CN110685712A - 一种可拼装的矩形顶管管节 - Google Patents
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Abstract
一种可拼装的矩形顶管管节，每个矩形顶管管节由2片或2片以上可拼装的预制管片组成；所述预制管片上设置便捷式接头或台阶式剪力键、预埋止水钢板、注浆孔和密封止水胶条；预制管片在拼接面位置通过便捷式接头或台阶式剪力键进行快速定位和连接固定；预制管片在拼接面外侧预埋止水钢板进行挡水，拼接面内侧预留注浆孔，拼接面位置预留密封止水胶条，三者共同组成防水***；管节与管节之间设置环间预埋止水钢板及密封止水胶条，通过顶进压力顶紧实现密封；此外，结合使用功能需要在顶管管节内部设置翼墙和/或层板，形成空间稳定结构，起到拼装时的临时支撑作用并满足使用状态下的功能需求。
Description
技术领域
本发明涉及停车规划相关领域，更具体地说，涉及一种可拼装的矩形顶管管节。
背景技术
随着城市化建设的推进，各个城市的地面建筑逐渐增多，尤其是大多数城市的核心区域，地面建筑密度越来越大。如此密集的地面建筑也给地下结构的修建带来了更多的困难，城市道路的频繁开挖也给市民的生活带来了诸多不便。顶管技术是一项非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术，一般用于市政工程。由于该开挖方法可不开挖或少开挖，所以施工期间对城市建设影响小，可不阻断道路交通，使得车辆能够正常通行，也可减小对地面基础设施的破坏和影响。所以目前大多数市政工程均会选择顶管法。
顶管法需将工厂预制好的管片运输到施工现场，在工作坑内进行安装，并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，将管道顶入土中，重复上述步骤直至完成整段隧道顶进工作。但随着顶管技术的愈趋成熟，其管片尺寸也越来越大，使得管片运输变得困难。此外，其自重大、运输难等问题也势必会耗费运输时间，一定程度上影响工期，并增加其施工成本。为了解决上述问题，研究一种可拼装的顶管管片成为顶管工法的新趋势。
目前也有很多专利提出了圆形顶管管片拼装，但是和圆形管片相比，矩形管片的断面优势更明显。施工时可有效利用矩形管片的断面优势，使得在提供相同体积地下空间的情况下，矩形管片的挖深小于圆形管片，从而节省地下空间，降低施工费用。但在矩形管片拼装时，不同部分管片在拼装完成前需解决其定位及临时稳定性问题，结合内部构件共同形成稳定结构是解决此问题的有效途径。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种可拼装的矩形顶管管节，在利用地下空间修建地下结构的施工期间，不仅可不阻断道路交通，减小对地面基础设施的破坏和影响；还能解决管片运输困难问题，节约工期，有效降低施工成本。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种可拼装的矩形顶管管节，其特征在于，一个矩形顶管管节由2片或2片以上可拼装的预制管片组成；所述预制管片上设置便捷式接头(4)或台阶式剪力键(5)、预埋止水钢板(8)、注浆孔(10)和密封止水胶条(9)；预制管片在拼接面位置通过便捷式接头(4)或台阶式剪力键(5)进行快速定位和连接固定；预制管片在拼接面外侧预埋止水钢板(8)进行挡水，拼接面内侧预留注浆孔(10)，拼接面位置预留密封止水胶条(9)，三者共同组成防水***；预制管片拼装完成后，通过内部注浆孔(10)注浆，结合密封止水胶条(9)，实现整个矩形顶管管节的密封连接；管节与管节之间设置环间预埋止水钢板(12)及密封止水胶条(9)，通过顶进压力顶紧实现密封；此外，结合使用功能需要在顶管管节内部设置翼墙(13)和/或层板(14)，形成空间稳定结构，起到拼装时的临时支撑作用并满足使用状态下的功能需求。
进一步的，所述每一顶管管节至少包括顶部预制管片(1)和底部预制管片(2)，根据矩形顶管管节的高度，还能包括若干侧壁预制管片(3)；顶部预制管片和底部预制管片形状为“[”形，包含整个顶板/底板和与之相连的一部分侧壁，当顶板/底板所连接侧壁长度为零时，顶部预制管片(1)或底部预制管片(2)形状为“一”字形；侧壁预制管片(3)为“一”字形；当无侧壁预制管片(3)时，顶部预制管片(1)和底部预制管片(2)直接相连；通过改变顶部预制管片(1)和底部预制管片(2)所连接侧壁的长度，改变每一顶管管节侧壁上拼缝的位置，实现顶管管节间的错缝排列，避免形成通缝，增强其整体性。
