CN116538348A - 一种引水工程顶管内穿钢管及自密实混凝土浇筑施工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及混凝土浇筑施工技术领域，尤其是涉及一种引水工程顶管内穿钢管及自密实混凝土浇筑施工方法，其包括S1、施工准备工作；S2、铺设通信硅芯管；S3、顶管内穿设钢管；S4、垂直输送混凝土管路布置；S5、钢管洞内泵管布置；S6、堵头模板设置；S7、浇筑自密实混凝土：通过第一浇筑孔进行浇筑，待第二浇筑孔溢出混凝土时，关闭第一浇筑孔的闸板，将泵管连接到第二浇筑孔继续浇筑，以此类推直到第N浇筑孔，观察孔溢出混凝土后，停止泵送，封闭观察孔，关闭第N浇筑孔的闸板，拆除泵管；S8、自密实混凝土终凝后，拆除闸板，封堵浇筑孔；S9、回填灌浆施工。本申请具有提高顶管内穿钢管与钢筋混凝土管内壁之间自密实混凝土的浇筑质量的效果。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土浇筑施工技术的领域，尤其是涉及一种引水工程顶管内穿钢管及自密实混凝土浇筑施工方法。
背景技术
引水工程是用于控制、利用和保护自然界的地表水、地下水、环境而修建的各项建设工程的总称，其可实现水源调配、防洪、供水、发电、农业灌溉等多种目标服务，以满足人民生活和生产对水资源的需要。
相关技术中记载的引水工程中最重要的是管线铺设，现在的管线铺设中，最常用的是顶管施工。顶管施工的优点在于不影响周围环境或者影响较小，施工场地小。
顶管施工是一种非开挖施工方法，能够不开挖或者少开挖而实现管道埋设，它通过在工作井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和方向顶入土中，并将土方运走。顶管施工时，顶管通过顶管机顶进，因此每个顶管的长度有限，一般为四米到六米，每个顶管之间通过橡胶密封圈连接，这导致顶管之间的密闭性较差，因此常常在顶管内另行安装钢管作为过流通道，钢管和顶管之间浇筑自密实混凝土封堵。但是，钢管外壁与顶管之间的空间狭小，而且浇筑距离较长，这导致自密实混凝土的浇筑较为困难，自密实混凝土的浇筑质量难以得到保证。
发明内容
为了提高顶管内穿钢管与钢筋混凝土管内壁之间自密实混凝土的浇筑质量，本申请提供一种引水工程顶管内穿钢管及自密实混凝土浇筑施工方法。
本申请提供的一种引水工程顶管内穿钢管及自密实混凝土浇筑施工方法采用如下的技术方案：
一种引水工程顶管内穿钢管及自密实混凝土浇筑施工方法，包括以下步骤：
S1、施工准备工作：根据施工方案，施工竖井和阀井，在竖井底部安装顶管机并完成顶管铺设；
S2、铺设通信硅芯管：通信硅芯管通过固定件安装在顶管内壁上；
S3、顶管内穿设钢管：顶管内穿钢管排管方式以先排曲线段，再排直线段，直线段与竖井段统筹排布的方法进行，各钢管上加工浇筑孔和回填灌浆孔，在浇筑孔内安装闸板；
S4、垂直输送混凝土管路布置：在竖井顶部设置料槽，料槽通过输送钢管与设置在竖井底部的地泵连接；
S5、钢管洞内泵管布置：钢管洞内泵管与地泵出口连接，沿已铺设钢管底部通长布置；
S6、堵头模板设置；
S7、浇筑自密实混凝土：自密实混凝土通过第一浇筑孔进入管道环空层，通过预留的观察孔观察自密实混凝土浇筑高度情况，观察到第二浇筑孔溢浆时，关闭第一浇筑孔的闸板，拆除泵管并连接到第二浇筑孔，继续浇筑，以此类推直到第N浇筑孔，在观察孔溢出自密实混凝土后，停止自密实混凝土泵送，封闭观察孔，关闭第N浇筑孔的闸板，拆除泵管；
S8、待自密实混凝土终凝后，拆除闸板，封堵各浇筑孔；
S9、回填灌浆施工。
