CN210716265U - 一种大口径钢筒混凝土顶管 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种大口径钢筒混凝土顶管，包括钢筒、承口、插口、内层钢筋笼、中层钢筋笼、外层钢筋笼、以及管芯混凝土，其中，钢筒位于所述管芯混凝土内，承口、插口分别设置于管芯混凝土的两端并与钢筒焊接；内层钢筋笼设置于钢筒内侧，内层钢筋笼为构造配筋，用于防止混凝土收缩开裂；中层钢筋笼设置于所述钢筒外侧，并位于钢筒与管芯混凝土之间，形成截面内侧受力结构，用于抵抗外部荷载；外层钢筋笼设置管芯混凝土的外层，形成截面外侧受力结构，用于抵抗外部荷载。本实用新型改进了顶管的管道配筋结构形式，同时增加钢筒与外层钢筋混凝土的粘结力，提高顶管在深覆土条件下和曲线顶进条件下的结构抗裂和极限承载能力，减少工程造价。

Description

一种大口径钢筒混凝土顶管

技术领域

本实用新型涉及较深覆土的地下顶管作业施工领域，具体地，涉及一种大口径钢筒混凝土顶管，可以用于大型给排水、电力隧道、综合管廊等市政工程。

背景技术

目前，国内《顶进施工法用钢筒混凝土管(JC/T2092-2011)》以及原申请的《钢筒混凝土管(CN206145290U)》采用的管道结构形式均为内层受力钢筋置于钢筒内侧，通过多次试验研究发现，上述结构形式一般适用于小口径管道(直径不大于2m)。对于大口径钢筒混凝土管道(直径大于2m)，此类结构形式在在深覆土条件下和曲线顶进时易发生钢筒和外层混凝土脱开，抗裂能力较小，经济性较差，难以满足结构受力要求。因此，针对大口径钢筒混凝土顶管，需要改进其结构形式。

申请号为200710057452.3的中国专利，公开了一种钢筒加强制承插口预应力纵筋混凝土顶管，由承口、插口、钢筋骨架及混凝土管芯构成，其中，承口与插口分别固装在混凝土管芯的两端，钢筋骨架同轴镶嵌在混凝土管芯内，该钢筋骨架为纵筋，在该混凝土管芯内的承口与插口处分别同轴固装一钢筒，在该混凝土管芯外壁上灌注有保护层且在该保护层内的混凝土管芯外壁上缠绕由一层预应力钢丝。但是该专利中的结构受力性能有待进一步加强，比如顶管抵抗外部荷载的性能，抗裂能力等。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种大口径钢筒混凝土顶管，以满足结构受力要求。

根据本实用新型提供一种大口径钢筒混凝土顶管，包括由钢筒、承口、插口、内层钢筋笼、中层钢筋笼、外层钢筋笼、以及管芯混凝土，其中，

所述钢筒位于所述管芯混凝土内，所述承口、所述插口分别设置于所述管芯混凝土的两端并与所述钢筒焊接；

所述内层钢筋笼设置于所述钢筒内侧，所述内层钢筋笼为构造配筋，用于防止混凝土收缩开裂，起一部分有限的受力作用；

所述中层钢筋笼设置于所述钢筒外侧，并位于所述钢筒与所述管芯混凝土之间，形成用于抵抗外部荷载的截面内侧受力结构；

所述外层钢筋笼设置所述管芯混凝土的外层，形成用于抵抗外部荷载的截面外侧受力结构。

优选地，所述钢筒的外侧上沿轴向方向设置多个栓钉，所述栓钉的一端焊接于所述钢筒的外侧，另一端穿过所述中层钢筋笼与所述管芯混凝土连接，通过所述栓钉连接所述钢筒与所述管芯混凝土，提高钢筒和所述管芯混凝土的粘结力。

