CN210716327U - 一种高密封性钢筋混凝土顶管 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高密封性钢筋混凝土顶管，包括管芯混凝土、内层钢筋笼、外层钢筋笼，内层钢筋笼设置于管芯混凝土内侧；外层钢筋笼设置于管芯混凝土外侧，形成用于抵抗外部荷载的受力结构；混凝土顶管两端分别设有承口、插口，在承口处设置承口钢环片，在插口处设有插口钢环片，承口钢环片、插口钢环片分别位于管芯混凝土两端内侧通过锚固连接，并分别与内层钢筋笼两端连接；插口钢环片上相隔设有两组凹槽，凹槽位于插口的端部，凹槽内嵌入式设有O形橡胶圈；插口钢环片的内侧设有一层混凝土形成内侧混凝土层，在顶管的插口端插入相邻顶管的承口端，内侧混凝土层为插口钢环片提供向外的挤压力，使凹槽内的两组O形橡胶圈挤压密封形成密封连接。

Description

一种高密封性钢筋混凝土顶管

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，涉及一种高密封性钢筋混凝土顶管，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，国内多采用钢筋混凝土管进行给排水管道、电力隧道等市政工程顶管作业，一般采用《顶进施工法用钢筋混凝土排水管(JCT 640-2010)》的接口形式。当前，现有的混凝土顶管结构主要采用两种接口形式，一种是通过外钢圈挤密楔形橡胶的连接方式，但是由于外钢圈刚度较小，因此其挤密效果差，该连接方式的密封性最差；另一种采用内侧混凝土刚度大的优势挤密橡胶，但存在内层混凝土厚度较厚，施工成本较高；且无外钢套易导致外部泥砂入侵等问题。结合实际现场使用经验可知，上述结构形式在外部或内部水压较大时，接口容易发生渗漏。

因此为避免该现象的最有效方法之一，急需一种针对顶管的接口形式进行改进的密封结构。

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高密封性钢筋混凝土顶管。

为实现上述目的，本实用新型提供一种高密封性钢筋混凝土顶管，所述混凝土顶管包括管芯混凝土、内层钢筋笼、外层钢筋笼，其中，所述内层钢筋笼设置于所述管芯混凝土的内侧；

所述外层钢筋笼设置于所述管芯混凝土外侧，形成用于抵抗外部荷载的受力结构；

所述混凝土顶管的两端分别设有承口、插口，在所述承口处设置承口钢环片，在所述插口处设有插口钢环片，所述承口钢环片、所述插口钢环片分别位于所述管芯混凝土两端的内侧，并与所述管芯混凝土锚固连接；

所述承口钢环片、所述插口钢环片分别与所述内层钢筋笼两端连接；

所述插口钢环片上相隔设有两组凹槽，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”形橡胶圈；

所述插口钢环片的内侧设有一层混凝土形成内侧混凝土层，在所述顶管的插口端插入相邻所述顶管的承口端，所述内侧混凝土层为所述插口钢环片提供向外的挤压力，使所述凹槽内的两组所述“O”形橡胶圈挤压密封形成密封连接。

优选地，在所述承口钢环片和所述插口钢环片上环向设置第一锚固钢筋，所述第一锚固钢筋分别与所述承口钢环片、所述插口钢环片焊接，所述第一锚固钢筋锚入所述管芯混凝土中，使所述承口钢环片、所述插口钢环片分别与所述管芯混凝土连接成一体，防止相邻顶管承插时所述承口钢环片和/或所述插口钢环片脱落。

优选地，所述插口钢环片的两组所述凹槽内侧设置局部纵向与环向加固钢筋，形成用于防止所述插口处混凝土开裂的受力结构。

优选地，位于所述插口钢环片的内侧的所述内侧混凝土层的厚度为所述管芯混凝土的管壁厚的1/4。

优选地，在所述插口钢环片上设有试压孔，所述试压孔设置于相隔两组所述凹槽之间。

优选地，位于所述插口的端面外侧的混凝土层呈阶梯面形状设置，所述阶梯面依次包括由所述外层钢筋笼的端部延向所述管芯混凝土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的直径，所述第一阶梯面的外径由端部延向所述管芯混凝土的轴向方向依次设置有钢环和楔形橡胶圈，与所述外钢套挤密形成第二道密封结构。

