CN113898378B - 用于管幕结构支护施工中长距离大直径顶管内注浆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于管幕结构支护施工中长距离大直径顶管内注浆的方法。按设计方案，将管幕工法长距离钢管分为若干段，在分隔段处的顶管内壁分别预制固定抵块和合页机构；封堵圆钢片的上部开有注浆孔和排气孔，一个面的圆心处焊接抵板；单节钢管逐一顶进，形成长距离顶管；打开合页机构的夹板，封堵圆钢片的平面面紧贴夹板，支撑杆的一端支撑于封堵圆钢片另一个面的抵板下方，支撑杆的另一端顶置于抵块处，固定封堵圆钢片，形成隔断装置，将长距离钢管分成若干段，注浆管道通过封堵圆钢片上的注浆孔依次对分段的钢管进行混凝土灌注，保障了管幕工法中单元钢管的强度和承载力。
Description
技术领域
本发明涉及隧道与地下工程技术领域，具体涉及管幕工法中长距离钢顶管内部注浆并确保密实的方法。
背景技术
管幕工法最早在日本被用于修建穿越铁路的通道工程，主要起支护开挖断面减少沉降的作用。大直径管幕施工的一般步骤为：先构筑始发井和接收井，平行于地面方向逐节顶进钢管节段（每节长度3m左右）最终形成预定长度的钢管，钢管之间设置锁扣使钢管彼此搭接形成管幕，搭接处注入止水剂起到防水效果，钢管内的土随着顶管机传送装置排出后，进行注浆或者注混凝土，提高管幕强度。该技术经过国内外同行多年的研究和在工程中的成功实施，已发展成熟。根据实际应用的需要，管幕工法中钢管长度和内径不断增大，采用传统方法在钢管内灌注混凝土存在着易造成钢管内混凝土灌注不密实的不足，影响支护强度。
发明内容
本发明针对现有管幕工法注浆效果存在的不足，提供一种有利于长距离大直径顶管内部注浆的密实，提高管幕工法中单元钢管的强度和承载力的顶管内分段注浆施工的方法。
实现本发明目的的技术方案是提供一种用于管幕结构支护施工中长距离大直径顶管内注浆的方法，包括如下步骤：
（1）按设计方案，将管幕工法长距离钢管分为若干段，在分隔段处的顶管内壁分别预制固定抵块和合页机构，抵块固定于顶管内壁底部；所述合页机构包括联结钢板、夹板和带弹簧的转轴，联结钢板的一端焊接于顶管内壁，另一端通过转轴与夹板连接；
（2）根据顶管内径制备支撑杆和封堵圆钢片；所述封堵圆钢片的上部开有注浆孔和排气孔，封堵圆钢片的一个面为平面，另一个面的圆心处焊接抵板；
（3）单节钢管逐一顶进，形成长距离顶管；
（4）按分段注浆次序，打开一个分隔段处顶管内合页机构的夹板，封堵圆钢片的平面面紧贴夹板，支撑杆的一端支撑于封堵圆钢片另一个面的抵板下方，支撑杆的另一端顶置于抵块处，固定封堵圆钢片，形成顶管内的隔断装置；
（5）注浆管道通过封堵圆钢片上的注浆孔对分段的钢管进行混凝土灌注；
（6）重复步骤（4）~（5），依次将隔断装置对钢管分隔成的若干段进行混凝土灌注，完成对管幕结构支护施工中长距离大直径顶管内的注浆。
本发明提供的一种用于管幕结构支护施工中长距离大直径顶管内注浆的方法，其顶管内壁设有2~3个合页机构。封堵圆钢片与抵块间的距离为封堵圆钢片的半径；支撑杆的长度为封堵圆钢片半径的1.4倍。
本发明用于管幕结构支护施工中长距离的钢管总长度≥100 m，大直径顶管的直径≥1.5 m。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明利用隔断装置采用分段注浆的方法，在分段隔板上开设注浆孔和排气孔，以便完成分段注浆，确保混凝土灌注的密实度。相比较传统的注浆工艺，本发明通过分段注浆，弥补了传统工艺长大钢管内部注浆无法密实的特点，保障了管幕工法中单元钢管的强度和承载力。
