CN114961798A - 一种沉井法施工顶管始发井洞口止水装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种沉井法施工顶管始发井洞口止水装置及施工方法，止水装置包括钢套筒和止水件，钢套筒预埋于始发井井壁预留洞口的位置处，钢套筒内壁固接有安装环，安装环朝向始发井临空面的侧壁上垂直固接有若干个螺栓，止水件包括钢环垫块、位于钢环垫块两侧的止水组件，若干个螺栓均穿过钢环垫块，止水组件包括橡胶幕帘和抵触于橡胶幕帘两侧的钢环夹，若干个螺栓均穿过橡胶幕帘和钢环夹，橡胶幕帘抵触于管节的外壁上，螺栓上螺纹连接有外锁紧螺母。本申请解决了现有技术中橡胶帘幕撕裂破坏时，橡胶帘幕更换难度大、面对突增的地下水压力造成止水效果不佳、圆形始发井工作井安装止水装置时需浇筑前止水墙延长了工期等问题。

Description

一种沉井法施工顶管始发井洞口止水装置及施工方法

技术领域

本申请涉及洞口止水的领域，尤其涉及一种沉井法施工顶管始发井洞口止水装置及施工方法。

背景技术

在顶管施工中，管节与工作井洞口之间留有一定间隙。在管节顶进时，若不对此间隙进行止水处理，地下水和泥砂就会从该间隙中流入工作井，从而影响工作井中的正常作业，严重的会造成洞口上部土体塌陷，甚至影响周围的建筑物和地下管线的安全。因此，顶管工程洞口的止水是非常重要的。常规的止水方式主要通过橡胶帘幕来实现。

但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现至少存在以下技术问题：当管节顶进造成橡胶帘幕撕裂破坏时，常规堵水方式橡胶帘幕更换难度大；对于雨季施工及下穿河流的顶管项目，当地下水压力突然增大时，常规的堵水方式可能会出现渗水的现象；对圆形工作井，常规堵水装置的橡胶帘幕在安装时需在圆形工作井预留洞口浇筑一堵弓形的混凝土止水墙，将洞口止水圈安装在平面上，而混凝土止水墙的浇筑成型需要一定的周期，从而会增长了顶管工程的施工工期。

发明内容

本申请实施例通过提供一种沉井法施工顶管始发井洞口止水装置及施工方法，解决了现有技术中橡胶帘幕撕裂破坏时，橡胶帘幕更换难度大、面对突增的地下水压力造成止水效果不佳、圆形始发井工作井安装止水装置时需浇筑前止水墙延长了工期等问题。

本申请实施例提供了一种沉井法施工顶管始发井洞口止水装置，包括钢套筒和止水件，所述钢套筒预埋于始发井井壁预留洞口的位置处，所述钢套筒内壁固接有安装环，所述始发井中的管节通过所述安装环，所述安装环朝向所述始发井临空面的侧壁上垂直固接有若干个沿所述安装环一周均匀分布的螺栓，所述止水件包括位于所述安装环朝向所述始发井临空面的钢环垫块、位于所述钢环垫块两侧的止水组件，若干个所述螺栓均穿过所述钢环垫块，所述止水组件包括橡胶幕帘和抵触于所述橡胶幕帘两侧的钢环夹，若干个所述螺栓均穿过所述橡胶幕帘和所述钢环夹，所述橡胶幕帘抵触于所述管节的外壁上，所述螺栓上螺纹连接有外锁紧螺母，所述外锁紧螺母抵紧于所述始发井朝向临空面中最外侧的所述止水组件中最外侧的所述钢环夹上。

进一步的，所述钢环垫块包括用于所述螺栓穿过的垫环、一体成型于所述垫环内壁上的凸环，所述凸环与所述垫环朝向所述安装环一侧的侧面共面，且所述凸环的宽度小于所述垫环的宽度，所述垫环内壁和所述凸环侧壁之间粘接有橡胶气囊，所述垫环上开设有用于所述橡胶气囊气管走线的走线孔。

进一步的，所述钢环垫块朝向所述始发井临空面的侧壁上开设有用于所述螺栓穿过的沉孔，所述沉孔内设置有与所述螺栓螺纹连接的内锁紧螺母。

进一步的，所述钢套筒的外壁上固接有预埋环一和预埋环二，所述预埋环一和预埋环二均预埋于所述始发井的井壁中。

进一步的，所述安装环远离所述螺栓一侧的侧壁上固接有若干个加固件，所述加固件包括垂直固定于所述安装环侧壁上的立柱、倾斜设置且固接于所述立柱端部和所述安装环侧壁之间的斜柱，所述斜柱设置有若干个并沿所述立柱的一周均匀分布，若干个所述加固件沿所述安装环的一周均匀分布，所述加固件用于在所述钢套筒下沉之前与将用于密封所述钢套筒的密封砖一同砌筑。

