CN111576488A - 污水管顶管施工装配式工作井结构及建造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水管顶管施工装配式工作井结构及建造工艺，涉及顶管施工技术领域，其包括上环体、下环体以及连接在上环体与下环体之间的若干段中环体；所述中环体两侧壁的两端分别沿周向均匀开设有若干个凹槽，所述中环体的两侧端面上分别开设有与凹槽连通的通孔；所述上环体的下部以及下环体的上部均沿周向开设有与中环体相同的凹槽和通孔；相邻环体的通孔内穿设有螺栓，所述螺栓的端部螺纹连接有锁母；靠近下环体一侧的其中一个中环体上开设有顶管孔。所述中环体的一侧端面上开设有定位槽，另一侧端面上设置有与定位槽配合的凸棱，所述凸棱卡在定位槽内。本发明具有施工方便、施工周期短的效果。

Description

污水管顶管施工装配式工作井结构及建造工艺

技术领域

本发明涉及顶管施工技术领域，特别涉及一种污水管顶管施工装配式工作井结构及建造工艺。

背景技术

顶管施工是一种不开挖或少开挖的管道埋设施工技术，顶管法施工就是在工作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。市政工程中，污水管的埋设常采用顶管施工法，其能够减少地面开挖面积、保护地面建筑物以及保障城市道路的畅通，因此得到广泛应用。

工作井建造作为顶管施工的第一步工序，用于提供顶管施工的场所，必须具有足够的刚度和强度抵抗来自顶推机械的顶力。工作井的传统施工工艺是现场浇筑完成的，具体过程包括绑扎钢筋、支模板、混凝土搅拌与浇筑、养护至有效强度、浇筑底板以及隔墙等，一般现场浇筑混凝土工作井的周期为40-60天。

由于雨水污水管道敷设或者改建一般位于城市主干道上，如果采用上述方式直接在现场开挖进行施工，肯定会对城市道路的交通造成长期的干扰，而且现场施工会给周围的环境造成污染，同时也会给附近居民的出行带来不便；并且，在现场建造工作井施工周期太长，增加了施工成本。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种污水管顶管施工装配式工作井结构，能够有效缩短施工周期，减轻对周围环境及建筑物的影响。

本发明的另一发明目的是提供一种污水管顶管施工装配式工作井的建造工艺，采用上述所述的污水管顶管施工装配式工作井结构。

本发明的第一发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种污水管顶管施工装配式工作井结构，包括上环体、下环体以及连接在上环体与下环体之间的若干段中环体；

所述中环体两侧壁的两端分别沿周向均匀开设有若干个凹槽，所述中环体的两侧端面上分别开设有与凹槽连通的通孔；

所述上环体的下部以及下环体的上部均沿周向开设有与中环体相同的凹槽和通孔；

相邻环体的通孔内穿设有螺栓，所述螺栓的端部螺纹连接有锁母；

靠近下环体一侧的其中一个中环体上开设有顶管孔。

通过采用上述技术方案，安装拼接时，下环体、中环体、上环体由基坑的底部顺序向上拼接，放置时，须使各环体的通孔相对应，然后将螺栓由上层环体的凹槽向下穿进对应的通孔内，通过下层环体的凹槽，将锁母连接在螺栓上，将上下两层环体连接为一体，最后浇筑底板等待凝固即可。通过预先在工厂内预制环体，在挖好基坑后，现场吊装拼接各个环体即可，省去了在施工现场绑扎钢筋、浇筑、养护混凝土的时间，缩短了施工周期，而且不会对城市道路交通造成影响，也避免对周围大气造成污染。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述中环体的一侧端面上开设有定位槽，另一侧端面上设置有与定位槽配合的凸棱，所述凸棱卡在定位槽内；

所述上环体的一侧端面上开设有与中环体配合的定位槽，所述下环体的一侧端面上设置有与中环体配合的凸棱。

通过采用上述技术方案，相邻层的环体拼接在一起时，凸棱正好卡在定位槽内。在拼装时方便定位，而且通过凸棱与定位槽的配合，拼接完成后相邻层的环体不会在径向方向上产生错位，提高了连接的稳定性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述凸棱的截面为梯形，所述定位槽为与凸棱配合的梯形槽。

通过采用上述技术方案，环体在由上向下吊装拼接时，上下层的环体难以精确对中，由于定位槽为扩口状，对中性出现偏差时，凸棱会贴着定位槽的侧壁滑移，直到凸棱的顶端部抵接在定位槽的底面上。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：相邻环体之间设有密封圈。

通过采用上述技术方案，能够提高相邻环体接缝处的防水性能。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述顶管孔的内壁上固定有钢圈。

通过采用上述技术方案，能够增加该层环体的整体刚度以及井壁的连续性，防止顶管孔处产生应力集中现象。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述下环体内壁的下部沿周向固定有底环，所述底环的上表面设置有预制底板。

