CN111794274A - 一种适用于横向承载管幕结构的工作管节 - Google Patents

Abstract

本发明属于地下工程技术领域，公开了一种适用于横向承载管幕结构的工作管节，横向承载管幕结构包括顶管管节、工作管节和横向预应力筋，工作管节位于横向承载管幕结构的转角位置，为横向预应力筋张拉平台；工作管节的截面尺寸大于顶管管节，工作管节凸出于顶管管节的部分设置为可拆除的斜腋角。本发明通过在工作管节上设置可拆除的斜腋角，使矩形截面的工作管节能够快速便捷的转换成异形截面，不仅可以扩大工作管节的截面尺寸，方便施工人员和施工器械在工作管节内部进行张拉操作；而且斜腋角在刀盘切削过程中不拆除，符合刀盘切削的施工要求；在内部结构施工前拆除，满足后期内部结构的施工要求。

Description

一种适用于横向承载管幕结构的工作管节

技术领域

本发明属于地下工程技术领域，具体涉及一种适用于横向承载管幕结构的新型管节。

背景技术

随着经济的快速增长和城市的蓬勃发展，为满足与日俱增的市民出行、交通换乘、商场购物、便捷停车等功能需求，在用地愈发紧张的密集城市中心，开发大型地下空间已成为一种必然趋势。长期以来，地下工程建设往往以明挖法为主，但该方法应用在城市中心区域会引发市政管线搬迁、交通道路绕行、粉尘噪声污染、绿化景观破坏等社会问题，严重影响市民的正常生活。因此，寻求一种对城市地面环境干扰较小的地下工程施工方法迫在眉睫。

管幕法作为一种新型暗挖施工方法，以其独特的技术优点在地下空间开发中得到广泛应用。该方法是在始发井和接收井之间，利用小型顶管机将钢管顶进到土体中，各单管之间依靠锁扣在钢管侧面相连形成管排，并在锁扣空隙处注入止水材料隔断周围水土，形成超前支护体系；随后在管幕支护作用下进行土体开挖和结构施工。经过大量工程实践，工程师们希望可以进一步提高管幕结构的受力性能、安全性能和经济性能，使其具有断面尺寸更大、断面形式灵活、开挖阶段无支撑等优点，因此提出了一种横向承载管幕结构，包括顶管管节、工作管节、横向预应力筋，横向预应力筋端部锚固于工作管节。但随着深入研究，工程师们发现横向承载管幕结构的工作管节还存在如下问题：若工作管节与顶管管节截面尺寸相当，由于工作管节内部空间较小，不便于横向预应力筋的张拉施工操作；如果为了张拉施工直接扩大工作管节截面尺寸，使其大于顶管管节截面尺寸，又会不利于刀盘切削和后期的内部结构施工。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于横向承载管幕结构的工作管节，通过设置可拆除的斜腋角，使矩形截面的工作管节在横向预应力筋张拉施工之后可快捷方便的转换成异形截面，使其满足内部结构的施工要求。

本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种适用于横向承载管幕结构的工作管节，所述横向承载管幕结构包括顶管管节、工作管节和横向预应力筋，所述工作管节位于所述横向承载管幕结构的转角位置，为所述横向预应力筋张拉平台；所述工作管节的截面尺寸大于所述顶管管节，所述工作管节凸出于所述顶管管节的部分设置为可拆除的斜腋角。

进一步地，所述斜腋角用于在内部结构施工前由所述工作管节拆除。

进一步地，所述斜腋角为空腔体，与所述工作管节的本体通过螺栓连接。

更进一步地，所述斜腋角与所述工作管节的本体的衔接面均设置有连接板。

更进一步地，所述工作管节的本体的连接板设置有螺栓预留孔，且所述螺栓预留孔与设置在所述工作管节内部的预埋螺纹钢套筒相连通；所述斜腋角的连接板设置有螺栓预留孔。

进一步地，所述斜腋角在长度方向设置为分段结构。

进一步地，所述工作管节内部设置有用于锚固所述横向预应力筋的隔板，所述隔板至少包括垂直于所述横向预应力筋张拉方向的区段；所述隔板和所述工作管节的侧壁均设置有横向预应力筋预留孔。

更进一步地，所述工作管节设置有两个隔板，分别用于锚固两个方向的所述横向预应力筋；其中一个所述隔板为一字形，其两端分别焊接于所述工作管节相互平行的两块侧板；另一个所述隔板为直角形，其两端分别焊接于所述工作管节相互垂直的两块侧板。

更进一步地，所述工作管节设置有一个直角形的隔板，其相互垂直的两个区段分别用于锚固两个方向的所述横向预应力筋，所述隔板两端分别焊接于所述工作管节相互垂直的两块侧板。