进一步的，所述橡胶幕帘远离所述钢套筒的一侧边位于所述钢环夹的下方并向所述管节的顶进方向延伸伸进。

本申请还提供了一种沉井法施工顶管始发井洞口止水装置的施工方法，所述施工方法包括：

S1，预埋钢套筒：在始发井预制时，将钢套筒预埋至始发井井壁的预留洞口处，并将钢套筒外周面上的预埋环一和预埋环二预埋至始发井井壁中，并与始发井井壁中的受力钢筋连接；

S2，密封砖密封钢套筒：始发井钢套筒预埋完成后，利用密封砖对钢套筒进行封堵，并使得钢套筒朝向始发井临空面一端的密封砖砌筑至加固件上；

S3，下沉始发井：将预制后的始发井进行下沉，并使得钢套筒位于管节顶进位置处；

S4，破除钢套筒内密封砖：在始发井下沉后，将钢套筒中的密封砖破除；

S5，安装止水件：先安装内侧止水组件，然后安装钢环垫块和橡胶气囊，再锁紧内锁紧螺母，接着安装外侧止水组件，最后锁紧外锁紧螺母；

S6，管节顶进止水，包括以下三种情况：

S61，正常工况：管节依次向钢套筒内顶进，内外两侧的止水组件中的橡胶幕帘用于抵触于管节的外壁；

S62，地下水压突增：向橡胶气囊充气，并充气至橡胶气囊抵触至管节的外壁；

S63，橡胶幕帘损坏：拧下外锁紧螺母，将外侧止水组件取下，对外侧止水组件中的橡胶幕帘更换。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、由于采用了止水装置，当管节进行推进时，利用内外两组止水组件中的橡胶幕帘可以对管节和钢套筒之间进行密封，从而可以阻碍地下水进入筒口中，而长时间的管节持续不断地顶进，止水组件中橡胶幕帘会发生损坏，因此可以将最外侧组的止水组件进行拆卸，并更换外侧止水组件中的橡胶幕帘，且在更换过程中，内侧的止水组件中橡胶幕帘依旧可以对管节进行密封，实现了便于更换橡胶幕帘，并在更换过程中，依旧能够保证对洞口的密封性。

2、由于采用了橡胶气囊，当地下水压突增时，可以对橡胶气囊进行充气，然后使得橡胶气囊抵触至管节的外壁上，从而可以增加管节和钢套筒之间的密封性。

3、由于钢套筒的预埋，并且止水组件安装于钢套筒内，因此在始发井下沉后，无需在洞口处浇筑混凝土止水墙来实现对止水零部件的安装，因而可以减少施工周期，以保证顶管工程施工工期的正常化。

附图说明

图1为本申请实施例中止水装置中始发井的示意图；

图2为本申请实施例中管节、止水装置以及始发井之间的结构示意图；

图3为本申请实施例中止水装置的爆炸结构示意图，主要示意止水装置的安装；

图4为图2的截面示意图，主要示意止水装置位于始发井中的整体结构；

图5为图4中部分结构的示意图，主要示意止水装置的构造；

图6为本申请始发井法施工顶管始发井洞口止水装置的施工方法的流程图。

图中：100、始发井；200、管节；300、河道；400、顶管管道；01、止水装置；1、钢套筒；11、安装环；12、螺栓；121、外锁紧螺母；122、内锁紧螺母；13、预埋环一；14、预埋环二；2、止水件；21、钢环垫块；2101、沉孔；211、垫环；2111、走线孔；212、凸环；22、止水组件；221、橡胶幕帘；222、钢环夹；23、橡胶气囊；3、加固件；31、立柱；32、斜柱。

具体实施方式

本申请实施例公开了一种沉井法施工顶管始发井洞口止水装置及施工方法，当管节200进行推进时，利用内外两组止水组件22中的橡胶幕帘221可以对管节200和钢套筒1之间进行密封，从而可以阻碍地下水进入筒口中，而长时间的管节200持续不断地顶进，止水组件22中橡胶幕帘221会发生损坏，因此可以将最外侧组的止水组件22进行拆卸，并更换外侧止水组件22中的橡胶幕帘221，且在更换过程中，内侧的止水组件22中橡胶幕帘221依旧可以对管节200进行密封。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施例对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一

