CN116397877A - 超深节段式压沉大直径工作井模板体系及施工方法 - Google Patents

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CN116397877A CN202310379238.9A CN202310379238A CN116397877A CN 116397877 A CN116397877 A CN 116397877A CN 202310379238 A CN202310379238 A CN 202310379238A CN 116397877 A CN116397877 A CN 116397877A
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蒋礼兵
孙焕斌
甄亮
王新泉
李瑞峰
万志安
陈德军
梅君
王剑锋
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Shanghai Civil Engineering Co Ltd of CREC
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ZHENJIANG WATER SUPPLY AND DRAINAGE MANAGEMENT DIVISION
Shanghai Civil Engineering Co Ltd of CREC
Shanghai Tunnel Engineering Co Ltd
Hangzhou City University
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Abstract

本发明涉及一种超深节段式压沉大直径工作井模板体系及施工方法，包括可调式弧形模板、预埋铁件焊接钢牛腿悬挑式操作平台、外侧落地扣件式脚手架和内侧吊挂安全防护平台。本发明的有益效果是：采用可调式弧形模板，通过起弧背楞和螺杆，实现模板起弧快速施工；沉井节段内侧采用预埋铁件焊接钢牛腿悬挑式操作平台，竖杆定位筒和固定钢条实现悬挑操作平台的快速安装；沉井节段外侧采用带有竖杆限位槽的弧形钢板，提高外侧脚手架的施工效率；沉井节段外侧安装有起重机构，通过行走机构和定型化支架实现内侧安全防护平台的吊挂，保证施工人员的安全性并提升施工效率。

Description

超深节段式压沉大直径工作井模板体系及施工方法
技术领域
本发明属于地下建筑领域，尤其涉及一种超深节段式压沉大直径工作井模板体系及施工方法。
背景技术
伴随着城市规模的扩大，给排水系统规模升级，各类市政关系在地面以下纵横层叠，面对越来越多的地面和地下构筑物，管道埋深越来越大，开挖埋设成本增大，顶管施工应运而生。顶管施工技术是在事先开挖好的工作进内，采用主顶油缸、纠偏油缸和中继器等参与顶进环节的设备产生的顶推力，克服管节与周围土体的摩擦力，把管道顶进土体的一种施工方法。
随着顶进设备和埋深的增大，为其提供反力支撑的工作井的空间尺寸也逐渐增大，而对于如此大尺寸沉井施工，其施工难度和施工进度往往较难保证。特别是在弧形模板安装、井内操作平台搭设、井外脚手架安装、井内人员施工方面存在诸多困难。
因此，对于超深节段式压沉大直径工作井施工中存在的问题，亟需一个既能提高工作井施工效率和施工质量，又能保证施工人员安全的成套施工方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种超深节段式压沉大直径工作井模板体系及施工方法。