优选地，所述中层钢筋笼紧贴于所述钢筒外侧。

优选地，所述混凝土顶管还包括外钢套，所述外钢套固定于所述外层钢筋笼上，所述外钢套位于所述承口的外侧面，所述外钢套通过锚筋穿过所述外层钢筋笼与所述管芯混凝土连接。

优选地，所述外钢套上设有排气孔，所述排气孔位于所述承口的端部的外侧面。

优选地，所述插口相隔设有两组凹槽，所述凹槽位于所述插口的端部，每组所述凹槽内嵌入式设有“O”形密封圈；相隔设置的两组所述凹槽之间设有试压孔。

优选地，位于所述插口的端面一侧的所述外层钢筋笼呈阶梯面形状设置，所述阶梯面依次包括由所述外层钢筋笼的端部延向所述钢筒的轴向方向的第一阶梯面和第二阶梯面，所述第一阶梯面的直径小于所述第二阶梯面，所述第一阶梯面的外径由端部延向所述钢筒的轴向方向依次设有钢环和楔形橡胶圈。

优选地，靠近所述插口的所述钢筒上设有贯通的注浆孔。

与现有技术相比，本实用新型具有如下至少一种的有益效果：

1)本实用新型的上述结构，通过结构试验，改进了顶管的管道配筋结构，在顶管中增加设置中层钢筋笼，中层钢筋笼紧贴设置于钢筒外侧，为截面内侧主要受力钢筋；其作用为抵抗外部荷载；内层钢筋笼置于钢筒内侧，采用构造配筋，作用为减少钢筒内侧素混凝土收缩裂缝，以及起到有限的受力作用；外层钢筋笼位于管道最外层，为截面外侧主要受力钢筋，作用为抵抗外部荷载。通过改进了管道配筋结构形式，克服目前常规大口径钢筒混凝土顶管抗裂承载能力较低的不足。

2)进一步的，本实用新型的上述结构在钢筒外侧设置栓钉，其作用为提高钢筒和管芯钢筋混凝土粘结力，解决了当采用顶进轨迹为曲线时，易发生钢筒和外层混凝土脱开，抗裂能力较小的问题。

3)本实用新型的上述结构，提高顶管在深覆土条件下和曲线顶进条件下的结构抗裂和极限承载能力，减少工程造价，确保结构安全。

通过现场实践，本实用新型能方便地适用于顶进施工，提高了结构受力性能，同时施工成本降低。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型中一优选实施例的大口径钢筒混凝土顶管的剖面结构示意图；

图2为图1中A-A处剖面图；

图3为相邻两节大口径钢筒混凝土顶管的接口结构示意图；

图4为本实用新型中一优选实施例的大口径钢筒混凝土顶管的剖面结构示意图；

图5为图4中B-B处剖面图；

图中标记分别表示为：1为钢筒、2为承口、3为插口、4为内层钢筋笼、5为外层钢筋笼、6为中层钢筋笼、7为外钢套、8为锚筋、9为钢环、10为管芯混凝土、11 为“O”形橡胶圈、12为木衬垫、13为楔形橡胶圈、14为注浆孔、15为试压孔、16为排气孔、17为微膨胀水泥砂浆。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

参照图1-2所示，为本实用新型一实施例中大口径钢筒混凝土顶管结构示意图，图中包括由钢筒1、承口2、插口3、内层钢筋笼4、中层钢筋笼6、外层钢筋笼5、以及管芯混凝土10，本实施例中钢筒1、承口2、插口3均为中空的圆筒体；其中，钢筒1 位于管芯混凝土10内，承口2、插口3分别设置于管芯混凝土10的两端并与钢筒1焊接；内层钢筋笼4设置于钢筒1内侧，内层钢筋笼4为构造配筋，用于防止混凝土收缩开裂，起一部分有限的受力作用；中层钢筋笼6设置于钢筒1外侧，将中层钢筋笼6紧贴于钢筒1外侧，并位于钢筒1与管芯混凝土10之间，形成截面内侧受力结构，用于抵抗外部荷载；外层钢筋笼5设置管芯混凝土10的外层，形成截面外侧受力结构，用于抵抗外部荷载。

在具体实施的过程中：内层钢筋笼4置于钢筒1内侧，采用构造配筋，可配置少量、细小的钢筋。减少钢筒1内侧素混凝土收缩裂缝，以及起到有限的受力作用。

通过试验研究，现有的顶管结构中钢筒1内侧钢筋笼在受力条件下发挥作用较小，抗裂能力较低，适用于口径较小的管道(直径不大于1.8m)，对于大口径管道(直径大于1.8m)存在抗裂能力不足。对于大口径管道(直径大于1.8m)，本实施例中上述结构中通过设置主受力中层钢筋笼6，将主受力中层钢筋笼6置于钢筒1外侧，钢筒1内侧钢筋笼为构造配筋，仅起到防止混凝土收缩开裂作用。改进后的顶管结构，其中外层和中层为受力钢筋笼，内层为构造钢筋笼。