参照图1和图2是本申请实施例中一种沉井法施工顶管始发井洞口止水装置，止水装置01包括钢套筒1和止水件2，钢套筒1预埋于始发井100井壁预留洞口的位置处，在始发井100下沉后，始发井100预留洞口的位置处位于河道300的下方，利用盾构机从始发井100中的洞口向河道300下方的另一侧打通，以建设河流下方的顶管管道400，并且在建设过程中，是由多个管节200持续不断地向洞口内顶进以形成顶管管道400，止水件2安装于钢套筒1内，且止水件2位于钢套筒1和管节200之间。

参照图2、图3、图4以及图5，钢套筒1的长度可以与始发井100井壁的厚度一直，钢套筒1两端的端面分别与始发井100两侧的井壁平齐，钢套筒1内壁上固接有安装环11，始发井100中的管节200通过安装环11，此外，安装环11内朝向始发井100临空面的侧壁上垂直固接有若干个螺栓12，若干个螺栓12沿安装环11的一周均匀分布。

继续参照图2、图3、图4以及图5，止水件2包括一个钢环垫块21、两组止水组件22以及一个橡胶气囊23，两组止水组件22分别位于钢环垫块21的两侧。钢环垫块21包括一体成型的垫环211和凸环212，垫环211的轴线与钢套筒1的轴线共线，若干个螺栓12均穿过垫环211，凸环212一体成型于垫环211的内周面上，凸环212与垫环211靠近安装环11一侧的侧面共面。橡胶气囊23粘接于垫环211内周面和凸环212侧壁之间，垫环211上开设有用于橡胶气囊23气管走线的走线孔2111。此外，垫环211朝向述始发井100临空面的侧壁上开设有用于螺栓12穿过的沉孔2101，沉孔2101内设置有与螺栓12螺纹连接的内锁紧螺母122。利用内锁紧螺母122可以对内侧的止水组件22和钢环垫块21进行锁紧，从而可以在当对外侧的止水组件22进行更换时，利用内锁紧螺母122能够保证内侧的止水组件22和钢环垫块21的稳固性，以保证洞口的密封性。

继续参照图3、图4以及图5，止水组件22包括一个橡胶幕帘221和两片钢环夹222，两片钢环夹222分别位于橡胶幕帘221的两侧，橡胶幕帘221的截面呈L字型，L字型的橡胶幕帘221的横向边抵触于管节200的外周面，橡胶幕帘221的竖向边位于两侧钢环夹222之间，若干个螺栓12均穿过橡胶幕帘221和钢环夹222。此外，螺栓12上螺纹连接有外锁紧螺母121，外锁紧螺母121抵紧于始发井100朝向临空面中最外侧的止水组件22中最外侧的钢环夹222上。

参照图5所示，钢套筒1的外周面上固接有预埋环一13和预埋环二14，预埋环一13和预埋环二14均预埋于始发井100的内壁中，利用预埋环一13和预埋环二14可以增加钢套筒1与始发井100之间的牢固度，以减少钢套筒1脱离始发井100的可能性。

参照图5所示，安装环11远离螺栓12一侧的侧壁上固接有若干个加固件3，若干个加固件3沿安装环11的一周均匀分布，加固件3包括垂直固定于安装环11侧壁上的立柱31、倾斜设置且固接于立柱31端部和安装环11侧壁之间的斜柱32，斜柱32设置有若干个并沿立柱31的一周均匀分布，若干个加固件3沿安装环11的一周均匀分布，加固件3用于在钢套筒1下沉之前与将用于密封钢套筒1的密封砖一同砌筑。由于设置了加固件3，不仅仅可以提高安装环11的牢固度，又可以使得在砌筑密封砖时，将密封砖砌筑至加固件3上，从而无需再在钢套筒1内增加钢件来对密封砖进行支撑，减少了成本和空间占用。

综上所述：当管节200推进时，利用内外两组止水组件22中的橡胶幕帘221可以对管节200和钢套筒1之间进行密封，从而可以阻碍地下水进入洞口中，由于在长时间的施工周期中，需要将若干节管节200持续不断地向洞口中进行顶进，长时间的顶进，止水组件22中的橡胶幕帘221会产生磨损，因此，可以将最外侧的外锁紧螺母121拧下，对最外侧的止水组件22中的橡胶幕帘221进行拆卸更换，且在更换过程中，内侧的止水组件22中橡胶幕帘221依旧可以对管节200进行密封，实现了便于更换橡胶幕帘221，并在更换过程中，依旧能够保证对洞口的密封性。