一种横向承载管幕结构，包括顶管管节、工作管节和横向预应力筋，所述工作管节位于所述横向承载管幕结构的转角位置，为所述横向预应力筋张拉平台；所述工作管节的截面尺寸大于所述顶管管节，所述工作管节凸出于所述顶管管节的部分设置为可拆除的斜腋角。

一种上述横向承载管幕结构的施工方法，土体开挖完成之后，内部结构施工之前，拆除所述工作管节的斜腋角。

本发明的有益效果是：

本发明通过在工作管节上设置可拆除的斜腋角，使矩形截面的工作管节能够快速便捷的转换成异形截面：

1)可以无后顾之忧的扩大工作管节的截面尺寸，使工作管节的截面尺寸大于顶管管节，方便施工人员和施工器械在工作管节内部进行张拉操作，提高横向预应力筋张拉施工的施工质量和施工效率；

2)可以在内部结构施工之前拆除斜腋角，避免产生凸出于顶管管节的结构部分，满足后期内部结构的施工要求；

3)因顶管机刀盘切削轨迹常为圆形和矩形，若工作管节截面形状与刀盘切削的土体尺寸不一致，则切削土体时易导致未切削土体向工作管节处滑移，地表沉降明显，而本发明的工作管节在刀盘切削过程中带有斜腋角，符合刀盘切削的施工要求。

附图说明

图1为实施例所提供的一种适用于横向承载管幕结构的工作管节的结构示意图；

图2为实施例所提供的一种横向承载管幕结构的示意图。

图3为工作管节上斜腋角部分拆除示意图；

图4为工作管节上斜腋角全部拆除示意图。

上述图中：1-横向预应力筋预留孔；2-隔板；3-子锁扣；4-母锁扣；5-斜腋角；6-螺栓；7-螺栓预留孔；8-预埋螺纹钢套筒；9-工作管节；10-顶管管节；11-预应力管道；12-横向预应力筋；13-混凝土；14-预应力筋锚固部件；15-内部结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本专利作进一步的说明，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种适用于横向承载管幕结构的工作管节，横向承载管幕结构是设置有横向预应力筋12的管幕结构，包括多个矩形截面的顶管管节10，横向承载管幕结构的转角位置设置为矩形截面的工作管节9，工作管节9为横向预应力筋12张拉平台。工作管节9和顶管管节10通过两者侧壁上的子锁扣3插入母锁扣4相互连接，子锁扣3和母锁扣4之间填充止水密封材料。

工作管节9的截面尺寸大于顶管管节10的截面尺寸，以满足横向预应力筋12的张拉空间的需要。结合图3和图4所示，工作管节9凸出于顶管管节10的部分设置为可拆除的斜腋角5，本发明中将工作管节9除斜腋角5以外的部分称为工作管节9的本体。斜腋角5为与工作管节9的本体相同的空腔体，其具有等腰直角三角形的截面，斜腋角5与工作管节9的本体的衔接面均设置有连接板。工作管节9的本体的连接板设置有螺栓预留孔7，且螺栓预留孔7与设置在工作管节9内部的预埋螺纹钢套筒8相连通；斜腋角5的连接板设置有螺栓预留孔7，并与工作管节9的本体的螺栓预留孔7位置相对应。通过螺栓6穿过螺栓预留孔7并与预埋螺纹钢套筒8连接，实现斜腋角5与工作管节9的本体相接合；通过螺栓6由预埋螺纹钢套筒8拆卸，实现斜腋角5与工作管节9的本体相分离。

考虑拆除斜腋角5的易操作性，斜腋角5在长度方向上设置为多段结构，方便逐段进行斜腋角5的安装和拆除。

这样，在工作管节9顶进时，带有斜腋角5的工作管节9为矩形截面，可以确保工作管节9尺寸与刀盘切削的土体尺寸一致；横向预应力筋12张拉时，工作管节9内部具有足够空间；待内部结构15施工前，再将斜腋角5分段依次从工作管节9上拆除，不会影响后期内部结构15施工。

工作管节9内部设置有隔板2，隔板2通常为钢制，至少包括垂直于横向预应力筋12张拉方向的区段，该区段上设置有横向预应力筋预留孔1，使横向预应力筋12穿过隔板2上的横向预应力筋预留孔1并进行锚固。隔板2的位置和形状应在满足横向预应力筋12张拉的前提下，使工作管节9的内部空间较大，便于横向预应力筋12的张拉操作。例如，每个工作管节9设置有两个隔板2，分别用于锚固两个方向的横向预应力筋12；其中一个为一字形的隔板2，两端分别焊接于工作管节9相互平行的两块侧板，另一个隔板2为直角形的隔板2，两端分别焊接于工作管节9相互垂直的两块侧板，由此可以在工作管节9内部形成较大空间，便于张拉施工的进行。

