CN210483733U - 预制钢-uhpc复合管幕装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种预制钢‑UHPC复合管幕装置，包括复合管、公榫、母榫、刀口、定位套管、夯管帽，复合管包括内管、外管，内管为UHPC管，外管为钢管，采用UHPC管能有效减小整体厚度，进而减小夯进阻力和吊装重量，内管前端位于外管前端上方形成连接槽部，内管后端位于外管后端上方形成能与其他复合管的连接槽部进行插接的连接凸部，所述刀口后端能与连接槽部进行插接，所述夯管帽能盖设在复合管后端，夯管帽将推力均匀地传递给复合管，防止管节在夯管过程中脱空，定位套管安装在已夯复合管后端并套装在已夯复合管旁侧的待夯复合管外，本装置结构简单，施工强度高、节约钢材、节约混凝土、节约人工、设备要求低、施工工期短。

Description

预制钢-UHPC复合管幕装置

技术领域

本发明涉及一种预制钢-UHPC复合管幕装置。

背景技术

管幕法是继盾构法之后的更加灵活的隧道挖掘工艺。目前主要包括顶管法和夯管两种。顶管法采用小型盾构机为钢管开掘孔道，再将钢管顶入。虽然成管的精度高，但设备使用费用高，废泥水处理费用高，且污染环境。夯管法采用油缸动力将钢管强夯入土体，对钢管壁厚有较高的要求，钢材消耗量大，且夯管法对管节间连接的强度要求高。

以上两种方法在实际使用时存在如下问题：1）钢管就位后内部混凝土均采用现场灌注，由于泥浆的存在（顶管法：小型盾构机排放泥浆，夯管法：排除土芯排放泥浆）施工质量难以保障，环境污染大；2）目前常用的锁扣接榫复杂，用钢量大，连接处的密闭性差，容易发生渗漏；3）管节连接使用现场焊接，施工难度大，且耽误施工进度；4）用钢量较大。

发明内容

本发明提出一种预制钢-UHPC复合管幕装置。

本发明解决技术问题所采用的方案是，一种预制钢-UHPC复合管幕装置，包括预制的复合管、公榫、母榫、刀口、定位套管、夯管帽；

所述复合管包括制成一体内管、套装在内管外的外管，内管为UHPC管，外管为钢管，内管前端位于外管前端上方形成连接槽部，内管后端位于外管后端上方形成能与其他复合管的连接槽部进行插接的连接凸部，所述刀口后端能与连接槽部进行插接，所述夯管帽能盖设在复合管后端，定位套管安装在已夯复合管后端并套装在已夯复合管旁侧的待夯复合管外；

所述公榫、母榫均焊接在外管外侧壁，母榫设置两个并对称设置在外管两端，公榫竖直并与外管等长，复合管的母榫能自上而下插入相邻复合管的公榫实现连接。

进一步的，下方的复合管经连接凸部与上方的复合管的连接槽部插接后胶接。

进一步的，连接凸部呈圆台状且高度与连接槽部深度相等。

进一步的，所述连接凸部内部设置有环状的高强钢丝网片，高强钢丝网片内端位于钢管端部的内侧。

进一步的，所述公榫沿长度方向设置有灌浆通道，公榫外周自上而下间隔设置若干连通灌浆通道的灌浆开口。

进一步的，所述公榫呈π形，包括翼板、腹板，翼板呈弧形，翼板内侧满经对称设置的两个腹板与外管焊接，翼板、腹板与外管之间围成灌浆通道，灌浆开口开设在翼板上，所述母榫是一个整体凹字形型钢，开口向外，其曲率、翼板的曲率均与外管的弧度一致。

进一步的，所述定位套管包括内嵌管、外包环，外包环焊接在内嵌管上部，内嵌管前端与已夯复合管后端嵌状，外包环装在已夯复合管旁侧的待夯复合管外。

进一步的，所述刀口前端为圆形的刃部，后端与复合管等厚，刀口后端内径与刃部连线形成内扩张口，刀口后端外径与刃部连线形成外收缩口，内扩张口和外收缩口都形成倾斜角θ，在夯管过程中形成相互靠近的趋势。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，施工强度高、环境友好、节约钢材、节约混凝土、节约人工、设备要求低、施工工期短。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1是已夯复合管与待夯复合管的配合结构示意图；