通过采用上述技术方案，施工时，完成准备工作后，铺设通信硅芯管并完成钢管的穿设，然后布设垂直输送混凝土管路和钢管洞内泵管，再然后设置堵头模板，完成上述作业后便可以浇筑自密实混凝土。自密实混凝土通过第一浇筑孔进入管道环空层，通过预留的观察孔观察自密实混凝土浇筑高度情况，观察到第二浇筑孔溢浆时，关闭第一浇筑孔的闸板，拆除泵管并连接到第二浇筑孔，继续浇筑，以此类推直到第N浇筑孔，在观察孔溢出自密实混凝土后，停止自密实混凝土泵送，封闭观察孔，关闭第N浇筑孔的闸板，拆除泵管，完成自密实混凝土浇筑，待自密实混凝土终凝后，拆除闸板，封堵各浇筑孔，回填灌浆施工。这样，自密实混凝土采用全断面一次成型的方式，便提高了顶管内穿钢管与钢筋混凝土管内壁之间自密实混凝土的浇筑质量
可选的，在S2步骤中，通信硅芯管铺设好后，需要对通信硅芯管进行贯通试验及气密性测试。
通过采用上述技术方案，保证硅芯管在实现贯通的前提下，具有良好的密封性，以满足施工要求。
可选的，在S3步骤中，顶管内穿设钢管包括以下步骤：
S31、钢管竖井内运输；
S32、钢管在顶管内铺设；
S33、钢管固定；
S34、钢管抗浮处理；
S35、钢管焊接。
通过采用上述技术方案，钢管实现转移、铺设、固定和连接，从而保证顶管内穿钢管的稳定性和密封性。
可选的，在S3步骤中，在各浇筑孔内和回填灌浆孔内插入PVC管，在泵管接入到浇筑孔内前，将PVC管拔除。
通过采用上述技术方案，在各浇筑孔内和回填灌浆孔内插入PVC管，可以保证排气通畅。
可选的，在S4步骤中，所述输送钢管在竖井侧壁居中位置增加2个90°弯头进行缓冲，所述输送钢管在竖井底部地泵顶高程位置处再增加一个90°弯头连接至地泵的料槽。
通过采用上述技术方案，设置的多个90°弯头可以起到缓冲作用，这样可以全程采用重力自流方式垂直输送自密实混凝土。
可选的，在S5中步骤中，泵管在钢管内布置前，在钢管底部120°范围满铺一层厚聚乙烯闭孔泡沫板，泵管在布置过程中，在每个泵管接头下设置方木或沙袋。
通过采用上述技术方案，防止泵管及浇筑过程中遗撒的混凝土对钢管造成损伤污染，在每个泵管接头下设置方木或沙袋可以起到保护和固定的目的。
可选的，在S6步骤中，堵头模板设置包括顶管管道内堵头模板设置和顶管管口端头模板设置。
通过采用上述技术方案，通过设置顶管管口端头模板，可以实现管道两端的封堵，同时堵头模板可以起到加固的作用。
可选的，在S7步骤中，自密实混凝土浇筑前，先对钢管内的各浇筑孔通畅情况进行检查，保证全部浇筑孔均为开启状态，在浇筑过程中随浇筑过程逐一按浇筑顺序进行关闭。
通过采用上述技术方案，自密实混凝土浇筑前，先对钢管内混凝土浇筑孔通畅情况进行检查，确保通畅后，方可进行混凝土浇筑，降低意外发生的可能性。
可选的，在S7步骤中，自密实混凝土浇筑前，泵管连通至第一浇筑孔，先浇筑3～4m³的同强度配比的砂浆，对泵管进行润滑。
通过采用上述技术方案，利用砂浆可以对泵管进行润滑，以利于后续自密实混凝土流动。
可选的，在S8步骤中，封堵浇筑孔包括以下步骤：
S81、清孔：由人工清除顶管内混凝土及杂物；
S82、刷环氧树脂；
S83、焊接前试焊；
S84、封堵：用管箍和丝堵进行封堵；
S85、防腐涂装。
通过采用上述技术方案，对浇筑孔这样处理，可以提高浇筑孔的密封性，降低发生渗漏的可能性。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
本申请中自密实混凝土采用全断面一次成型法，从一端向另一端连续一次浇筑成型。施工过程为：先浇筑同强度配比的砂浆，对泵管进行润滑，自密实混凝土通过第一浇筑孔进入管道环空层，自上而下沿钢管管壁流入仓段内，直至第二浇筑孔溢浆，关闭第一浇筑孔的闸板，拆除泵管并连接到第二浇筑孔，连接前拆除第二浇筑孔内PVC管，之后继续浇筑，按照上述浇筑方法，直到最后一个浇筑孔，及时停止自密实混凝土泵送，关闭最后一个浇筑孔的闸板，拆除泵管，待混凝土凝固后拆除泵管闸板，最后封堵各浇筑孔。这样，自密实混凝土采用全断面一次成型的方式，提高了顶管内穿钢管与钢筋混凝土管内壁之间自密实混凝土的浇筑质量。