进一步的，所述便捷式接头(4)包括纵向钢筋(41)、岛(42)、槽(43)、机械接头(44)和弹簧(45)，两个预制管片间可通过所述便捷式接头(4)进行连接，预制管片间进行插接式连接时，先利用所述岛(42)和槽(43)进行定位，随后通过按压将机械接头***弹簧(45)内部进行快速固定，此处弹簧弹片只能单向插接，方向不可逆，插接锁定后能抵抗压力、拉力和剪力。
进一步的，所述台阶式剪力键(5)也是进行预制管片连接的一种方式，预制管片采用台阶式剪力键(5)进行连接时，接口处采用斜坡接口便于定位安装；预制管片的各个凸口处预留螺栓孔(6)及螺栓孔套筒，通过拼装螺栓(7)进行连接固定。
进一步的，所述组成每环管节的各预制管片外侧预埋止水钢板(8)，钢板覆盖接缝两侧管片，钢板沿隧道方向的长度与每环管节的宽度相同；每环管节之间的接缝处，也设置环间预埋止水钢板(12)，钢板覆盖管节之间接缝两侧管片；拼装完成的管节在顶进时，在外侧土水压力的作用下紧贴管节外壁，起到密封止水作用。
进一步的，所述预制管片的拼接面两侧预埋密封止水胶条(9)，止水胶条突出拼接面平面，预制管片在拼装时，拼接面两侧的止水胶条被有效挤压密封，起到二次密封止水作用。
进一步的，所述注浆孔(10)位于预制管片内侧，管节拼装完成后，从隧道内部注浆孔(10)处进行高压注浆，使注浆体充满两道密封止水胶条(9)之间的空隙，达到三次密封止水作用。
进一步的，每环顶管管节内部能根据具体需求设置翼墙(13)和/或层板(14)，所述翼墙(13)和/或层板(14)为钢结构或混凝土结构；所述翼墙(13)和/或层板(14)与预制管片整体预制，或所述翼墙(13)和/或层板(14)单独预制，在现场拼装顶管管节时同时进行拼装。
进一步的，在运输时为有效节约运输空间，将顶部预制管片(1)和底部预制管片(2)的端部错开，若有侧壁预制管片(3)，则将其叠放在顶部预制管片(1)和底部预制管片(2)之间，不同部分预制管片之间设置垫片或填充物包裹填充(15)，以防碰撞损坏。
相对于现有技术，本发明所述一种可拼装的矩形顶管管节具有以下优势：
本发明所述的一种可拼装的矩形顶管管节，其特征在于，一个矩形顶管管节由2片或2片以上可拼装的预制管片组成；所述预制管片上设置便捷式接头(4)或台阶式剪力键(5)、预埋止水钢板(8)、注浆孔(10)和密封止水胶条(9)；预制管片在拼接面位置通过便捷式接头(4)或台阶式剪力键(5)进行快速定位和连接固定；预制管片在拼接面外侧预埋止水钢板(8)进行挡水，拼接面内侧预留注浆孔(10)，拼接面位置预留密封止水胶条(9)，三者共同组成防水***；预制管片拼装完成后，通过内部注浆孔(10)注浆，结合密封止水胶条(9)，实现整个矩形顶管管节的密封连接；管节与管节之间设置环间预埋止水钢板(12)及密封止水胶条(9)，通过顶进压力顶紧实现密封；此外，结合使用功能需要在顶管管节内部设置翼墙(13)和/或层板(14)，形成空间稳定结构，起到拼装时的临时支撑作用并满足使用状态下的功能需求。
由于采用顶管法施工，该开挖方法可不开挖或少开挖，所以施工期间对城市建设影响小，可不阻断道路交通，使得车辆能够正常通行，也可减小对地面基础设施的破坏和影响。且管片拼装方法可以解决管片尺寸过大导致的运输困难问题，降低施工成本。且本发明的管片类型较少，拼装较容易，节约拼装时间的同时，有效节约部分工期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。
图1为本发明实施例一种可拼装的矩形顶管管节的管节正视图（便捷式接头）；
图2为本发明实施例一种可拼装的矩形顶管管节的管节正视图（便捷式接头，与图1接缝位置不同，便于错缝拼接）；
图3为本发明实施例一种可拼装的矩形顶管管节的便捷式接头细节图；
图4为本发明实施例一种可拼装的矩形顶管管节的管节正视图（台阶式剪力键）；
图5为本发明实施例一种可拼装的矩形顶管管节的台阶式剪力键细节图；
图6为本发明实施例一种可拼装的矩形顶管管节的环间管节连接图;
图7为本发明实施例一种可拼装的矩形顶管管节的管节俯视图（便捷式接头）；
图8为本发明实施例一种可拼装的矩形顶管管节的管节立体示意图；
