CN221121187U - 一种适用于顶进施工的带钢筒混凝土管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及预制混凝土管技术领域，涉及一种适用于顶进施工的带钢筒混凝土管。该带钢筒混凝土管包括外层受力钢筋、内层受力钢筋和防渗钢筒组件；防渗钢筒组件包括依次连接的钢制承口、防渗钢筒和钢制插口；防渗钢筒组件设置于外层受力钢筋与内层受力钢筋之间；在垂直于带钢筒混凝土管轴心线方向上，防渗钢筒与外层受力钢筋的距离小于其与内层受力钢筋的距离。该带钢筒混凝土管其受顶面位于防渗钢筒内侧，管体受顶面受顶时呈三向受压的受力状态，承载力可以达到混凝土强度等级的1.3～1.5倍；其防渗钢筒内侧混凝土厚度足够厚，有利于安装预埋部件；防渗钢筒内侧的混凝土结构强度较高，顶进过程中不会存在混凝土破损问题，提升了管材的施工质量。

Description

一种适用于顶进施工的带钢筒混凝土管

技术领域

本实用新型涉及预制混凝土管技术领域，具体而言，涉及一种适用于顶进施工的带钢筒混凝土管。

背景技术

在目前适用于顶进施工的混凝土管产品中，为了提升管道的抗水压渗透能力，一些产品采取了在管体内设置抗渗钢筒的结构形式。比如“预应力钢筒混凝土顶管(JPCCP)”、“钢筒混凝土管(JCCP)”等。

一般情况下，以上几种带钢筒的管材结构形式都有一个共同点：其防渗钢筒的位置在管壁厚度方向上均靠近管体内壁(一般位于壁厚中心线以内的内侧管壁)；其在施工顶进时的受顶面均位于防渗钢筒的外侧，见图1和图2所示。

随着工程应用需求的发展，以上介绍的带防渗钢筒的混凝土管的结构形式在某些应用场景下存在一些不足，比如：

(1)当管材应用于管内壁需要有较多大型或重型预埋构件的场景时(如需要良好防水性能的电力管廊中设有大量电缆架预埋件、承重吊环预埋件等)，防渗钢筒位置过于靠内，导致防渗钢筒内侧的混凝土管壁过薄(一般只有40～90mm厚)，不足以为预埋构件提供足够的锚固力，使预埋件存在不稳定、脱落的风险，影响此类管材的工程应用范围。

(2)在顶进施工工艺中，由于管材受顶面位于钢筒外侧，受顶区的混凝土在承受顶力时为单向受压的受力模式，混凝土的受压承载力偏小，导致管材的实际允许顶力小，在同等阻力的条件下顶进距离小，对工程来讲存在工程顶进成本升高的风险。

(3)在顶进施工工艺中，普遍存在前进方向纠偏的需求，有的顶管还有曲线顶管的要求。在实施以上工艺措施时，管材接口会被要求偏转一定的角度(一般约0-2度之间)，这个偏转角会对插口混凝土产生局部弯折和剪切力，当钢筒内侧混凝土较薄时，该局部受力会使插口端混凝土开裂，影响工程质量。

实用新型内容

本实用新型的目的包括提供一种适用于顶进施工的带钢筒混凝土管，该带钢筒混凝土管的结构设计巧妙，其管体受顶面位于防渗钢筒内侧，受顶时呈三向受压的受力状态，承载力可以达到混凝土强度等级的1.3～1.5倍；其防渗钢筒内侧混凝土厚度足够厚，有利于安装预埋部件，可以应用在需要安装内壁预埋件的场景；防渗钢筒内侧的混凝土结构强度较高，顶进过程中不会存在混凝土破损问题，提升了管材的施工质量。

为了达到上述目的，本实用新型采用的优选的解决方案是：

一种适用于顶进施工的带钢筒混凝土管，包括外层受力钢筋、内层受力钢筋和防渗钢筒组件；防渗钢筒组件包括依次连接的钢制承口、防渗钢筒和钢制插口；防渗钢筒组件设置于外层受力钢筋与内层受力钢筋之间；在垂直于带钢筒混凝土管轴心线方向上，防渗钢筒与外层受力钢筋的距离小于其与内层受力钢筋的距离。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，还包括中间层受力钢筋；中间层受力钢筋设置于防渗钢筒和内层受力钢筋之间；在垂直于带钢筒混凝土管轴心线方向上，中间层受力钢筋与防渗钢筒的距离小于其与内层受力钢筋的距离。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，还包括至少一个注浆管；注浆管沿垂直于轴心线方向设置，注浆管的一端与钢制插口连通，另一端朝向带钢筒混凝土管的内壁延伸；注浆管设置于防渗钢筒的内侧。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，还包括至少一个端部构造钢筋；端部构造钢筋设置于带钢筒混凝土管的端部并设置于防渗钢筒与内层受力钢筋之间。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，多个端部构造钢筋沿带钢筒混凝土管的周向间隔设置。