优选地，靠近所述插口的所述钢环上设有贯通所述外层钢筋笼、所述管芯混凝土与所述内层钢筋笼的注浆孔。

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承口的外侧面，所述外钢套通过第二锚固钢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。

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：

本实用新型上述结构，通过针对混凝土顶管的两端的插口、承口的结构改进，从而提供了一种更加密封连接方式，在插口钢环片上设置两道“O”形橡胶圈，在插口钢环片的内侧设置内侧混凝土层，由于混凝土刚度较大，利用承插口间隙小及插口混凝土刚度即可提供较大的挤压力，可将凹槽内的两道“O”形橡胶圈挤压密实形成密封连接，实现防水功能。

进一步，本实用新型在承口钢环片和插口钢环片上环向设置第一锚固钢筋，使承口钢环片、插口钢环片与管芯混凝土的连接方式牢固，防止在承插时脱落。

进一步，本实用新型通过在承口的外层设置外钢套、在插口的外层设置楔形橡胶圈，进一步在承口、插口的外层形成了另一层防水结构，从而增加了一道防线，与传统的混凝土顶管的连接方式相比，进一步，通过“O”形橡胶圈与楔形橡胶圈的共同作用下，进一步加强了相邻两节混凝土顶管连接的密封性能，形成两道防线。

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高密封性钢筋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为相邻两节大口径高密封性钢筋混凝土顶管的接口结构示意图；

图中标记分别表示为：1为第一锚固钢筋、2为承口、3为插口、4为内层钢筋笼、5为外层钢筋笼、6为外钢套、7为第二锚固钢筋、8为第三锚固钢筋、9为加固钢筋、10为管芯混凝土、11为“O”形橡胶圈、12为楔形橡胶圈、13为注浆孔、14为试压孔、15为排气孔、16为微膨胀水泥砂浆、17为木衬垫、201为承口钢环片、301为插口钢环片。

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1-3所示，为本实用新型一实施例一种高密封性钢筋混凝土顶管的结构示意图，参照图1-2所示，图中包括内层钢筋笼4、管芯混凝土10及外层钢筋笼5且由内到外同轴依次设置，即内层钢筋笼4位于管芯混凝土10的内侧，内层钢筋笼4为构造配筋，具体实施时可配置少量、细小的钢筋，减少顶管内侧混凝土的收缩裂缝，以及起到有限的受力作用。外层钢筋笼5位于管芯混凝土10外侧，形成用于抵抗外部荷载的受力结构。

参照图1所示，在混凝土顶管的两端分别设有承口2、插口3，在承口2处设置承口钢环片201，在插口3处设有插口钢环片301，承口钢环片201、插口钢环片301分别位于管芯混凝土10两端的内侧，并分别与内层钢筋笼4两端连接。插口钢环片301上相隔设有两组凹槽，凹槽位于插口3的端部，每组凹槽内嵌入式设有“O”形橡胶圈11。插口钢环片301的内侧设有一层混凝土形成内侧混凝土层，在顶管的插口端插入相邻顶管的承口端，由于混凝土刚度较大，利用承口2、插口3间隙小及插口混凝土刚度，使得内侧混凝土层为插口钢环片301提供向外的挤压力，使凹槽内的两组“O”形橡胶圈11挤压密封形成密封连接，实现防水功能。采用“O”形橡胶圈11密封效果好，在施工过程中便于安装与拆卸。在插口钢环片301上相隔设置两组“O”形橡胶圈11，进一步形成区域性密封，增大了密封面积，从而加强密封效果。

