润，进而减小土层的强度，使得管节能够被更容易推进入土层中。
在管节推进的过程中，塞子处于进水口中，从而避免土层中的砂石将进水口堵塞。而在管节被安装完毕后，还可以通过牵引绳将塞子拔出，从而使得在管道周围的水位上升后，土层中的水受到孔隙水压力的作用通过进水口流入至集水空腔中，从而固化管道周围的土层。
综上，通过本方法能够在土层含水率较低时，方便容易的将管节推送进入土层中。并且，在土层的下水位上升后，还能够将管道周围的土层固化，从而提高了本结构的使用范围和使用寿命。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、能够在土层含水率较低时，方便容易的将管节推送进入土层中。并且，在土层的下水位上升后，还能够将管道周围的土层固化，从而提高了本结构的使用范围和使用寿命；
2、塞子对进水口进行封堵，从而使得管节在被推进进入土层的过程中，土层中的砂石不会进入进水口而将进水口堵塞，当管节安装到位后，通过牵引绳拉动能够将塞子从进水口中拔出，从而开启进水口。因为进水口较低的一端是斜向第二连接管设置，因此能够让塞子更加容易从进水口中拔出；
3、金属储水件的内部的集水空腔可以储水，而金属构件的本身也能够作为管节的骨架从而增强管节的强度。
附图说明
图1为实施例一的整体结构示意图；
图2为图1中A处的放大结构示意图。
附图标记：1、管道；2、管节；3、前进节；4、操作节；5、注水腔；6、出水口；7、金属储水件；8、集水空腔；9、第一连接管；10、连接通道；11、外加块；12、倒角；13、集水管；14、塞子；15、牵引绳；16、进水口；17、道路；18、第二连接管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1、2所示，为本发明公开的一种横穿城市道路地下通道的结构，包括设置在道路17下方的土层中管道1，管道1包括沿其通长方向依次连接的管节2。
具体地，位于管道1一端端部的管节2为前进节3，另一端端部的管节2为操作节4，前进节3位于管道1端部的一端内部中设置有一圈的注水腔5，前进节3的外表面设置有与注水腔5连通的出水口6，出水口6沿着周向分布有多个，前进节3的内部连接有与注水腔5连通的注水源，注水为外接的高压水源（图中未示出）。
在将前进节3推送进入土层的过程中，通过高压水源向注水腔5中注入水，在水填满注水腔5后，水从出水口6输出，从而将前进节3周围的土层湿润，进而减小土层的强度，使得管节2能够被更容易推进入土层中。
管节2的侧壁中设置有管节2的内壁中设置一圈的金属储水件7，储水件内部的空腔为集水空腔8，金属储水件7的内部的集水空腔8可以储水，而金属构件的本身也能够作为管节2的骨架从而增强管节2的强度。管节2的外壁上设置有与集水空腔8连通的进水口16，相邻管节2之间的集水空腔8连通，操作节4位于管道1末端的一端设置有水泵（图中未示出），水泵与操作节4的集水空腔8连通。
管节2沿其长度的一端端面上设置有与集水空腔8连通的第一连接管9，管节2的另一端设置有与集水空腔8连接的连接通道10，相邻的管节2的第一连接管9插入至连接通道10中，从而实现了相邻管节2中的集水空腔8的连接。
此外，管节2的外周面上设置有外加块11，外加块11沿着管节2的通长方向设置，并且沿着管节2的周向分布。外加块11的设置则是为了方便连接通道10与第一连接管9的连接，通过设置外加块11可以方便的识别管节2的整体朝向，例如当外加块11处于管节2的下端时则表明连接通道10与第一连接管9是对齐的。位于前进节3上的外加块11朝向前进端的一端设置有倒角12。倒角12的设置使得外加块11与土层之间的阻力变小，从而让管节2更够更容易的在土层中前进。
外加块11上设置有集水管13，集水管13一侧与外加块11表面平齐，进水口16设置在集水管13与外加块11平齐的一面上，集水管13的一侧通过第二连接管18与集水空腔8连通。
工程实践中，土层的性状并不是长久不变，例如管道1周围的土层原本是干燥土、水含量低，土层承载力强的，若是当管道1周围土层受环境影响，例如地下水位上升，造成土层含水率变高，那么管道1周围的土层的强度以及承载力都会下降，在该状况下，土层容易发生位移或者道路17容易沉降，进而造成管道1形变、破裂。
而通过设置进水口16与集水空腔8，若是土层中地下水位上升，则土层中的水受到孔隙水压力的作用通过进水口16流入至集水空腔8中，因为相邻的管节2中的集水空腔8依次连接，所以通过启动水泵将操作节4中的水抽出即可使得集水空腔8中的水快速排出，并且能够快速降低管道1周围土层中的含水率，将管道1周围的土层固化。从而使得管道1在面临土层力学性能较差时，依旧能够长久使用。
为了避免管节2在推进土层的过程中，土层中的砂石将进水口16堵塞。进水口16斜向设置，并且进水口16较低的一端斜向第二连接管18设置，进水口16内设置有塞子14，塞子14连接有牵引绳15，牵引绳15通过第二连接管18后穿入至集水空腔8中，并且从操作节4的端部穿出。