此外，当地下水压突增时，可以对橡胶气囊23进行充气，然后使得橡胶气囊23抵触至管节200的外壁上，从而可以增加管节200和钢套筒1之间的密封性。其次，由于钢套筒1是在始发井100下沉前预埋在始发井100中的，并且止水组件22是后期安装至钢套筒1内的，因此在始发井100下沉后，无需在洞口处浇筑混凝土止水墙来实现对止水零部件的安装，因而可以减少施工周期，以保证顶管工程施工工期的正常化。

实施例二

本申请还提供了一种沉井法施工顶管始发井洞口止水装置的施工方法，该使用方法配合上述止水装置，参照图6所示，该施工方法包括：

S1：预埋钢套筒1。

在具体实施中，钢套筒1预埋至始发井100井壁的预留洞口处，在预埋过程中先在洞口加强筋绑扎，然后洞口模板安装，最后进行洞口混凝土浇筑，此外，钢套筒1外周面上的预埋环一13和预埋环二14也预埋至始发井100井壁中，并与始发井100井壁中的受力钢筋连接。

在具体实施中，钢套筒1在预埋之前由施工工程设计部根据管节200的直径对钢套筒1的直径进行确定，当管节200的外径为3m时，钢套筒1的外径可以为3.6m，且钢套筒1的厚度可以为0.05m，钢套筒1的长度可以与始发井100的井壁厚度一致，此外，预埋环一13和预埋环的外径可以为3.8m，宽度可以为0.06m。

S2：密封砖密封钢套筒1。

在具体实施中，始发井100钢套筒1预埋完成后在，利用密封砖对钢套筒1两端进行封堵，并使得钢套筒1其中一端的密封砖砌筑至加固件3上。利用密封砖，可以保证钢套筒1在下沉前为密封状态，阻碍地下水进入始发井100内。

S3：下沉始发井100。

在具体实施中，将预制后的始发井100进行下沉，并使得钢套筒1位于管节200顶进位置处。

S4：破除钢套筒1内密封砖。

在具体实施中，在始发井100下沉后，将钢套筒1中的密封砖进行破除，对钢套筒1内进行清空，为后面安装止水件2和顶进管节200做准备。

S5：安装止水件2。

在具体实施中，先安装内侧止水组件22，然后安装钢环垫块21和橡胶气囊23，再锁紧内锁紧螺母122，接着安装外侧止水组件22，最后锁紧外锁紧螺母121。其中，止水组件22在安装时，先将内侧钢环夹222插设在螺栓12上，然后将橡胶幕帘221插设在螺栓12上，最后将外侧钢环夹222插设在螺栓12上，并使得橡胶幕帘221远离钢套筒1的一侧边位于钢环夹222的下方并向管节200的顶进方向延伸伸进。

S6：管节200顶进止水，其中，顶进止水过程中包括以下三种情况：

S61，正常工况：管节200依次向钢套筒1内顶进，内外两侧的止水组件22中的橡胶幕帘221用于抵触于管节200的外壁，可以实现两组止水组件22在管节200顶进过程中同时进行密封防水，提高了洞口的密封性。

S62，地下水压突增：当地下水压突增时，施工人员可以在始发井100内向橡胶气囊23充气，并充气至橡胶气囊23抵触至管节200的外壁，从而可以加大对管节200和钢套筒1之间的密封面积，提高了洞口的密封性以应对地下水压的突增。

S63，橡胶幕帘221损坏：由于长时间的管节200持续不断地顶进，橡胶幕帘221会发生磨损，此时可以拧下外锁紧螺母121，将外侧止水组件22取下，对外侧止水组件22中的橡胶幕帘221更换，外侧止水组件22在更换过程中，内侧止水组件22依旧能够保证对洞口的密封性。

以上所述的，仅为本申请实施例较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，根据本申请的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种沉井法施工顶管始发井洞口止水装置，其特征在于，包括钢套筒(1)和止水件(2)，所述钢套筒(1)预埋于始发井(100)井壁预留洞口的位置处，所述钢套筒(1)内壁固接有安装环(11)，所述始发井(100)中的管节(200)通过所述安装环(11)，所述安装环(11)朝向所述始发井(100)临空面的侧壁上垂直固接有若干个沿所述安装环(11)一周均匀分布的螺栓(12)，所述止水件(2)包括位于所述安装环(11)朝向所述始发井(100)临空面的钢环垫块(21)、位于所述钢环垫块(21)两侧的止水组件(22)，若干个所述螺栓(12)均穿过所述钢环垫块(21)，所述止水组件(22)包括橡胶幕帘(221)和抵触于所述橡胶幕帘(221)两侧的钢环夹(222)，若干个所述螺栓(12)均穿过所述橡胶幕帘(221)和所述钢环夹(222)，所述橡胶幕帘(221)抵触于所述管节(200)的外壁上，所述螺栓(12)上螺纹连接有外锁紧螺母(121)，所述外锁紧螺母(121)抵紧于所述始发井(100)朝向临空面中最外侧的所述止水组件(22)中最外侧的所述钢环夹(222)上。