通过试验研究，现有钢筋混凝土顶管采用的接口形式，仅依靠承口2外侧外钢套6对橡胶圈的挤密作用进行防水，由于外钢套6的刚度较小，此类结构形式在外部或内部水压较大时，接口容易发生渗漏。本实施例中上述结构中通过利用承插口间隙小及插口3混凝土可提供较大的挤压力的优势，使得承口2能有效挤压插口3处的两道“O”形橡胶圈11，进而有效提高钢筋混凝土顶管的密封性能。

在其他优选实施例中，参照图1所示，在承口钢环片201和插口钢环片301上环向焊接第一锚固钢筋1，第一锚固钢筋1的锚入管芯混凝土10中，使承口钢环片201、插口钢环片301分别与管芯混凝土10连接成一体。连接方式更加牢固，防止相邻顶管承插时承口钢环片201和/或插口钢环片301脱落。

在其他优选实施例中，参照图1所示，插口钢环片301的两组凹槽内侧设置局部纵向与环向加固钢筋9，形成用于防止插口3处混凝土开裂的受力结构。

在其他优选实施例中，位于插口钢环片301内侧的混凝土层的厚度取管芯混凝土10的管壁厚的1/4左右为宜。在现有的混凝土顶管结构中也有设置内侧混凝土层，现有结构中的内侧混凝土厚度通常较厚，约为整个管壁厚度的1/2。考虑实际施工的便捷性与经济性，本结构中实际发挥混凝土挤密作用并不需要那么厚的混凝土，将插口3处混凝土厚度约为管壁厚的1/4即可，节省施工成本。

在其他优选实施例中，在插口钢环片301上设有试压孔14，试压孔14设置于相隔两组凹槽之间。试压孔14用于进行水压试验，以确认混凝土顶管是否可以入土施工。在本实施例中试压孔14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。在具体实施的过程中，当第一次水压试验合格后进行混凝土顶管入土施工，在入土施工过程中对注浆孔13进行注入润滑泥浆；前后两个混凝土顶管顶进时，管芯混凝土之间放置木衬垫；当第一混凝土顶管顶进第二个混凝土顶管的步骤完成后，再对试压孔14进行第二次试压试验，当第二次水压水压试验合格后，进行微膨胀水泥砂浆16的嵌缝施工，以充分保护承插口和橡胶圈，减小在水环境下的腐蚀；在注浆孔13进行泥浆置换注入混凝土浆料替换润滑泥浆，完成后采用管堵进行封堵。

在其他优选实施例中，参照图1所示，位于插口的端面外侧的混凝土层(即外层钢筋笼5外层的混凝土层)呈阶梯面形状设置，位于呈阶梯面形状设置，阶梯面依次包括由外层钢筋笼5的端部延向管芯混凝土10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的直径，第一阶梯面的外径由端部延向管芯混凝土10的轴向方向依次设置有钢环和楔形橡胶圈12。钢环通过第三锚固钢筋8穿过外层钢筋笼5与管芯混凝土10连接。通过插口3的端面一侧的外层钢筋笼5的第一阶梯面设置的楔形密封钢圈使的本节混凝土顶管的外层钢筋笼5与下一节混凝土顶管的外钢套6形成密封连接，具有良好的密封性能。在承口2的外侧面设置的外钢套6和在插口3端的一侧设置楔形密封圈和钢环，能够保护该节混凝土顶管在顶进下一节混凝土顶管过程中不受外部泥沙的侵入。

在其他优选实施例中，参照图3所示，靠近插口3处设有贯通外层钢筋笼5、管芯混凝土10、内层钢筋笼4的注浆孔13，注浆孔13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和外层钢筋笼5内注入混凝土浆料。