在另一具体实施例中，上述结构适用于直线顶管，而当顶进轨迹为曲线时，为了提高钢筒1与钢筋混凝土的粘结，提高共同受力能力，防止偏心顶进时脱开，在钢筒1的外侧上沿轴向方向设置多个栓钉，参照图4、图5所示，栓钉的一端焊接于钢筒1的外侧，另一端穿过中层钢筋笼6与管芯混凝土10连接，通过栓钉连接钢筒1与管芯混凝土10，以提高钢筒1和管芯混凝土10的粘结力。

在其他实施例中，参照图1、图3所示，混凝土顶管还包括外钢套7，外钢套7固定于外层钢筋笼5上，外钢套7位于承口2的外侧面，外钢套7与锚筋8焊接，通过锚筋8穿过外层钢筋笼5与管芯混凝土10连接。锚筋8采用钢或铁等可焊接的金属材料，具有取材方便，制作简单等优点。

在其他优选实施例中，参照图1、图3所示，插口3相隔设有两组凹槽，凹槽位于插口3的端部，每组凹槽内嵌入式设有“O”形密封圈。

在其他优选实施例中，参照图3所示，相隔设置的两组凹槽之间设有试压孔15。试压孔15用于进行水压试验，以确认钢筒混凝土顶管是否可以入土施工。在另一优选实施方式中，试压孔15可以为30度至180度分别在插口3的径向方向。在本实施例中试压孔15优选为2个，其具有快速试压的优点，以及防止其中一个阻塞，可以采用另外一个继续进行水压测试。

在其他优选实施例中，参照图4所示，位于插口3的端面一侧的外层钢筋笼呈阶梯面形状设置，阶梯面依次包括由外层钢筋笼的端部延向钢筒1的轴向方向的第一阶梯面和第二阶梯面，第一阶梯面的直径小于第二阶梯面，第一阶梯面的外径由端部延向钢筒 1的轴向方向依次设有钢环9和楔形橡胶圈13。第一阶梯面用于与楔形橡胶圈13相配合，以限定楔形橡胶圈13的位置，防止其滑动而产生泄漏。在插口3端的一侧设置的钢环9和楔形密封圈，能够保护该节钢筒混凝土顶盖在顶进下一节钢筒混凝土顶管过程中部收外部泥沙的侵入，从而克服了钢筒混凝土顶管在施工中纠偏能力不足，以及克服了相邻两节钢筒混凝土顶管的接口密封性能的问题。

参照图3所示，靠近插口3的钢筒1上设有贯通外层钢筋笼5、中层钢筋笼6、管芯混凝土10、内层钢筋笼4的注浆孔14，注浆孔14用于注入混凝土浆料，以形成管芯混凝土10，以及向内层钢筋笼4、中层钢筋笼6和外层钢筋笼5内注入混凝土浆料。本实施例中在钢筒1上预留注浆孔14，预留3个注浆管节，3个注浆管节以120度分布。如无外钢套7则浆液由三个注浆关节直接喷射至土中，通过设置外钢套7，则浆液可通过外钢套7的阻挡不是点状喷射，而是面状注入土中，从而较为均匀的充满钢筒混凝土顶管的管周。有了浆液的润滑作用，钢筒混凝土顶管在顶进过程中与接触面为浆液层，可避免钢筒混凝土顶管与土直接接触，减少钢筒混凝土顶管顶进过程中将土带走，从而减小土体沉降，对环境影响较小。

在其他优选实施例中，参照图3所示，外钢套7上设有排气孔16，排气孔16位于承口2的端部的外侧面。在外钢套7上预留一个排气孔16。

在其他优选实施例中，承口2、插口3均为钢或铁等可焊接的金属材料制作而成，其具有与钢筒1连接牢固，制作简单等优点，其中钢筒1、承口2、插口3、外钢套7 等均为中空的圆筒体。