通过采用上述技术方案，各环体拼装完成后，无需在沉井的底部浇筑底板，直接将预制底板吊装卡放在底环上即可，工作井的建造过程更简单，而且进一步缩短了施工周期。

本发明的另一发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种污水管顶管施工装配式工作井的建造工艺，包括以下步骤：

沉井放样定位；

沉井底部铺设垫层或垫木；

由下而上将下环体、中环体以及上环体顺序吊放在沉井内，其中，每拼接一层环体，均需安装螺栓，直到完成拼装过程；

预紧螺栓；

对凹槽进行灌浆密封；

吊放预制底板；

基坑除土下沉，将工作井下沉至设计标高。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：预紧螺栓的过程中，首先进行螺栓初紧，使螺栓与锁母达到紧贴状态，然后进行终拧，控制最终预紧力。

通过采用上述技术方案，能够保证环体的同圆度以及连接的紧密性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：拼接环体的过程中，每一层环体的上端面均需设置密封圈。

通过采用上述技术方案，提高了装配结构的密封性。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.通过预先在工厂内预制环体，在挖好基坑后，现场吊装拼接各个环体即可，省去了在施工现场绑扎钢筋、浇筑、养护混凝土的时间，缩短了施工周期，而且不会对城市道路交通造成影响，也避免对周围大气造成污染；

2.通过在环体的端面上设置凸棱以及定位槽，拼接完成后相邻层的环体不会在径向方向上产生错位，提高了连接的稳定性；

3.通过密封圈的设置，提高了整个装配式结构的防水性能。

附图说明

图1是本发明实施例给出的一种整体结构示意图。

图2是图1的剖视图。

图3是图2中A部分的局部放大示意图。

图4是各环体连接位置的三维爆炸示意图。

图中，11、上环体；12、下环体；121、底环；122、预制底板；13、中环体；14、顶管孔；15、钢圈；21、凹槽；22、通孔；23、螺栓；24、锁母；31、定位槽；32、凸棱；4、密封圈。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明实施例公开的一种污水管顶管施工装配式工作井结构，包括顺序连接的上环体11、中环体13和下环体12，其中中环体13根据基坑深度设置有多段。

参照图2和图3，中环体13的外壁和内壁的上下两端分别沿周向均匀开设有多个凹槽21，凹槽21为方形，凹槽21不与中环体13的两侧端面连通，具体的，中环体13内外壁上的凹槽21相对设置。中环体13的两侧端面上分别开设有通孔22，通孔22的轴线平行于中环体13的轴线，通孔22分别与凹槽21连通。上环体11的下端以及下环体12的上端均设置有与中环体13尺寸相同的凹槽21和通孔22。

上环体11、多段中环体13以及下环体12安装时，各通孔22的轴线重合，通孔22内分别由上向下穿设有螺栓23，螺栓23穿设在相连的环体之间，并在其端部螺纹连接有锁母24。

需要说明的是，预制生产中环体13时，其中部分中环体13的侧壁上可开设顶管孔14，顶管孔14的孔径与顶管机端部的直径相配合。具体的，顶管孔14的内壁上还固定有钢圈15，用来增加该层环体的整体刚度以及井壁的连续性，防止顶管孔14处产生应力集中现象。

下环体12、中环体13、上环体11由基坑的底部顺序向上拼接，放置时，须使各环体的通孔22相对应，然后将螺栓23由上层环体的凹槽21向下穿进对应的通孔22内，通过下层环体的凹槽21，将锁母24连接在螺栓23上，将上下两层环体连接为一体，最后浇筑底板等待凝固即可。通过预先在工厂内预制环体，在挖好基坑后，现场吊装拼接各个环体即可，省去了在施工现场绑扎钢筋、浇筑、养护混凝土的时间，缩短了施工周期，而且不会对城市道路交通造成影响，也避免对周围大气造成污染。

参照图3和图4，中环体13的一侧端面上开设有定位槽31，另一侧端面上开设有与定位槽31配合的凸棱32；上环体11的下端面上也开设有定位槽31，下环体12的上端面上设置有凸棱32。

相邻层的环体拼接在一起时，凸棱32正好卡在定位槽31内。在拼装时方便定位，而且通过凸棱32与定位槽31的配合，拼接完成后相邻层的环体不会在径向方向上产生错位，提高了连接的稳定性。

进一步的，凸棱32的截面设置为梯形，定位槽31为梯形槽。环体在由上向下吊装拼接时，上下层的环体难以精确对中，由于定位槽31为扩口状，对中性出现偏差时，凸棱32会贴着定位槽31的侧壁滑移，直到凸棱32的顶端部抵接在定位槽31的底面上。

为了提高装配后整体结构的密封性，在相邻环体之间设有密封圈4，密封圈4具体为遇水膨胀橡胶密封垫，其在吸水受到液体压力时，能够产生附加的压力，抵紧在相邻层环体的两侧端面上，提高结构的防水性能；而且由于其具有弹性，安装过程中不会对装配体的精度造成影响。