这种超深节段式压沉大直径工作井模板体系，包括可调式弧形模板、预埋铁件焊接钢牛腿悬挑式操作平台、外侧落地扣件式脚手架和内侧吊挂安全防护平台；
可调式弧形模板包括内侧模板起弧体系和外侧模板起弧体系，内侧模板起弧体系和外侧模板起弧体系均包括竖向背楞、木模板和长螺杆，竖向背楞间焊接有钢板，长螺杆穿过钢板顶撑或拉伸木模板；
预埋铁件焊接钢牛腿悬挑式操作平台包括槽钢，槽钢通过沉井预埋件设于首节段沉井内，槽钢上通过竖杆定位筒固定设有内脚手架；
外侧落地扣件式脚手架包括外脚手架和弧形钢板，弧形钢板相互拼接围绕于沉井外侧，弧形钢板上通过竖杆限位槽搭设有外脚手架；
内侧吊挂安全防护平台包括操作平台和起重机构，起重机构设于沉井外侧，包括滑轨和行走机构；行走机构沿滑轨移动，行走机构下方通过钢丝绳将操作平台吊挂在沉井内侧。
作为优选：所述外侧模板起弧体系包括竖向背楞、横向背楞和木模板，两道相邻的竖向背楞间焊接有钢板，钢板上设置有一组预开螺孔，竖向背楞间设置有长螺杆，长螺杆通过螺母拉紧，木模板通过短螺杆和螺母拼接固定；所述内侧模板起弧体系包括竖向背楞、木模板和内侧模板起弧背楞，两相邻竖向背楞间焊接有钢板，钢板上水平面上设置有三组预开螺孔，长螺杆贯穿钢板，长螺杆底部通过内侧模板起弧背楞顶撑木模板。
作为优选：预埋铁件焊接钢牛腿悬挑式操作平台包括沉井预埋件、槽钢和斜撑，沉井预埋件设于首节段沉井内，所述槽钢上设置有管夹、固定钢条和竖杆定位筒，竖杆定位筒上插有内脚手架的竖杆，竖杆定位筒通过螺栓和管夹锁固；固定钢条上设置有用于螺栓锁固的管夹孔口和管夹掏槽。
作为优选：首节段沉井外侧土体表面设有混凝土底板，外侧落地扣件式脚手架包括外脚手架和弧形钢板，弧形钢板设于模板外侧，弧形钢板上设置有竖杆限位槽，竖杆限位槽四周焊接有角撑，外脚手架的竖杆插入竖杆限位槽通过穿杠螺栓和对接扣件固定；弧形钢板上设置有固定螺孔，相邻弧形钢板之间通过大号螺杆和螺母拼接成整体。
作为优选：内侧吊挂安全防护平台包括操作平台和起重机构，起重机构包括板式基础、控制主机、内撑支架、起重臂、配重块、滑轨、回转支承、回转机构和行走机构；所述行走机构下方设置有定型化支架，定型化支架下方通过钢丝绳将操作平台吊挂在沉井内侧；内侧吊挂安全防护平台的行走机构包括滑轮组成，行走机构通过上下两组滑轮沿滑轨移动；行走机构上设置有电机。
这种超深节段式压沉大直径工作井模板体系的施工方法，包括以下步骤：
步骤一、搭设脚手架，绑扎首节段沉井钢筋，设置沉井预埋件，安装可调式弧形模板体系并进行沉井内侧和外侧的木模板的起弧；浇筑首节段沉井后拆除可调式模板体系；
步骤二、将首节段沉井下沉至预定位置，挖除坑内土体，通过起重机构吊挂操作平台，在沉井预埋件处搭设预埋铁件焊接钢牛腿悬挑式操作平台，安装内脚手架；
步骤三、在首节段沉井外侧拼接弧形钢板形成沉井外侧的整体环形钢板；
步骤四、在沉井外侧的整体环形钢板上方，分层安装外脚手架；在内脚手架和外脚手架顶部之间安装内外脚手架连接钢管；
步骤五、安装并拼接标准节段沉井预制管片，形成完整的标准节段沉井；
步骤六、重复步骤二和步骤五，将已施工的沉井下沉并施工新的标准节段沉井，循环往复直至完成沉井施工。
作为优选，步骤二中：在沉井预埋件处焊接斜撑和槽钢，将竖杆插入竖向定位筒，拧紧固定钢条上的螺栓，搭设预埋铁件焊接钢牛腿悬挑式操作平台，再在预埋铁件焊接钢牛腿悬挑式操作平台上安装内脚手架。
作为优选，步骤三中：在首节段沉井外侧的混凝土底板上安装弧形钢板，当两块相邻的弧形钢板分别为第一弧形模板和第二弧形钢板，第一弧形模板和第二弧形钢板通过大号螺杆和大号螺母进行拼接，形成沉井外侧的整体环形钢板；大号螺杆预埋于混凝土底板。