2.如权利要求1所述的一种沉井法施工顶管始发井洞口止水装置，其特征在于，所述钢环垫块(21)包括用于所述螺栓(12)穿过的垫环(211)、一体成型于所述垫环(211)内壁上的凸环(212)，所述凸环(212)与所述垫环(211)朝向所述安装环(11)一侧的侧面共面，且所述凸环(212)的宽度小于所述垫环(211)的宽度，所述垫环(211)内壁和所述凸环(212)侧壁之间粘接有橡胶气囊(23)，所述垫环(211)上开设有用于所述橡胶气囊(23)气管走线的走线孔(2111)。

3.如权利要求1所述的一种沉井法施工顶管始发井洞口止水装置，其特征在于，所述钢环垫块(21)朝向所述始发井(100)临空面的侧壁上开设有用于所述螺栓(12)穿过的沉孔(2101)，所述沉孔(2101)内设置有与所述螺栓(12)螺纹连接的内锁紧螺母(122)。

4.如权利要求1所述的一种沉井法施工顶管始发井洞口止水装置，其特征在于，所述钢套筒(1)的外壁上固接有预埋环一(13)和预埋环二(14)，所述预埋环一(13)和预埋环二(14)均预埋于所述始发井(100)的井壁中。

5.如权利要求1所述的一种沉井法施工顶管始发井洞口止水装置，其特征在于，所述安装环(11)远离所述螺栓(12)一侧的侧壁上固接有若干个加固件(3)，所述加固件(3)包括垂直固定于所述安装环(11)侧壁上的立柱(31)、倾斜设置且固接于所述立柱(31)端部和所述安装环(11)侧壁之间的斜柱(32)，所述斜柱(32)设置有若干个并沿所述立柱(31)的一周均匀分布，若干个所述加固件(3)沿所述安装环(11)的一周均匀分布，所述加固件(3)用于在所述钢套筒(1)下沉之前与将用于密封所述钢套筒(1)的密封砖一同砌筑。

6.如权利要求1所述的一种沉井法施工顶管始发井洞口止水装置，其特征在于，所述橡胶幕帘(221)远离所述钢套筒(1)的一侧边位于所述钢环夹(222)的下方并向所述管节(200)的顶进方向延伸伸进。

7.一种沉井法施工顶管始发井洞口止水装置的施工方法，其特征在于，采用如权利要求1-6的止水装置，所述施工方法包括：

S1，预埋钢套筒(1)：在始发井(100)预制时，将钢套筒(1)预埋至始发井(100)井壁的预留洞口处，并将钢套筒(1)外周面上的预埋环一(13)和预埋环二(14)预埋至始发井(100)井壁中，并与始发井(100)井壁中的受力钢筋连接；

S2，密封砖密封钢套筒(1)：始发井(100)钢套筒(1)预埋完成后，利用密封砖对钢套筒(1)进行封堵，并使得钢套筒(1)朝向始发井(100)临空面一端的密封砖砌筑至加固件(3)上；

S3，下沉始发井(100)：将预制后的始发井(100)进行下沉，并使得钢套筒(1)位于管节(200)顶进位置处；

S4，破除钢套筒(1)内密封砖：在始发井(100)下沉后，将钢套筒(1)中的密封砖破除；

S5，安装止水件(2)：先安装内侧止水组件(22)，然后安装钢环垫块(21)和橡胶气囊(23)，再锁紧内锁紧螺母(122)，接着安装外侧止水组件(22)，最后锁紧外锁紧螺母(121)；

S6，管节(200)顶进止水，包括以下三种情况：

S61，正常工况：管节(200)依次向钢套筒(1)内顶进，内外两侧的止水组件(22)中的橡胶幕帘(221)用于抵触于管节(200)的外壁；

S62，地下水压突增：向橡胶气囊(23)充气，并充气至橡胶气囊(23)抵触至管节(200)的外壁；

S63，橡胶幕帘(221)损坏：拧下外锁紧螺母(121)，将外侧止水组件(22)取下，对外侧止水组件(22)中的橡胶幕帘(221)更换。

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