本实用新型提供的一种适用于顶进施工的带钢筒混凝土管的有益效果是：

本实用新型提供的适用于顶进施工的带钢筒混凝土管，包括外层受力钢筋、内层受力钢筋和防渗钢筒组件。根据上述外层受力钢筋、内层受力钢筋和防渗钢筒组件相互之间的位置方式的设计，以及其他构件的设计，得到的带钢筒混凝土管，可实现：

(1)由于将防渗钢筒设置于管子靠外壁的位置，使防渗钢筒内侧的管壁厚度大幅度增加，对需要设置各种管内预埋件的应用场景来说，可以满足各种类型预埋件的预埋锚固要求，扩展了该类型管材的应用范围；

(2)将管子的受顶面设置于防渗钢筒内侧，使顶进施工时，受顶面混凝土受到防渗钢筒在环向的约束，加上沿管纵轴向的顶力作用，形成了三向受压的受力形态，在这种受力形态下，混凝土的抗压承载能力将得到大幅度提升，宏观上即表现为管子的受顶承载力将大幅度提升，这种性能的提升会使同等施工条件下管子可以顶进更长的距离；或者说管子的受顶安全性更高了；

(3)将管子的受顶面设置于防渗钢筒内侧，且防渗钢筒内侧的壁厚厚度大幅度提升，受力面积大幅增加，有足够的承载能力抵抗顶管施工在纠偏或曲线顶管时产生的弯折和剪切力，是减少和避免管材插口端混凝土开裂的有效措施，能显著提高管材施工的质量；

(4)本混凝土管不但适用于顶进施工的应用场景，也可以应用于开槽施工的管线，还可用于露天铺设的管线，当对管体混凝土的防腐蚀性能进行提升后，还可以用于具有腐蚀性的环境中；

(5)本带钢筒混凝土管可以应用在内径为600mm-5000mm范围内的以普通混凝土、高强混凝土以及超高性能混凝土为主要管体材料的管子中，也可以应用在管径更大的管子中。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为现有带钢筒混凝土管的管体纵截面示意图；

图2为现有相邻带钢筒混凝土管的端部连接的截面示意图；

图3为实施例1提供的带钢筒混凝土管的管体纵截面示意图；

图4为实施例1提供的带钢筒混凝土管的端部连接的截面示意图；

图5为实施例1提供的带钢筒混凝土管的管体横截面示意图；

图6为实施例2提供的带钢筒混凝土管的管体纵截面示意图

图标：10-适用于顶进施工的带钢筒混凝土管，100-外层受力钢筋，200-内层受力钢筋，300-防渗钢筒组件，500-注浆管，600-构造钢筋，310-钢制承口，320-防渗钢筒，330-钢制插口，10-适用于顶进施工的带钢筒混凝土管，21-外层受力钢筋，22-内层受力钢筋，23-中间层受力钢筋，24-防渗钢筒。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例1

以下结合附图3-5对本实用新型作进一步描述：

本实施例提供了一种适用于顶进施工的带钢筒混凝土管10，请参阅图3-5，该适用于顶进施工的带钢筒混凝土管10包括外层受力钢筋100、内层受力钢筋200、防渗钢筒320组件300、至少一个注浆管500以及至少一个端部构造钢筋600。

需要说明的是，在本实施例中，管体混凝土可采用C30以上的各种混凝土，包括普通混凝土、高强混凝土、超高性能混凝土等类型的混凝土材料。管壁厚度范围为管子内径的1/6-1/20，管子长度为1-6m。

在本实施例中，防渗钢筒320组件300包括依次连接的钢制承口310、防渗钢筒320和钢制插口330。具体地，钢制承口310、防渗钢筒320和钢制插口330焊接连接。防渗钢筒320组件300是管体结构的防渗性能的保障措施，材质均为钢材；其中防渗钢筒320的厚度范围根据管材口径和工程需要取值可为1-20mm。

防渗钢筒320组件300设置于外层受力钢筋100与内层受力钢筋200之间，在垂直于带钢筒混凝土管轴心线方向上，防渗钢筒320与外层受力钢筋100的距离小于其与内层受力钢筋200的距离。

防渗钢筒320位于整个带钢筒混凝土管管壁0-1/2混凝土壁厚的范围内，为了保证外层受力钢筋100有足够的混凝土保护层，防渗钢筒320外侧的混凝土壁厚一般不小于50mm。

需要说明的是，内层受力钢筋200和外层受力钢筋100是管体结构确保承载能力的必要部件，其均由沿结构圆周的环向受力钢筋和沿结构纵轴线的纵向构造钢筋600组成，材质均为钢材。内层受力钢筋200和外层受力钢筋100分别设置于靠近管体结构内壁表面和外壁表面的位置，钢筋表面离最近管壁表面的距离为混凝土保护层，混凝土保护层的厚度一般为10～50mm。