优选地，参照图1所示，混凝土顶管还包括外钢套6，外钢套6固定于承口2的外侧面，外钢套6通过第二锚固钢筋7穿过外层钢筋笼5与管芯混凝土10连接。本实施例中通过设置外钢套6，注浆液受到过外钢套6的阻挡，以面状方式均匀注入土中，从而较为均匀的充满混凝土顶管的管周。有了浆液的润滑作用，在顶进过程中管周与浆液层接触，可避免混凝土顶管与土直接接触而将土带走，从而减小土体沉降，对环境影响较小。在无外钢套6情况下，易导致外部泥砂的入侵。

在其他优选实施例中，参照图1所示，外钢套6上设有排气孔15，排气孔15位于承口2的端部的外侧面。

在其他优选实施例中，承口钢环片201、插口钢环片301均为钢或铁等可焊接的金属材料制作而成，其具有与第一锚固钢筋1连接牢固，制作简单等优点。

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，电路连接采用现有技术中常规的连接方式，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 (9)

1.一种高密封性钢筋混凝土顶管，其特征在于，包括管芯混凝土、内层钢筋笼、外层钢筋笼，其中，所述内层钢筋笼设置于所述管芯混凝土的内侧；

所述外层钢筋笼设置于所述管芯混凝土外侧，形成用于抵抗外部荷载的受力结构；

所述混凝土顶管的两端分别设有承口、插口，在所述承口处设置承口钢环片，在所述插口处设有插口钢环片，所述承口钢环片、所述插口钢环片分别位于所述管芯混凝土两端的内侧，并与所述管芯混凝土锚固连接；

所述承口钢环片、所述插口钢环片分别与所述内层钢筋笼两端连接；

所述插口钢环片上相隔设有两组凹槽，两组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”形橡胶圈；

所述插口钢环片的内侧设有一层混凝土形成内侧混凝土层，在所述顶管的插口端插入相邻所述顶管的承口端，所述内侧混凝土层为所述插口钢环片提供向外的挤压力，使所述凹槽内的两组所述“O”形橡胶圈挤压密封形成密封连接。

2.根据权利要求1所述的一种高密封性钢筋混凝土顶管，其特征在于，在所述承口钢环片和所述插口钢环片上环向设置第一锚固钢筋，所述第一锚固钢筋分别与所述承口钢环片、所述插口钢环片焊接，所述第一锚固钢筋锚入所述管芯混凝土中，使所述承口钢环片、所述插口钢环片分别与所述管芯混凝土连接成一体，防止相邻顶管承插时所述承口钢环片和/或所述插口钢环片脱落。

3.根据权利要求1所述的一种高密封性钢筋混凝土顶管，其特征在于，所述插口钢环片的两组所述凹槽内侧设置局部纵向与环向加固钢筋，形成用于防止所述插口处混凝土开裂的受力结构。

4.根据权利要求1所述的一种高密封性钢筋混凝土顶管，其特征在于，位于所述插口钢环片的内侧的所述内侧混凝土层的厚度为所述管芯混凝土的管壁厚的1/4。

5.根据权利要求1所述的一种高密封性钢筋混凝土顶管，其特征在于，在所述插口钢环片上设有试压孔，所述试压孔设置于相隔两组所述凹槽之间。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种高密封性钢筋混凝土顶管，其特征在于，位于所述插口的端面外侧的混凝土层呈阶梯面形状设置，所述阶梯面依次包括由所述外层钢筋笼的端部延向所述管芯混凝土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的直径，所述第一阶梯面的外径由端部延向所述管芯混凝土的轴向方向依次设置有钢环和楔形橡胶圈，与外钢套挤密形成第二道密封结构。

7.根据权利要求6所述的一种高密封性钢筋混凝土顶管，其特征在于，靠近所述插口的所述钢环上设有贯通所述外层钢筋笼、所述管芯混凝土与所述内层钢筋笼的注浆孔。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的一种高密封性钢筋混凝土顶管，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承口的外侧面，所述外钢套通过第二锚固钢筋穿过所述外层钢筋笼与所述管芯混凝土连接。

9.根据权利要求8所述的一种高密封性钢筋混凝土顶管，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。

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