作为优选，步骤四中：先将竖杆插入至竖杆限位槽中，随后锁固穿杠螺栓，安装对接扣件，使得竖杆固定在弧形钢板上，随后继续安装外脚手架；外脚手架包括第一层脚手架和第二层脚手架，沉井外的底面上设有地面预埋件；第一层脚手架采用斜撑钢管连接在首节段沉井的沉井预埋件上，第二层脚手架通过斜撑钢管连接在地面预埋件上；在内脚手架和外脚手架顶部之间安装内外脚手架连接钢管。
本发明的有益效果是：
1)通过可调式弧形模板施工技术可以有效提高沉井内外侧木模板安装和起弧施工的速度，同时能够保证工作井模板整体线型的流畅性，有效提高施工质量和施工效率。
2)预埋铁件焊接钢牛腿悬挑式操作平台技术通过带有固定钢条和竖杆定位筒的槽钢与斜撑焊接在沉井预埋件上，有效提高了悬挑操作平台和内脚手架施工的效率，并且保证了内脚手架整体的稳固性。
3)外侧落地扣件式脚手架安装技术采用带有竖杆限位槽的弧形钢板拼接形成整体式的环形钢板，有效提高了现场脚手架的安装效率，并通过内外脚手架连接钢管，将内外脚手架连接成整体，提高了内外脚手架的稳定性。
4)内侧吊挂安全防护平台技术，在井外设置起重机构，通过定型化支架吊挂操作平台，可实现施工人员在井内安全施工，提高施工效率，保证施工人员的安全。
5)本施工方法既能提高超深节段式压沉大直径工作井的施工效率和施工质量，又能保证施工人员安全，具有较好的经济社会效益，可进一步推广应用。
附图说明
图1外侧可调式弧形模板立面图；
图2内侧可调式弧形模板立面图
图3外侧可调式弧形模板体系结构示意图；
图4内侧可调式弧形模板体系结构示意图；
图5外侧可调式弧形模板起弧效果图；
图6内侧可调式弧形模板起弧效果图；
图7预埋铁件焊接钢牛腿悬挑式操作平台结构示意图；
图8竖杆槽钢连接处结构示意图；
图9固定钢条结构示意图；
图10弧形钢板结构示意图；
图11弧形钢板拼接结构示意图；
图12竖杆与弧形钢板连接结构示意图；
图13内侧吊挂安全防护平台结构示意图；
图14行走结构的结构示意图。
附图标记说明：1竖向背楞，2横向背楞，3钢板，4长螺杆，5螺母，6短螺杆，7木模板，8预开螺孔，9外侧模板起弧背楞，10内侧模板起弧背楞，11外脚手架，12斜撑钢管，13地面预埋件，14沉井预埋件，15首节段沉井，16内脚手架，17标准节段沉井，18斜撑，19槽钢，20内外脚手架连接钢管，21竖杆，22管夹，23螺栓，24固定钢条，25竖杆定位筒，26管夹孔口，28管夹掏槽，29弧形钢板，30固定螺孔，31竖杆限位槽，32第一弧形钢板，33第二弧形钢板，34大号螺母，35大号螺杆，36混凝土底板，37对接扣件，38穿杠螺栓，39角撑，40板式基础，41控制主机，42内支撑架，43起重臂，44配重块，45滑轨，46回转支承，47回转机构，48行走机构，49定型化支架，50钢丝绳，51操作平台，52电机，53滑轮，54定滑轮，55滑轨连接杆。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
实施例一
作为一种实施例，如图1至图14所示，这种超深节段式压沉大直径工作井模板体系，包括可调式弧形模板、预埋铁件焊接钢牛腿悬挑式操作平台、外侧落地扣件式脚手架和内侧吊挂安全防护平台；