参照图2，下环体12内壁的下部还沿其周向固定设置有底环121，底环121上设有预制底板122。各环体拼装完成后，无需在沉井的底部浇筑底板，直接将预制底板122吊装卡放在底环121上即可。

本发明还公开了一种污水管顶管施工装配式工作井的建造工艺，包括如下步骤：

S101：沉井放样定位。

此步骤中，首先确定施工位置，然后开挖基坑，其中包括明沟、临时集水井和基坑的边坡支护等工作。

S102：在沉井的底部铺设垫层或垫木。

S103：由下而上将下环体12、中环体13以及上环体11顺序吊放在沉井内，其中，每拼接一层环体，均需安装螺栓23，直到完成拼装过程。

铺设垫层或垫木前需将沉井的底面整平，环体吊装拼接时，将下环体首先放置在垫层或垫木上，垫层和垫木的设置一是为了保持装配结构底部基础水平，二是增大与沉井底面的接触面积，减小整个装配结构对沉井底面形成的压强，防止在拼接的过程中，整体结构下沉或晃动。

进一步的，各层环体在拼接过程中，需在每一层环体的上端面设置密封圈4，螺栓23穿过密封圈4对相邻层环体进行连接，提高装配结构的密封性。

S104：预紧螺栓23。

S105：对凹槽21进行灌浆密封。

向凹槽21内灌注水泥砂浆，并抹平表面，保证整体装配结构的密封性能。

S106：吊放预制底板122；

将预制底板122卡放在下环体12底端的底环121上即可。

S107：基坑除土下沉，将工作井下沉至设计标高。

进一步的，在步骤S104中，首先应进行螺栓23的初紧，初紧阶段，需沿环体周向将螺栓23依次旋紧，具体的，使上下层的环体保持紧贴状态即可，这个阶段是为了防止螺栓23首次预紧力过大，导致环体变形，因为沿环体周向顺序初紧的过程中，先紧的螺栓23可能会因为后面螺栓23对其影响而产生松弛，这个过程中可反复预紧多次；初紧后进行终拧过程，可事先进行螺栓23预拉试验，在锁母24和螺栓23的杆体上设置标记，通过观察标记来控制螺栓23扭转的相对角度，从而确定最终预紧力。

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 (9)

1.污水管顶管施工装配式工作井结构，其特征在于：包括上环体（11）、下环体（12）以及连接在上环体（11）与下环体（12）之间的若干段中环体（13）；

所述中环体（13）两侧壁的两端分别沿周向均匀开设有若干个凹槽（21），所述中环体（13）的两侧端面上分别开设有与凹槽（21）连通的通孔（22）；

所述上环体（11）的下部以及下环体（12）的上部均沿周向开设有与中环体（13）相同的凹槽（21）和通孔（22）；

相邻环体的通孔（22）内穿设有螺栓（23），所述螺栓（23）的端部螺纹连接有锁母（24）；

靠近下环体（12）一侧的其中一个中环体（13）上开设有顶管孔（14）。

2.根据权利要求1所述的污水管顶管施工装配式工作井结构，其特征在于：所述中环体（13）的一侧端面上开设有定位槽（31），另一侧端面上设置有与定位槽（31）配合的凸棱（32），所述凸棱（32）卡在定位槽（31）内；

所述上环体（11）的一侧端面上开设有与中环体（13）配合的定位槽（31），所述下环体（12）的一侧端面上设置有与中环体（13）配合的凸棱（32）。

3.根据权利要求2所述的污水管顶管施工装配式工作井结构，其特征在于：所述凸棱（32）的截面为梯形，所述定位槽（31）为与凸棱（32）配合的梯形槽。

4.根据权利要求2所述的污水管顶管施工装配式工作井结构，其特征在于：相邻环体之间设有密封圈（4）。

5.根据权利要求1所述的污水管顶管施工装配式工作井结构，其特征在于：所述顶管孔（14）的内壁上固定有钢圈（15）。

6.根据权利要求1所述的污水管顶管施工装配式工作井结构，其特征在于：所述下环体（12）内壁的下部沿周向固定有底环（121），所述底环（121）的上表面设置有预制底板（122）。

7.污水管顶管施工装配式工作井的建造工艺，其特征在于，包括以下步骤：

沉井放样定位；

沉井底部铺设垫层或垫木；

由下而上将下环体（12）、中环体（13）以及上环体（11）顺序吊放在沉井内，其中，每拼接一层环体，均需安装螺栓（23），直到完成拼装过程；

预紧螺栓（23）；

对凹槽（21）进行灌浆密封；

吊放预制底板（132）；

基坑除土下沉，将工作井下沉至设计标高。

8.根据权利要求7所述的污水管顶管施工装配式工作井的建造工艺，其特征在于：预紧螺栓（23）的过程中，首先进行螺栓（23）初紧，使螺栓（23）与锁母（24）达到紧贴状态，然后进行终拧，控制最终预紧力。

9.根据权利要求7所述的污水管顶管施工装配式工作井的建造工艺，其特征在于：拼接环体的过程中，每一层环体的上端面均需设置密封圈（4）。

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