工作管节9用于横向预应力筋12穿过的侧壁上也对应的设置有横向预应力筋预留孔1，使横向预应力筋12穿过工作管节9的侧壁后锚固于工作管节9内部的隔板2。横向预应力筋预留孔1的布置位置和间距大小由结构计算分析确定。

含有本发明工作管节的横向承载管幕结构，其具体施工方法如下：

S1、工作管节9和顶管管节10按一定顺序依次顶进拟建地下建筑物的四周，同时确保管节横向和纵向均相互连接；

S2、安装预应力管道11和横向预应力筋12，并在穿横向预应力筋12区域的管节内及管节夹缝中浇筑混凝土13；

S3、待混凝土13强度达到规定强度后，张拉横向预应力筋12；

S4、在工作管节9内未浇筑区域内浇筑混凝土13来包裹预应力筋锚固部件14，对横向预应力筋12进行封锚。

S5、横向预应力筋12张拉完成后，在横向承载管幕结构支护下进行土体开挖。

S1、土体开挖完成后，依次拆除斜腋角5内的螺栓6，即逐段拆除工作管节9上斜腋角5，随后进行内部结构15施工。

综上所述，本发明通过在工作管节9上设置可拆除的斜腋角5，使矩形截面的工作管节9在内部结构施工前可转换成异形工作管节9，解决了横向承载管幕结构的工作管节9存在的如下问题：1)工作管节9尺寸较小，不便于张拉横向预应力筋12；2)若工作管节9尺寸大于顶管管节10，则不利于后期结构施工；3)因顶管机刀盘切削轨迹常为圆形和矩形，若工作管节9截面形状仅设计为异形，则顶进的工作管节9尺寸小于刀盘切削的土体尺寸，易导致切削土体时未切削土体向工作管节处滑移，地表沉降明显。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于横向承载管幕结构的工作管节，所述横向承载管幕结构包括顶管管节、工作管节和横向预应力筋，其特征在于，所述工作管节位于所述横向承载管幕结构的转角位置，为所述横向预应力筋张拉平台；所述工作管节的截面尺寸大于所述顶管管节，所述工作管节凸出于所述顶管管节的部分设置为可拆除的斜腋角。

2.根据权利要求1所述的一种适用于横向承载管幕结构的工作管节，其特征在于，所述斜腋角用于在内部结构施工前由所述工作管节拆除。

3.根据权利要求1所述的一种适用于横向承载管幕结构的工作管节，其特征在于，所述斜腋角为空腔体，与所述工作管节的本体通过螺栓连接。

4.根据权利要求3所述的一种适用于横向承载管幕结构的工作管节，其特征在于，所述斜腋角与所述工作管节的本体的衔接面均设置有连接板。

5.根据权利要求4所述的一种适用于横向承载管幕结构的工作管节，其特征在于，所述工作管节的本体的连接板设置有螺栓预留孔，且所述螺栓预留孔与设置在所述工作管节内部的预埋螺纹钢套筒相连通；所述斜腋角的连接板设置有螺栓预留孔。

6.根据权利要求1所述的一种适用于横向承载管幕结构的工作管节，其特征在于，所述斜腋角在长度方向设置为分段结构。

7.根据权利要求1所述的一种适用于横向承载管幕结构的工作管节，其特征在于，所述工作管节内部设置有用于锚固所述横向预应力筋的隔板，所述隔板至少包括垂直于所述横向预应力筋张拉方向的区段；所述隔板和所述工作管节的侧壁均设置有横向预应力筋预留孔。

8.根据权利要求7所述的一种适用于横向承载管幕结构的工作管节，其特征在于，所述工作管节设置有两个隔板，分别用于锚固两个方向的所述横向预应力筋；其中一个所述隔板为一字形，其两端分别焊接于所述工作管节相互平行的两块侧板；另一个所述隔板为直角形，其两端分别焊接于所述工作管节相互垂直的两块侧板。

9.一种横向承载管幕结构，其特征在于，包括顶管管节、工作管节和横向预应力筋，所述工作管节位于所述横向承载管幕结构的转角位置，为所述横向预应力筋张拉平台；所述工作管节的截面尺寸大于所述顶管管节，所述工作管节凸出于所述顶管管节的部分设置为可拆除的斜腋角。

10.一种如权利要求9所述横向承载管幕结构的施工方法，其特征在于，土体开挖完成之后，内部结构施工之前，拆除所述工作管节的斜腋角。

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