如图1至图6所示，可调式弧形模板包括内侧模板起弧体系和外侧模板起弧体系，所述外侧模板起弧体系包括竖向背楞1、横向背楞2和木模板7，两道相邻的竖向背楞1间焊接有钢板3，钢板3上设置有一组预开螺孔8，竖向背楞1间设置有长螺杆4，长螺杆4通过螺母5拉紧，木模板7通过短螺杆6和螺母5拼接固定；所述内侧模板起弧体系包括竖向背楞1、木模板7和内侧模板起弧背楞10，两相邻竖向背楞1间焊接有钢板3，钢板3上水平面上设置有三组预开螺孔8，长螺杆4可直接拧入钢板3，长螺杆4底部通过内侧模板起弧背楞10顶撑木模板7起弧。
如图7至图9所示，预埋铁件焊接钢牛腿悬挑式操作平台包括沉井预埋件14、槽钢19和斜撑18，沉井预埋件14设于首节段沉井15内，所述槽钢19上设置有管夹22、固定钢条24和竖杆定位筒25，竖杆定位筒25上插有内脚手架16的竖杆21，竖杆定位筒25通过螺栓23和管夹22锁固；固定钢条24上设置有用于螺栓23锁固的管夹孔口26和管夹掏槽27。槽钢19通过沉井预埋件14设于首节段沉井15内，槽钢19上通过竖杆定位筒25固定设有内脚手架16。
如图7、图10至图12所示，首节段沉井15外侧土体表面设有混凝土底板36，外侧落地扣件式脚手架包括外脚手架11和弧形钢板29，弧形钢板29设于模板外侧，弧形钢板29上设置有竖杆限位槽31，竖杆限位槽31四周焊接有角撑39，外脚手架11的竖杆21插入竖杆限位槽31，并通过穿杠螺栓38和对接扣件37固定；弧形钢板29上设置有固定螺孔30，相邻弧形钢板29之间通过大号螺杆35和螺母34拼接成整体，围绕于沉井外侧。
如图13和图14所示，内侧吊挂安全防护平台包括操作平台51和起重机构，起重机构包括板式基础40、控制主机41、内撑支架42、起重臂43、配重块44、滑轨45、回转支承46、回转机构47和行走机构48；所述行走机构48下方设置有定型化支架49，定型化支架49下方通过钢丝绳50将操作平台51吊挂在沉井内侧；内侧吊挂安全防护平台的行走机构48包括滑轮53组成，行走机构48通过上下两组滑轮53沿滑轨45移动；行走机构48上设置有电机52。
实施例二
作为另一种实施例，实施例一中的超深节段式压沉大直径工作井模板体系的施工方法，包括以下步骤：
步骤一、平整场地，进行相应的地基处理，开挖截水沟、集水井，随后开挖基坑，施工垫层。
搭设脚手架，绑扎首节段沉井15钢筋，设置沉井预埋件14，安装可调式弧形模板体系。内侧模板体系通过拧进长螺杆4实现木模板7的起弧；起弧时，将长螺杆4拧进至预定位置即可。外侧模板体系起弧通过拧紧螺母5实现木模板的起弧，同样拧进预定长度即可。
浇筑首节段沉井混凝土，混凝土达到强度后拆除可调式模板体系。
步骤二、首节段沉井施工完成后，通过沉井周边的加压装置，将首节段沉井15下沉至预定位置，挖除坑内土体，安装内侧吊挂安全防护平台。在板式基础40上安装起重机构，吊挂操作平台51进行井内施工；在沉井预埋件14处焊接斜撑18和槽钢19，将竖杆21插入竖向定位筒25，拧紧固定钢条24上的螺栓23，搭设预埋铁件焊接钢牛腿悬挑式操作平台，安装内脚手架16。
步骤三、首节段沉井外侧混凝土底板36上预定位置安装弧形钢板29，第一弧形模板32和第二弧形钢板33通过预埋的大号螺杆35和大号螺母34进行拼接，形成沉井外侧的整体环形钢板。
步骤四、安装外侧落地扣件式脚手架。先将竖杆21插入至竖杆限位槽31中，随后锁固穿杠螺栓38，安装对接扣件，使得竖杆21牢牢固定在弧形钢板29上，随后继续安装外脚手架11；外脚手架11包括第一层脚手架和第二层脚手架，沉井外的底面上设有地面预埋件13；第一层脚手架采用斜撑钢管12连接在首节段沉井的沉井预埋件14上，第二层脚手架通过斜撑钢管12连接在地面预埋件13上；内脚手架16和外脚手架11安装完成后，在内脚手架16和外脚手架11顶部之间安装内外脚手架连接钢管20，使得内脚手架16和外脚手架11形成整体。