附图说明
图1是本申请中的引水工程顶管内穿钢管及自密实混凝土浇筑施工方法的流程图；
图2是本申请中的顶管内穿设钢管的流程图；
图3是本申请中的封堵浇筑孔的流程图。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本申请做进一步详细说明。
本申请实施例公开一种引水工程顶管内穿钢管及自密实混凝土浇筑施工方法，参照图1，图2和图3，引水工程顶管内穿钢管及自密实混凝土浇筑施工方法包括以下步骤：
S1、施工准备工作；
根据施工方案，施工竖井和用于排水和排气的阀井，在竖井底部安装顶管机并完成顶管铺设。竖井可以为矩形竖井，也可以为圆形竖井，本实施例中，对竖井形状和数量均不做限定，根据实际施工情况而设定。需要指出的是，竖井采用倒挂井壁法施工，竖井周边设有止水旋喷桩，竖井设有中隔墙及钢支撑，以起到加固的作用。
S2、铺设通信硅芯管；
根据硅芯管外直径采用专用管卡固定，管卡间距不宜大于1.5m，为确保硅芯管布置的平顺度，施做前在顶管上测放出控制线。固定时采用手持电钻在顶管上成孔，然后通过胀塞和螺丝固定。
硅芯管的施工可采用“人工抬放法”、“固定拖车法”和“移动拖车法”等方式，具体的施工方式，可以结合实际的施工现场进行决定，本实施例中，不再做具体说明。
需要指出的是，硅芯管在顶管段两侧向外敷设至人井段时应做好保护，顶管两端内侧至外侧人井之间敷设保护钢管，对硅芯管起到保护作用。
硅芯管敷设好后，进行硅芯管贯通试验及气密性测试。具体的，硅芯管贯通试验包括以下步骤：第一步、检查空压机；第二步、检查连接管；第三步、启动空压机；第四步、选择试通塞子；第五步、连接气路；第六步、加压试通。当硅芯管贯通试验合格后，还要进行保气试验，即将管道一端密封，在另一端对管道进行充气加压，检查是否渗漏。这样保证硅芯管的密封性。
S3、顶管内穿设钢管；
顶管内穿钢管排管方式以先排曲线段，再排直线段，直线段与竖井段统筹排布的方法进行。具体为：曲线段以各个起点桩号为排管起点，直线段以曲线段排完后的终点桩号为其起点，竖井内以直线段或曲线段排完后单个独立排列的方式进行标段内整体钢管排布。
各钢管上加工浇筑孔和回填灌浆孔，在浇筑孔内安装闸板。本实施例中，对钢管的长度、直径、浇筑孔和回填灌浆孔的直径和位置均不做具体限定，可以根据实际情况进行调整。
进一步地，顶管内穿设钢管包括以下步骤：
S31、钢管竖井内运输；
用汽车吊吊装下井并放置于竖井顶部的施工平台上，吊装可以采用柔性线型吊带。在钢管下垫方木，随后拆除钢管端头十字撑，对钢管圆度进行检查调整。
S32、钢管在顶管内铺设；
利用走行升降机构将运输台车从钢管中穿出，利用运输台车实现钢管在顶管内的铺设。在钢管的铺设过程中，需要对钢管进行定位，以保证钢管位置的准确性。
S33、钢管固定；
定位完成后，工作人员再次对钢管安装质量情况进行复核，复核无误后为防止钢管后续混凝土浇筑时发生移位，即开始进行钢管限位装置安装。为防止首节钢管发生前后倾斜，钢管增设纵向限位装置，即利用顶管作为径向支撑杆锚固点，设置多个导管，导管的一端与顶管锚固，另一端与钢管锚固。
S34、钢管抗浮处理；
考虑到后期自密实混凝土浇筑过程中钢管受浮力影响会有一定上浮量，根据以往经验，钢管安装时高程降低10mm，可以实现抗浮的目的。
S35、钢管焊接。
钢管焊接属于现有技术，本实施例中，对钢管焊接的操作不再做具体说明。当然，也需要对焊接进行防腐处理。
需要指出的是，在各浇筑孔内和回填灌浆孔内插入PVC管，在管口处采用薄片木楔子固定PVC管，打开闸板，可以保证排气通畅。在泵管接入到浇筑孔内前，将PVC管拔除。
S4、垂直输送混凝土管路布置；