基于对管体结构两端受顶面附近的加强考虑，可以在带钢筒混凝土管的端部设置端部构造钢筋600。端部构造钢筋600设置于防渗钢筒320与内层受力钢筋200之间。多个端部构造钢筋600沿带钢筒混凝土管的周向等距间隔设置。其间隔距离范围为50～500mm。

注浆管500的设置是为了满足顶管施工工艺的要求，可通过注浆管500向管体外壁注入减阻泥浆以减小顶进阻力。

在本实施例中，注浆管500沿垂直于轴心线方向设置，注浆管500一般为钢制，直径在20-50mm之间。注浆管500一般预埋在带钢筒混凝土管的钢制插口330一端距带钢筒混凝土管端面约150-300mm的范围内。注浆管500的一端与钢制插口330连通，另一端朝向带钢筒混凝土管的内壁延伸，注浆管500设置于防渗钢筒320的内侧。注浆管500根据带钢筒混凝土管的管径大小不同一般可设置2-6个，沿带钢筒混凝土管的圆周均匀布置。

本实施例提供的该带钢筒混凝土管是这样制作的：(1)根据带钢筒混凝土管的内径、荷载级别要求、所选择的混凝土和钢筋型号，进行管子的结构计算，确定钢筋配筋量、管壁厚度、轮廊尺寸等管子结构参数，并出设计图纸；(2)根据设计图纸的技术要求，采用钢筋骨架滚焊机或者人工焊接加工钢筋骨架，采用钢筒卷焊机加工防渗钢筒320；(3)将加工完成的防渗钢筒320和钢筋骨架按图纸要求组装成整体，并按图纸要求配置端部构造钢筋600、注浆管500、保护钢箍等部件；(4)将加工好的钢筋骨架整体放置到管道模具内，完成装模；(5)按照工艺技术要求搅拌好管体混凝土；(6)将搅拌好的管体混凝土按照工艺要求浇筑入已组装好的模具中，并按技术要求进行养护；(7)完成养护后，拆除模具，形成完整的管体结构。

综上所述，本实施例提供的适用于顶进施工的带钢筒混凝土管10，该该带钢筒混凝土管的结构设计巧妙，其管体受顶面位于防渗钢筒320内侧，受顶时呈三向受受压的受力状态，承载力可以达到混凝土强度等级的1.3～1.5倍；其防渗钢筒320内侧混凝土厚度足够厚，有利于安装预埋部件，可以应用在需要安装内壁预埋件的场景；防渗钢筒320内侧的混凝土结构强度较高，顶进过程中不会存在混凝土破损问题，提升了管材的施工质量。

实施例2

请参阅附图6，本实施例相较于实施例1的改进在于增加了中间层受力钢筋23，本实施例未提及之处结构均可参考实施例1。

本实施例提供了一种适用于顶进施工的带钢筒混凝土管20，请参阅图6，该适用于顶进施工的带钢筒混凝土管20包括外层受力钢筋21、内层受力钢筋22以及中间层受力钢筋23。

如果管体结构计算结果表明两层钢筋不足以满足工程承载要求，或基于其它构造性需要，可在管体中设置中间层受力钢筋23。

中间层受力钢筋23设置于防渗钢筒24和内层受力钢筋22之间。在垂直于带钢筒混凝土管轴心线方向上，中间层受力钢筋23与防渗钢筒24的距离小于其与内层受力钢筋22的距离。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于顶进施工的带钢筒混凝土管，其特征在于，包括外层受力钢筋、内层受力钢筋和防渗钢筒组件；所述防渗钢筒组件包括依次连接的钢制承口、防渗钢筒和钢制插口；

所述防渗钢筒组件设置于所述外层受力钢筋与所述内层受力钢筋之间；在垂直于所述带钢筒混凝土管轴心线方向上，所述防渗钢筒与所述外层受力钢筋的距离小于其与所述内层受力钢筋的距离。

2.根据权利要求1所述的适用于顶进施工的带钢筒混凝土管，其特征在于，还包括中间层受力钢筋；所述中间层受力钢筋设置于所述防渗钢筒和所述内层受力钢筋之间；在垂直于所述带钢筒混凝土管轴心线方向上，所述中间层受力钢筋与所述防渗钢筒的距离小于其与所述内层受力钢筋的距离。

3.根据权利要求1所述的适用于顶进施工的带钢筒混凝土管，其特征在于，还包括至少一个注浆管；所述注浆管沿垂直于所述轴心线方向设置，所述注浆管的一端与所述钢制插口连通，另一端朝向所述带钢筒混凝土管的内壁延伸；所述注浆管设置于所述防渗钢筒的内侧。

4.根据权利要求1所述的适用于顶进施工的带钢筒混凝土管，其特征在于，还包括至少一个端部构造钢筋；所述端部构造钢筋设置于所述带钢筒混凝土管的端部并设置于所述防渗钢筒与所述内层受力钢筋之间。

5.根据权利要求4所述的适用于顶进施工的带钢筒混凝土管，其特征在于，多个所述端部构造钢筋沿所述带钢筒混凝土管的周向间隔设置。