基于上述实施例的大口径钢筒混凝土顶管的结构特征，另一方面提供了大口径钢筒混凝土顶管的施工方法。

采用两节上述实施例中大口径钢筒混凝土顶管，参照图3所示，在其中第一节大口径钢筒混凝土顶管的承口2的端部安装木衬垫12，采用顶推法将第二节大口径钢筒混凝土顶管的插口3顶入到第一节大口径钢筒混凝土顶管的承口2。在顶进之前两组“O”形橡胶圈11嵌入插口3，通过“O”形橡胶圈11使两节顶管插口3与承口2的连接处形成密封结构。将楔形橡胶圈13嵌入插口3外侧，使两节顶管的第二节的外层钢筋笼5与第一节的外钢套7形成密封结构。之后在试压孔15进行水压试验，试验合格后进行顶管入土施工，在施工过程中在注浆孔14进行注润滑泥浆，顶进完成后再在试压孔15进行水压试验，水压试验合格后完成微膨胀水泥砂浆17的嵌缝施工；在注浆孔14进行泥浆置换，完成后采用管堵进行封堵。

本申请文件中使用到各类部件如没有详细说，均可以采用标准件或常用技术，可以从市场上购买，各个零件的具体连接方式可以采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉和焊接等常规手段，机械、零件和电器设备均采用现有技术中的常规型号，对于所属领域的技术人员都是很容易实现的，在此不再作出具体叙述。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (8)

1.一种大口径钢筒混凝土顶管，其特征在于，包括钢筒、承口、插口、内层钢筋笼、中层钢筋笼、外层钢筋笼以及管芯混凝土，其中，

所述钢筒位于所述管芯混凝土内，所述承口、所述插口分别设置于所述管芯混凝土的两端并与所述钢筒焊接；

所述内层钢筋笼设置于所述钢筒内侧，所述内层钢筋笼为构造配筋，用于防止混凝土收缩开裂；

所述中层钢筋笼设置于所述钢筒外侧，并位于所述钢筒与所述管芯混凝土之间，形成用于抵抗外部荷载的截面内侧受力结构；

所述外层钢筋笼设置所述管芯混凝土的外层，形成用于抵抗外部荷载的截面外侧受力结构。

2.根据权利要求1所述的一种大口径钢筒混凝土顶管，其特征在于，所述钢筒的外侧上沿轴向方向设置多个栓钉，所述栓钉的一端焊接于所述钢筒的外侧，另一端穿过所述中层钢筋笼与所述管芯混凝土连接，通过所述栓钉连接所述钢筒与所述管芯混凝土，提高共同受力能力。

3.根据权利要求1所述的一种大口径钢筒混凝土顶管，其特征在于，所述中层钢筋笼紧贴于所述钢筒外侧。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种大口径钢筒混凝土顶管，其特征在于，所述混凝土顶管还包括外钢套，所述外钢套固定于所述外层钢筋笼上，所述外钢套位于所述承口的外侧面，所述外钢套通过锚筋穿过所述外层钢筋笼与所述管芯混凝土连接。

5.根据权利要求4所述的一种大口径钢筒混凝土顶管，其特征在于，所述外钢套上设有排气孔，所述排气孔位于所述承口的端部的外侧面。

6.根据权利要求1-3任一项所述的一种大口径钢筒混凝土顶管，其特征在于，所述插口相隔设有两组凹槽，所述凹槽位于所述插口的端部，每组所述凹槽内嵌入式设有“O”形密封圈；相隔设置的两组所述凹槽之间设有试压孔。

7.根据权利要求1-3任一项所述的一种大口径钢筒混凝土顶管，其特征在于，位于所述插口的端面一侧的所述外层钢筋笼呈阶梯面形状设置，所述阶梯面依次包括由所述外层钢筋笼的端部延向所述钢筒的轴向方向的第一阶梯面和第二阶梯面，所述第一阶梯面的直径小于所述第二阶梯面，所述第一阶梯面的外径由端部延向所述钢筒的轴向方向依次设有钢环和楔形橡胶圈。

8.根据权利要求1-3任一项所述的一种大口径钢筒混凝土顶管，其特征在于，靠近所述插口的所述钢筒上设有贯通的注浆孔。

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