步骤五、随后安装标准节段沉井17预制管片，拼接标准节段沉井17预制管片，形成完整的标准节段沉井17。
步骤六、重复步骤二和步骤五，将已施工的沉井下沉并施工新的标准节段沉井17，循环往复直至完成沉井施工。
实施例三
作为另一种实施例，实施例二中的步骤五和步骤六，在制作标准节段沉井17时，也使用可调式弧形模板体系进行起弧支模并现浇，具体步骤为，首先绑扎沉井标准节段17钢筋，预埋沉井预埋件14，安装可调式弧形模板体系，拧进螺母5和螺杆长螺杆4进行起弧，随后浇筑混凝土，养生。
待混凝土达一定强度后，拆除可调式弧形模板体系，压沉井壁，继续进行下一环沉井标准节段17施工；循环往复，完成工作井施工。

Claims (9)

1.一种超深节段式压沉大直径工作井模板体系，其特征在于：包括可调式弧形模板、预埋铁件焊接钢牛腿悬挑式操作平台、外侧落地扣件式脚手架和内侧吊挂安全防护平台；
可调式弧形模板包括内侧模板起弧体系和外侧模板起弧体系，内侧模板起弧体系和外侧模板起弧体系均包括竖向背楞(1)、木模板(7)和长螺杆(4)，竖向背楞(1)间焊接有钢板(3)，长螺杆(4)穿过钢板(3)顶撑或拉伸木模板(7)；
预埋铁件焊接钢牛腿悬挑式操作平台包括槽钢(19)，槽钢(19)通过沉井预埋件(14)设于首节段沉井(15)内，槽钢(19)上通过竖杆定位筒(25)固定设有内脚手架(16)；
外侧落地扣件式脚手架包括外脚手架(11)和弧形钢板(29)，弧形钢板(29)相互拼接围绕于沉井外侧，弧形钢板(29)上通过竖杆限位槽(31)搭设有外脚手架(11)；
内侧吊挂安全防护平台包括操作平台(51)和起重机构，起重机构设于沉井外侧，包括滑轨(45)和行走机构(48)；行走机构(48)沿滑轨(45)移动，行走机构(48)下方通过钢丝绳(50)将操作平台(51)吊挂在沉井内侧。
2.根据权利要求1所述的超深节段式压沉大直径工作井模板体系，其特征在于：所述外侧模板起弧体系包括竖向背楞(1)、横向背楞(2)和木模板(7)，两道相邻的竖向背楞(1)间焊接有钢板(3)，钢板(3)上设置有一组预开螺孔(8)，竖向背楞(1)间设置有长螺杆(4)，长螺杆(4)通过螺母(5)拉紧，木模板(7)通过短螺杆(6)和螺母(5)拼接固定；所述内侧模板起弧体系包括竖向背楞(1)、木模板(7)和内侧模板起弧背楞(10)，两相邻竖向背楞(1)间焊接有钢板(3)，钢板(3)上水平面上设置有三组预开螺孔(8)，长螺杆(4)贯穿钢板(3)，长螺杆(4)底部通过内侧模板起弧背楞(10)顶撑木模板(7)。
3.根据权利要求1所述的超深节段式压沉大直径工作井模板体系，其特征在于：预埋铁件焊接钢牛腿悬挑式操作平台包括沉井预埋件(14)、槽钢(19)和斜撑(18)，沉井预埋件(14)设于首节段沉井(15)内，所述槽钢(19)上设置有管夹(22)、固定钢条(24)和竖杆定位筒(25)，竖杆定位筒(25)上插有内脚手架(16)的竖杆(21)，竖杆定位筒(25)通过螺栓(23)和管夹(22)锁固；固定钢条(24)上设置有用于螺栓(23)锁固的管夹孔口(26)和管夹掏槽(27)。
4.根据权利要求1所述的超深节段式压沉大直径工作井模板体系，其特征在于：首节段沉井(15)外侧土体表面设有混凝土底板(36)，外侧落地扣件式脚手架包括外脚手架(11)和弧形钢板(29)，弧形钢板(29)设于模板外侧，弧形钢板(29)上设置有竖杆限位槽(31)，竖杆限位槽(31)四周焊接有角撑(39)，外脚手架(11)的竖杆(21)插入竖杆限位槽(31)通过穿杠螺栓(38)和对接扣件(37)固定；弧形钢板(29)上设置有固定螺孔(30)，相邻弧形钢板(29)之间通过大号螺杆(35)和螺母(34)拼接成整体。