图2是复合管的结构示意图；

图3是刀口结构示意图；

图4是公母榫连接结构示意图；

图5是定位套管的结构示意图；

图6是上下节复合管连接结构示意图；

图7是夯管帽详图；

图8是连接凸部的钢丝网片配筋示意图。

图中：1-外管；2-内管；3-母榫；4-公榫；5-刀口；6-套管；7-夯管帽；8-灌浆通道；9-灌浆开孔；10-内嵌管；11-外包环；12-高强钢丝网片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1-8所示，一种预制钢-UHPC复合管幕装置，包括预制的复合管、公榫、母榫、刀口、定位套管、夯管帽，采用预制的复合管节约了混凝土现场灌注和养护的时间，复合管强度提高，压和抗弯承载力均高于空钢管；

所述复合管包括制成一体内管、套装在内管外的外管，内管为UHPC管，外管为钢管，采用UHPC管能有效减小整体厚度，进而减小夯进阻力和吊装重量，内管前端位于外管前端上方形成连接槽部，内管后端位于外管后端上方形成能与其他复合管的连接槽部进行插接的连接凸部，所述刀口后端能与连接槽部进行插接，所述夯管帽能盖设在复合管后端，夯管帽将推力均匀地传递给复合管，防止管节在夯管过程中脱空，定位套管安装在已夯复合管后端并套装在已夯复合管旁侧的待夯复合管外；

所述公榫、母榫均焊接在外管外侧壁，公榫沿管长通常布置为母接榫提供滑动轨道，母接榫仅在管节头尾布置节约钢材，公榫竖直并与外管等长，复合管的母榫能自上而下插入相邻复合管的公榫实现连接。

在本实施例中，下方的复合管经连接凸部与上方的复合管的连接槽部插接后胶接，管节之间采用胶结，操作简便，对工人素质要求低。

在本实施例中，连接凸部呈圆台状且高度与连接槽部深度相等，方便现场装配。

在本实施例中，所述连接凸部内部设置有环状的高强钢丝网片，高强钢丝网片内端位于钢管端部的内侧，防止外露部分混凝土在夯管作用下破坏，连接凸部呈圆台环状，方便管节之间的装配连接。

在本实施例中，所述公榫沿长度方向设置有灌浆通道，公榫外周自上而下间隔设置若干连通灌浆通道的灌浆开口，灌浆开口的孔洞的直径根据防水砂浆的粘度、粒径、土质孔隙率、土质含水率确定。

在本实施例中，所述公榫呈π形，包括翼板、腹板，翼板呈弧形，翼板内侧满经对称设置的两个腹板与外管焊接，翼板、腹板与外管之间围成灌浆通道，灌浆开口开设在翼板上，所述母榫是一个整体凹字形型钢，开口向外，其曲率、翼板的曲率均与外管的弧度一致。

在本实施例中，所述定位套管包括内嵌管、外包环，外包环焊接在内嵌管上部，内嵌管前端与已夯复合管后端嵌状，外包环装在已夯复合管旁侧的待夯复合管外，外包环的长度为内嵌管的一半。

在本实施例中，刀口前端为圆形的刃部，后端与复合管等厚，刀口后端内径与刃部连线形成内扩张口，刀口后端外径与刃部连线形成外收缩口，内扩张口和外收缩口都形成倾斜角θ，在夯管过程中形成相互靠近的趋势。

在本实施例中，所述夯管帽为与连接凸部配合设计成凹字形环状，夯管帽外周侧对受夯混凝土围箍、夯管帽顶部开孔便于夯管出土。

管幕的施工包括以下步骤：

步骤1：顶管法设备进场，用顶管法精确施工控制点的复合管，一次施工完毕，顶管相关设备离场；

步骤2：套管就位，套管一头内嵌在已经安装好的复合管后端，套管另一头与第二根复合管的放线位置对准，用套管确定待夯管与已夯管的相对位置，同时保障待夯管的垂直度；

步骤3：在第二根复合管前端安装刀头，刀口对准该待安装复合管的孔位，使刀口产生的水平推力让该待安装复合管与安装好的复合管有相互靠近的趋势；

步骤4：待安装复合管就位，将母榫对准经安装好的复合管的公接榫，然后在待安装复合管后端放置夯管帽；

步骤5：向安装好的复合管的灌浆通道内注入润滑剂，减小后续夯管的夯进阻力；

步骤6：在套管的定位引导下进行对该待安装复合管进行夯管；

步骤7：夯管到一节复合管后端快与套管平齐时，取下夯管帽，将下一节复合管前端与该节复合管后端进行胶接法接管，采用胶接法，避免了现场焊接从而加快施工进度，然后，在下一节复合管后端安装夯管帽，再重复夯管过程，夯管至最后一节复合管快要与套管平齐时，将套管移除，继续将最后一节复合管夯入土体；

步骤8：在灌浆通道内注入防水砂浆，填充两个相邻复合管之间空隙，形成防水管幕；步骤9：在接收井位置观察，待刀口冲破土体时，拆下刀口进行可以回收，供下一根复合管使用；