通过汽车吊将地泵吊入竖井底部，在竖井顶部距离竖井边不小于1m位置设置料槽，料槽底部连接输送钢管，端头设置手动闸板，增加90°弯头转至竖井侧壁，在竖井侧壁居中位置增加2个90°弯头进行缓冲，输送钢管至竖井底部地泵顶高程位置再增加一个90°弯头连接至地泵的料槽。这样，全程便可以采用重力自流方式垂直输送自密实混凝土，能够提高输送过程中的稳定性。本实施例中，泵管采用膨胀螺栓及钢管抱箍与竖井井壁进行固定，底部水平的泵管采用钢管支架固定，确保输送过程中安全稳定。
S5、钢管洞内泵管布置；
钢管洞内泵管与地泵出口连接，钢管洞内泵管沿已铺设钢管底部通长布置。泵管在钢管内布置前，在钢管底部120°范围满铺一层厚聚乙烯闭孔泡沫板，防止泵管及浇筑过程中遗撒的混凝土对钢管造成损伤污染。泵管在布置过程中，在每个泵管接头下采用方木或沙袋对其进行支垫保护及固定。钢管内竖向泵管采用与钢管预留混凝土浇筑口管径相同的橡胶软泵管连接布置，便于混凝土分段浇筑时转换浇筑孔且利于泵管安装和拆卸。
S6、堵头模板设置；
堵头模板设置包括顶管管道内堵头模板设置和顶管管口端头模板设置。
具体的，顶管管道内堵头模板设置可以采用多层0.1mm厚快易收口网作为免拆模板，均布多根环形螺纹钢筋，并通过多个支撑钢筋间隔设置以实现加固，支撑钢筋一端锚固在顶管管壁上，另一端焊接在钢管外钢板上。顶管管道内堵头模板顶部预留有观察孔，当自密实混凝土从观察孔溢出后，对观察孔进行封堵。
顶管管道内堵头模板设置还可以采用砌砖封堵方式，即在顶管管壁和钢管之间用砂浆砌筑砖墙，在顶管管壁和钢管之间预设有多个插筋，以起到加固作用。这种封堵方式相对于快易收口网，结构更加简单，更便于施工。
顶管管口端头模板的结构为：在管道端头采用厚木模板拼装成环，在厚木模板表面纵横布置角钢，在顶管管壁上打设膨胀螺栓固定角钢及厚木模板，厚木模板拼缝间隙采用无纺布封堵严密。顶管管口端头模板顶部预留观察孔，当自密实混凝土从观察孔溢出后，再对观察孔进行封堵。
S7、浇筑自密实混凝土；
需要指出的是，自密实混凝土配合比设计需要符合以下要点：第一、降低水胶比，有利于泵送施工；第二、增加胶合材料比例，提高混凝土的质量密度；第三、调整石料级配，确保流动性、保水性和粘聚性；第四、加大粉煤灰掺量，增强流动性；第五、充分运用聚羧酸外加剂进行保坍。
自密实混凝土浇筑前，先对钢管内的各浇筑孔通畅情况进行检查，保证全部浇筑孔均为开启状态，在浇筑过程中随浇筑过程逐一按浇筑顺序进行关闭。
自密实混凝土浇筑前，泵管连通至第一浇筑孔，先浇筑3～4m³的同强度配比的砂浆，对泵管进行润滑，以利于后续自密实混凝土流动。
自密实混凝土通过第一浇筑孔进入管道环空层，自上而下沿钢管管壁流入仓段内，随着浇筑量增大，自密实混凝土浇筑顶面逐渐升高，并向管道纵向坍落扩展，形成较缓斜面。通过预留的观察孔利用强光手电观察自密实混凝土浇筑高度情况，也可通过橡胶锤敲击钢管判断自密实混凝土浇筑高度位置，观察到第二浇筑孔溢浆时，暂停浇筑，关闭第一浇筑孔的闸板，拆除泵管并连接到第二浇筑孔，继续浇筑。按照上述操作，以此类推直到第N浇筑孔。在即将浇筑完成后期降低自密实混凝土泵送速度，加强观测频率，在观察孔溢出自密实混凝土后，停止自密实混凝土泵送，封闭观察孔，关闭第N浇筑孔的闸板，拆除泵管，完成浇筑作业。
S8、待自密实混凝土终凝后，拆除各闸板，封堵各浇筑孔；
具体的，封堵浇筑孔包括以下步骤：
S81、清孔：由人工清除顶管内混凝土及杂物；
S82、刷环氧树脂：防渗漏；
S83、焊接前试焊；
S84、封堵：用管箍和丝堵进行封堵；
S85、防腐涂装。
S9、回填灌浆施工。
通过预留的回填灌浆孔进行注浆，注浆采取每个断面推进式顺序进行灌浆。注浆施工时，工作人员每5分钟记录一次回填灌浆孔的压力及观察体积线变化值。当在规定压力下，两次观测出现单个回填灌浆孔体积线无变化，再延续注浆5分钟即可停止该回填灌浆孔。回填灌浆可以回填空隙，以起到加固的作用。