5.根据权利要求1所述的超深节段式压沉大直径工作井模板体系，其特征在于：内侧吊挂安全防护平台包括操作平台(51)和起重机构，起重机构包括板式基础(40)、控制主机(41)、内撑支架(42)、起重臂(43)、配重块(44)、滑轨(45)、回转支承(46)、回转机构(47)和行走机构(48)；所述行走机构(48)下方设置有定型化支架(49)，定型化支架(49)下方通过钢丝绳(50)将操作平台(51)吊挂在沉井内侧；内侧吊挂安全防护平台的行走机构(48)包括滑轮(53)组成，行走机构(48)通过上下两组滑轮(53)沿滑轨(45)移动；行走机构(48)上设置有电机(52)。
6.如权利要求1至5中任一所述的超深节段式压沉大直径工作井模板体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、搭设脚手架，绑扎首节段沉井(15)钢筋，设置沉井预埋件(14)，安装可调式弧形模板体系并进行沉井内侧和外侧的木模板(7)的起弧；浇筑首节段沉井(15)后拆除可调式模板体系；
步骤二、将首节段沉井(15)下沉至预定位置，挖除坑内土体，通过起重机构吊挂操作平台(51)，在沉井预埋件(14)处搭设预埋铁件焊接钢牛腿悬挑式操作平台，安装内脚手架(16)；
步骤三、在首节段沉井(15)外侧拼接弧形钢板(29)形成沉井外侧的整体环形钢板；
步骤四、在沉井外侧的整体环形钢板上方，分层安装外脚手架(11)；在内脚手架(16)和外脚手架(11)顶部之间安装内外脚手架连接钢管(20)；
步骤五、安装并拼接标准节段沉井(17)预制管片，形成完整的标准节段沉井(17)；
步骤六、重复步骤二和步骤五，将已施工的沉井下沉并施工新的标准节段沉井(17)，循环往复直至完成沉井施工。
7.根据权利要求6所述的超深节段式压沉大直径工作井模板体系的施工方法，其特征在于，步骤二中：在沉井预埋件(14)处焊接斜撑(18)和槽钢(19)，将竖杆(21)插入竖向定位筒(25)，拧紧固定钢条(24)上的螺栓(23)，搭设预埋铁件焊接钢牛腿悬挑式操作平台，再在预埋铁件焊接钢牛腿悬挑式操作平台上安装内脚手架(16)。
8.根据权利要求6所述的超深节段式压沉大直径工作井模板体系的施工方法，其特征在于，步骤三中：在首节段沉井(15)外侧的混凝土底板(36)上安装弧形钢板(29)，当两块相邻的弧形钢板(29)分别为第一弧形模板(32)和第二弧形钢板(33)，第一弧形模板(32)和第二弧形钢板(33)通过大号螺杆(35)和大号螺母(34)进行拼接，形成沉井外侧的整体环形钢板；大号螺杆(35)预埋于混凝土底板(36)。
9.根据权利要求6所述的超深节段式压沉大直径工作井模板体系的施工方法，其特征在于，步骤四中：先将竖杆(21)插入至竖杆限位槽(31)中，随后锁固穿杠螺栓(38)，安装对接扣件(37)，使得竖杆(21)固定在弧形钢板(29)上，随后继续安装外脚手架(11)；外脚手架(11)包括第一层脚手架和第二层脚手架，沉井外的底面上设有地面预埋件(13)；第一层脚手架采用斜撑钢管(12)连接在首节段沉井的沉井预埋件(14)上，第二层脚手架通过斜撑钢管(12)连接在地面预埋件(13)上；在内脚手架(16)和外脚手架(11)顶部之间安装内外脚手架连接钢管(20)。
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