步骤10：重复2-9步骤，形成管幕。

在本实施例中，管幕形成后无需排除钢-UHPC复合管内的土芯，减少了泥浆排放带来的污染。

在本实施例中，公母榫进行锁扣接榫的形式，减少了钢管制作时的焊接工作量，也节约了钢材用量。

采用本装置施工时，无需等待混凝土凝结，减小施工等待时间，夯管完毕后即可进行隧道的挖掘工作。

在步骤1中，顶管法能够实现曲线管幕施工，第一根钢-UHPC复合管采用顶管法施工，为后续钢-UHPC复合管的夯管施工提供了导轨，能够形成以夯管法为主体、顶管法为辅助的曲线管幕，增加了夯管法的应用范围，提高夯管管幕灵活性。

在步骤1中，第一根复合管使用顶管法精确定位后，顶管法设备可以离场，减少了贵重机械的使用费

在步骤2中，复合管定位时使用套管引导，减小夯管过程中复合管的初始垂直度误差，套管的形式可以使管幕的弧度，矢跨比等尺寸灵活多变，不需要定制定位钢架；

在步骤3中，刀口安装就位后，刀口的竖直部靠近“受夯管”，夯管过程中刀口受到侧向挤压力，使“受夯管”有靠近“已夯管”的趋势，减小夯管过程中锁扣接榫焊缝的受力，减少了公母接榫受拉变形，使施工更加精确，在推进过程中刀口使得管幕的夯进阻力减小。

在步骤5中，向安装好的复合管的灌浆通道内注入润滑剂，可以在下一根复合管夯入之前，在土体内注入润滑剂，形成摩阻力小的土体介质。

在步骤4和6中，采用夯管帽将推力均匀地传递给复合管，防止管节在夯管过程中脱空，夯管帽还增加了对凸部混凝土的约束作用。

在步骤7中，在上一节复合管的连接凸部外涂抹胶接材料，并将其插入下一节复合管的连接槽部，将两节复合管连接。

在步骤8中，通过灌浆通道注入防水砂浆，解决了接榫空隙的渗漏问题，形成无渗漏的地下施工环境。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种预制钢-UHPC复合管幕装置，其特征在于：包括预制的复合管、公榫、母榫、刀口、定位套管、夯管帽；所述复合管包括制成一体内管、套装在内管外的外管，内管为UHPC管，外管为钢管，内管前端位于外管前端上方形成连接槽部，内管后端位于外管后端上方形成能与其他复合管的连接槽部进行插接的连接凸部，所述刀口后端能与连接槽部进行插接，所述夯管帽能盖设在复合管后端，定位套管安装在已夯复合管后端并套装在已夯复合管旁侧的待夯复合管外；

所述公榫、母榫均焊接在外管外侧壁，母榫设置两个并对称设置在外管两端，公榫竖直并与外管等长，复合管的母榫能自上而下插入相邻复合管的公榫实现连接。

2.根据权利要求1所述的预制钢-UHPC复合管幕装置，其特征在于：下方的复合管经连接凸部与上方的复合管的连接槽部插接后胶接。

3.根据权利要求2所述的预制钢-UHPC复合管幕装置，其特征在于：连接凸部呈圆台状且高度与连接槽部深度相等。

4.根据权利要求1所述的预制钢-UHPC复合管幕装置，其特征在于：所述连接凸部内部设置有环状的高强钢丝网片，高强钢丝网片内端位于钢管端部的内侧。

5.根据权利要求1所述的预制钢-UHPC复合管幕装置，其特征在于：所述公榫沿长度方向设置有灌浆通道，公榫外周自上而下间隔设置若干连通灌浆通道的灌浆开口。

6.根据权利要求5所述的预制钢-UHPC复合管幕装置，其特征在于：所述公榫呈π形，包括翼板、腹板，翼板呈弧形，翼板内侧满经对称设置的两个腹板与外管焊接，翼板、腹板与外管之间围成灌浆通道，灌浆开口开设在翼板上，所述母榫是一个整体凹字形型钢，开口向外，其曲率、翼板的曲率均与外管的弧度一致。

7.根据权利要求5所述的预制钢-UHPC复合管幕装置，其特征在于：所述定位套管包括内嵌管、外包环，外包环焊接在内嵌管上部，内嵌管前端与已夯复合管后端嵌状，外包环装在已夯复合管旁侧的待夯复合管外。

8.根据权利要求1所述的预制钢-UHPC复合管幕装置，其特征在于：所述刀口前端为圆形的刃部，后端与复合管等厚，刀口后端内径与刃部连线形成内扩张口，刀口后端外径与刃部连线形成外收缩口，内扩张口和外收缩口都形成倾斜角θ。

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