2.本发明施工无须大型机械辅助，安装方便，操作简单，成本低廉，有利于大规模推广应用。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种用于长距离大直径顶管内分段注浆施工的隔断装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种用于长距离大直径顶管内分段注浆施工的隔断装置合页机构的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种用于长距离大直径顶管内分段注浆施工的隔断装置封堵圆钢片的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种用于长距离大直径顶管内分段注浆施工的钢管分区示意图。
图中，1.抵块；2.抵板；3.支撑杆；4.合页机构；5.封堵圆钢片；6.顶管；7.联结钢板；8.转轴；9.夹板；10.注浆孔；11. 排气孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步的阐述。
实施例1
参见附图1，它是本实施例提供的一种用于长距离大直径顶管内分段注浆施工的隔断装置的结构示意图；它包括预制固定于顶管6内壁底部的抵块1，预制固定于顶管内壁的合页机构4，支撑杆3和封堵圆钢片5；封堵圆钢片的一个面为平面，另一个面的圆心处焊接抵板2，封堵圆钢片的直径根据实际工程需要略小于顶管内径。在本实施例中，封堵圆钢片与抵块间的距离a为封堵圆钢片的半径；支撑杆的长度为封堵圆钢片半径的1.4倍；本实施例中，顶管内壁共设置2个合页机构，分布于与顶管截面的横向轴线为45度夹角的方向上。
参见附图2，它是本实施例提供的隔断装置的合页机构的结构示意图；合页机构包括联结钢板7、夹板9和带弹簧的转轴8，联结钢板的一端为弧形，焊接于顶管内壁，另一端通过转轴与夹板连接。
参见附图3，它是本实施例提供的隔断装置的封堵圆钢片的结构示意图；封堵圆钢片的直径小于顶管内径，封堵圆钢片的上部纵向轴线上分别开有注浆孔10和排气孔11，圆心处沿横向轴线焊接抵板2。
本实施例用于管幕结构支护施工中长距离的钢管总长度≥100 m，大直径顶管的直径≥1.5 m。施工时，先将单节钢管逐一顶进，形成长距离顶管。
按分段注浆次序，先打开一个分隔段处顶管内合页机构的夹板，封堵圆钢片的平面面紧贴夹板，支撑杆的一端支撑于封堵圆钢片另一个面的抵板下方，支撑杆的另一端顶置于抵块处，固定封堵圆钢片，形成顶管内的隔断装置；注浆管道通过封堵圆钢片上的注浆孔对分段的钢管进行混凝土灌注。重复上述步骤，依次将隔断装置对钢管分隔成的若干段进行混凝土灌注，完成对管幕结构支护施工中长距离大直径顶管内的注浆。
实施例2
本实施例按施工条件提供两种实施方案。
实施方案1为管幕工法中两端均有施工条件。
参见附图4，它是本实施例中采用分段注浆施工的钢管分区示意图；按设计方案，将总长为100 m的钢管分为3段，于钢管长度1/3处设为分隔段，在分隔段处的顶管内壁分别预制固定抵块和合页机构。单节钢管逐一顶进，形成长距离顶管；打开合页机构的夹板，封堵圆钢片的平面面紧贴夹板，支撑杆的一端支撑于封堵圆钢片另一个面的抵板下方，支撑杆的另一端顶置于抵块处，固定封堵圆钢片，形成顶管内用于注浆施工封堵混凝土的隔断装置；隔断装置将钢管分成3段，如图4所示，将钢管内部空间分为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区三个区域；注浆时，通过隔断装置封堵圆钢片上预留的注浆口，将注浆管道越过Ⅰ区，对Ⅱ区首先进行注浆。待Ⅱ区注浆完成后，分别从两头先后对Ⅰ区、Ⅲ区注浆。Ⅰ区、Ⅲ区的注浆顺序可以根据实际工程情况调换。