当然，待浆液凝固后，需要对回填灌浆孔封堵，回填灌浆孔封堵的方式与浇筑孔封堵的方式相同，本实施例中，不再做具体说明。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种引水工程顶管内穿钢管及自密实混凝土浇筑施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、施工准备工作：根据施工方案，施工竖井和阀井，在竖井底部安装顶管机并完成顶管铺设；
S2、铺设通信硅芯管：通信硅芯管通过固定件安装在顶管内壁上；
S3、顶管内穿设钢管：顶管内穿钢管排管方式以先排曲线段，再排直线段，直线段与竖井段统筹排布的方法进行，各钢管上加工浇筑孔和回填灌浆孔，在浇筑孔内安装闸板；
S4、垂直输送混凝土管路布置：在竖井顶部设置料槽，料槽通过输送钢管与设置在竖井底部的地泵连接；
S5、钢管洞内泵管布置：钢管洞内泵管与地泵出口连接，沿已铺设钢管底部通长布置；
S6、堵头模板设置；
S7、浇筑自密实混凝土：自密实混凝土通过第一浇筑孔进入管道环空层，通过预留的观察孔观察自密实混凝土浇筑高度情况，观察到第二浇筑孔溢浆时，关闭第一浇筑孔的闸板，拆除泵管并连接到第二浇筑孔，继续浇筑，以此类推直到第N浇筑孔，在观察孔溢出自密实混凝土后，停止自密实混凝土泵送，封闭观察孔，关闭第N浇筑孔的闸板，拆除泵管；
S8、待自密实混凝土终凝后，拆除闸板，封堵各浇筑孔；
S9、回填灌浆施工。
2.根据权利要求1所述的引水工程顶管内穿钢管及自密实混凝土浇筑施工方法，其特征在于：在S2步骤中，通信硅芯管铺设好后，需要对通信硅芯管进行贯通试验及气密性测试。
3.根据权利要求1所述的引水工程顶管内穿钢管及自密实混凝土浇筑施工方法，其特征在于：在S3步骤中，顶管内穿设钢管包括以下步骤：
S31、钢管竖井内运输；
S32、钢管在顶管内铺设；
S33、钢管固定；
S34、钢管抗浮处理；
S35、钢管焊接。
4.根据权利要求1所述的引水工程顶管内穿钢管及自密实混凝土浇筑施工方法，其特征在于：在S3步骤中，在各浇筑孔内和回填灌浆孔内插入PVC管，在泵管接入到浇筑孔内前，将PVC管拔除。
5.根据权利要求1所述的引水工程顶管内穿钢管及自密实混凝土浇筑施工方法，其特征在于：在S4步骤中，所述输送钢管在竖井侧壁居中位置增加2个90°弯头进行缓冲，所述输送钢管在竖井底部地泵顶高程位置处再增加一个90°弯头连接至地泵的料槽。
6.根据权利要求1所述的引水工程顶管内穿钢管及自密实混凝土浇筑施工方法，其特征在于：在S5中步骤中，泵管在钢管内布置前，在钢管底部120°范围满铺一层厚聚乙烯闭孔泡沫板，泵管在布置过程中，在每个泵管接头下设置方木或沙袋。
7.根据权利要求1所述的引水工程顶管内穿钢管及自密实混凝土浇筑施工方法，其特征在于：在S6步骤中，堵头模板设置包括顶管管道内堵头模板设置和顶管管口端头模板设置。
8.根据权利要求1所述的引水工程顶管内穿钢管及自密实混凝土浇筑施工方法，其特征在于：在S7步骤中，自密实混凝土浇筑前，先对钢管内的各浇筑孔通畅情况进行检查，保证全部浇筑孔均为开启状态，在浇筑过程中随浇筑过程逐一按浇筑顺序进行关闭。
9.根据权利要求1所述的引水工程顶管内穿钢管及自密实混凝土浇筑施工方法，其特征在于：在S7步骤中，自密实混凝土浇筑前，泵管连通至第一浇筑孔，先浇筑3～4m³的同强度配比的砂浆，对泵管进行润滑。
10.根据权利要求1所述的引水工程顶管内穿钢管及自密实混凝土浇筑施工方法，其特征在于：在S8步骤中，封堵浇筑孔包括以下步骤：
S81、清孔：由人工清除顶管内混凝土及杂物；
S82、刷环氧树脂；
S83、焊接前试焊；
S84、封堵：用管箍和丝堵进行封堵；
S85、防腐涂装。
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