塞子14对进水口16进行封堵，从而使得管节2在被推进进入土层的过程中，土层中的砂石不会进入进水口16而将进水口16堵塞。
当管节2安装到位后，通过牵引绳15拉动能够将塞子14从进水口16中拔出，从而开启进水口16。因为进水口16较低的一端是斜向第二连接管18设置，因此能够让塞子14更加容易从进水口16中拔出。
最后，管道1整体向操作节4一端倾斜设置。使得集水空腔8中的水流向操作节4一端，进而方便水泵将集水空腔8中的水抽出。
实施例二：一种横穿城市道路地下通道的结构的施工方法，其特征是：包括如下的施工步骤：
步骤一：在道路17宽度一侧开挖设置工作基槽：
步骤二：在工作基槽中设置液压推进装置，并且铺设轨道；
步骤三：1）将管节2吊装至轨道上，然后利用液压推进装置井管节2推进至道路17下方的土层中，其中轨道包括有两道间隔设置的轨道杆，两道轨道杆之间的距离与外加块11的宽度尺寸一致，并且外加块11放置在两道轨道杆之间；
2）在前进节3被推进的过程中，向注水腔5中注入水，并且使得水从出水口6输出；
步骤四：当所有的管节2安装完毕后，将牵引绳15从集水空腔8中拔出，进而使得塞子14从进水口16退出，从而将进水口16开启；
步骤五：在操作节4的端部设置水泵与高度最低的集水管13连接，并且将其余的集水管13封堵。
通过上述的步骤，通过本方法能够在土层含水率较低时，方便容易的将管节2推送进入土层中。并且，在土层的下水位上升后，还能够将管道1周围的土层固化，从而提高了本结构的使用范围和使用寿命。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种横穿城市道路地下通道的结构，包括设置在道路(17)下方的土层中管道(1)，所述管道(1)包括沿其通长方向依次连接的管节(2)，其特征是：位于管道(1)一端端部的管节(2)为前进节(3)，另一端端部的管节(2)为操作节(4)，前进节(3)位于管道(1)端部的一端内部中设置有一圈的注水腔(5)，前进节(3)的外表面设置有与注水腔(5)连通的出水口(6)，所述前进节(3)的内部连接有与注水腔(5)连通的注水源，所述管节(2)的侧壁中设置有集水空腔(8)，所述管节(2)的外壁上设置有与集水空腔(8)连通的进水口(16)，相邻管节(2)之间的集水空腔(8)连通，操作节(4)位于管道(1)末端的一端设置有水泵，所述水泵与操作节(4)的集水空腔(8)连通；所述管节(2)的外周面上设置有外加块(11)，所述外加块(11)沿着管节(2)的通长方向设置，并且沿着管节(2)的周向分布；所述管节(2)沿其长度的一端端面上设置有与集水空腔(8)连通的第一连接管(9)，管节(2)的另一端设置有与集水空腔(8)连接的连接通道(10)，相邻的管节(2)的第一连接管(9)插入至连接通道(10)中；管道(1)整体向操作节(4)一端倾斜设置；所述外加块(11)上设置有集水管(13)，集水管(13)一侧与外加块(11)表面平齐，所述进水口(16)设置在集水管(13)与外加块(11)平齐的一面上，集水管(13)的一侧通过第二连接管(18)与集水空腔(8)连通；所述进水口(16)斜向设置，并且进水口(16)较低的一端斜向第二连接管(18)设置，所述进水口(16)内设置有塞子(14)，所述塞子(14)连接有牵引绳(15)，所述牵引绳(15)通过第二连接管(18)后穿入至集水空腔(8)中，并且从操作节(4)的端部穿出。
2.根据权利要求1所述的一种横穿城市道路地下通道的结构，其特征是：所述管节(2)的内壁中设置一圈的金属储水件(7)，所述储水件内部的空腔为集水空腔(8)。
3.根据权利要求1所述的一种横穿城市道路地下通道的结构，其特征是：所述前进节(3)上的外加块(11)朝向前进端的一端设置有倒角(12)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种横穿城市道路地下通道的结构的施工方法，其特征是：包括如下的施工步骤：步骤一：在道路(17)一侧开挖设置工作基槽：步骤二：在工作基槽中设置液压推进装置，并且铺设轨道；步骤三：1）将管节(2)吊装至轨道上，然后利用液压推进装置将管节(2)推进至道路(17)下方的土层中，其中轨道包括有两道间隔设置的轨道杆，两道轨道杆之间的距离与外加块(11)的宽度尺寸一致，并且外加块(11)放置在两道轨道杆之间；2）在前进节(3)被推进的过程中，向注水腔(5)中注入水，并且使得水从出水口(6)输出；步骤四：当所有的管节(2)安装完毕后，将牵引绳(15)从集水空腔(8)中拔出，进而使得塞子(14)从进水口(16)退出，从而将进水口(16)开启；步骤五：在操作节(4)的端部设置水泵与高度最低的集水管(13)连接，并且将其余的集水管(13)封堵。
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