隔断装置的安装，以Ⅰ区、Ⅱ区分界处为例，在该处的钢管内侧预制了合页装置，合页装置位置应稍偏向于工序中先注浆的区域，以Ⅰ区、Ⅱ区分界处为例，即布置于钢管长度1/3接近Ⅱ区的位置，在钢管截面平面位置不遮挡排气孔与注浆孔即可，可采用45°布置合页装置。同时需要在钢管内部预制的还有为支撑杆（可采用工字钢）脚部提供反力的抵板，位于1/3处后注浆的一侧，即Ⅰ区，与合页装置的距离采用封堵圆钢片的半径，抵板具体尺寸可随着工字钢型号需求调整。设置于Ⅰ区、Ⅱ区隔断装置的封堵圆钢片上部，开有一个注浆孔，预留的注浆孔直径稍大于注浆管道，以便注浆管道通过。顶部有个排气的气孔，以便在灌注混凝土时，分段的钢管内部能灌注密实。封堵圆钢片中心处焊接的一片抵板，抵板平面垂直于封堵圆钢片平面；封堵圆钢片直径小于钢管直径以便运输，同时运输时通过人工调整避开有预制装置的平面以免卡住。Ⅱ区、Ⅲ区分界处的封堵圆钢片由于两端均有施工条件，Ⅲ区可以从另一侧注浆，因此，可只设排气孔与抵板，不设注浆孔，使封闭效果更好。具体安装步骤：打开合页装置，将钢片置于合页装置靠近后注浆的一侧，本实施例中Ⅰ区，接着安装支撑杆一头抵住钢管内径上的抵板，另一头抵住封堵圆钢片上的抵板，工字钢长度可采用钢片半径的1.4倍。
实施方案2为管幕工法中只有一端有施工条件。
对于管幕工法中只有一端有施工条件的（假设为Ⅰ区端），分区于钢管长度1/3处设置隔断装置，使得钢管内区域分为三块，参见附图4所示，将钢管内部空间分为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区三个区域。在这种工况下，先在Ⅱ区、Ⅲ区分界处安装隔断装置，再安装Ⅰ区、Ⅱ区分界处的隔断装置。通过预留的注浆口，将注浆管道越过Ⅰ区、Ⅱ区，对Ⅲ区首先进行注浆。待Ⅲ区注浆完成后，再依次对Ⅱ区注浆，最后对Ⅰ区注浆。
Claims (4)
1.一种用于管幕结构支护施工中长距离大直径顶管内注浆的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）按设计方案，将管幕工法长距离钢管分为若干段，在分隔段处的顶管（6）内壁分别预制固定抵块（1）和合页机构（4），抵块固定于顶管内壁底部；所述合页机构包括联结钢板（7）、夹板（9）和带弹簧的转轴（8），联结钢板的一端焊接于顶管内壁，另一端通过转轴与夹板连接；
（2）根据顶管内径制备支撑杆（3）和封堵圆钢片（5）；所述封堵圆钢片的上部开有注浆孔（10）和排气孔（11），封堵圆钢片的一个面为平面，另一个面的圆心处焊接抵板（2）；
（3）单节钢管逐一顶进，形成长距离顶管；
（4）按分段注浆次序，打开一个分隔段处顶管内合页机构的夹板，封堵圆钢片的平面面紧贴夹板，支撑杆的一端支撑于封堵圆钢片另一个面的抵板下方，支撑杆的另一端顶置于抵块处，固定封堵圆钢片，形成顶管内的隔断装置；
（5）注浆管道通过封堵圆钢片上的注浆孔对分段的钢管进行混凝土灌注；
（6）重复步骤（4）~（5），依次将隔断装置对钢管分隔成的若干段进行混凝土灌注，完成对管幕结构支护施工中长距离大直径顶管内的注浆。
2.根据权利要求1所述的一种用于管幕结构支护施工中长距离大直径顶管内注浆的方法，其特征在于：顶管内壁设有2~3个合页机构。
3.根据权利要求1所述的一种用于管幕结构支护施工中长距离大直径顶管内注浆的方法，其特征在于：封堵圆钢片与抵块间的距离为封堵圆钢片的半径；支撑杆的长度为封堵圆钢片半径的1.4倍。
4.根据权利要求1所述的一种用于管幕结构支护施工中长距离大直径顶管内注浆的方法，其特征在于：用于管幕结构支护施工中长距离的钢管总长度≥100 m，大直径顶管的直径≥1.5 m。
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