图9为本发明实施例一种可拼装的矩形顶管管节的管节运输时位置摆放图。
附图标记说明：
1.顶部预制管片；2.底部预制管片；3.侧壁预制管片；4. 便捷式接头；41.纵向钢筋；42.岛；43.槽；44.机械接头；45.弹簧；5. 台阶式剪力键；6. 预留螺栓孔；7. 拼装螺栓；8.预埋止水钢板；9. 密封止水胶条；10. 注浆孔；11.环间预埋止水钢板；12. 翼墙结构； 13.层板；14. 填充物/垫片。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具备特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
参看图1-9，本发明专利提供一种可拼装的矩形顶管管节（以四片形式拼装为例），其特征在于，一个矩形顶管管节由2片或2片以上可拼装的预制管片组成；所述预制管片上设置便捷式接头(4)或台阶式剪力键(5)、预埋止水钢板(8)、注浆孔(10)和密封止水胶条(9)；预制管片在拼接面位置通过便捷式接头(4)或台阶式剪力键(5)进行快速定位和连接固定；预制管片在拼接面外侧预埋止水钢板(8)进行挡水，拼接面内侧预留注浆孔(10)，拼接面位置预留密封止水胶条(9)，三者共同组成防水***；预制管片拼装完成后，通过内部注浆孔(10)注浆，结合密封止水胶条(9)，实现整个矩形顶管管节的密封连接；管节与管节之间设置环间预埋止水钢板(11)及密封止水胶条(9)，通过顶进压力顶紧实现密封；此外，结合使用功能需要在顶管管节内部设置翼墙(12)和/或层板(13)，形成空间稳定结构，起到拼装时的临时支撑作用并满足使用状态下的功能需求。
进一步的，所述每一顶管管节至少包括顶部预制管片(1)和底部预制管片(2)，根据矩形顶管管节的高度，还能包括若干侧壁预制管片(3)；顶部预制管片和底部预制管片形状为“[”形，包含整个顶板/底板和与之相连的一部分侧壁，当顶板/底板所连接侧壁长度为零时，顶部预制管片(1)或底部预制管片(2)形状为“一”字形；侧壁预制管片(3)为“一”字形；当无侧壁预制管片(3)时，顶部预制管片(1)和底部预制管片(2)直接相连；通过改变顶部预制管片(1)和底部预制管片(2)所连接侧壁的长度，改变每一顶管管节侧壁上拼缝的位置，实现顶管管节间的错缝排列，避免形成通缝，增强其整体性。
进一步的，所述便捷式接头(4)包括纵向钢筋(41)、岛(42)、槽(43)、机械接头(44)和弹簧(45)，两个预制管片间可通过所述便捷式接头(4)进行连接，预制管片间进行插接式连接时，先利用所述岛(42)和槽(43)进行定位，随后通过按压将机械接头***弹簧(45)内部进行快速固定；所述便捷式接头(4)的岛(42)位于顶部预制管片(1)和底部预制管片(2)的端部，所述便捷式接头(4)的槽(43)位于2个侧壁预制管片(3)的端部，将二者按压插接锁定后能抵抗压力、拉力和剪力。
进一步的，所述台阶式剪力键(5)也是进行预制管片连接的一种方式，预制管片采用台阶式剪力键(5)进行连接时，接口处采用斜坡接口便于定位安装；预制管片的各个凸口处预留螺栓孔(6)及螺栓孔套筒，通过拼装螺栓(7)进行连接固定；其中侧壁预制管片(3)的外部凸口处预留螺栓孔套筒，顶部预制管片(1)和底部预制管片(2)的内部凸口处预留螺栓孔(6)，且内部凸口处的螺栓孔多预留约10mm，便于后期的螺栓易安装固定，以防加工错位等情况下无法安装。
进一步的，所述组成每环管节的各预制管片外侧预埋止水钢板(8)，钢板覆盖接缝两侧管片，钢板沿隧道方向的长度与每环管节的宽度相同，本实施例中的每环管节需要4片预埋止水钢板(8)，将所有接缝处覆盖完全；每环管节之间的接缝处，也设置环间预埋止水钢板(11)，钢板覆盖管节之间接缝两侧管片；拼装完成的管节在顶进时，在外侧土水压力的作用下紧贴管节外壁，起到密封止水作用。
进一步的，所述预制管片的拼接面两侧预埋密封止水胶条(9)，在便捷式接头(4)形式的预制管节中，每片预制管片的便捷式接头两侧均预埋密封止水胶条(9)；在台阶式剪力键(5)形式的预制管节中，每片预制管片的凹口和凸口侧均预埋密封止水胶条(9)；且上述止水胶条均需突出拼接面平面，预制管片在拼装时，拼接面两侧的止水胶条被有效挤压密封，起到二次密封止水作用。
进一步的，所述注浆孔(10)位于预制管片内侧，管节拼装完成后，从隧道内部注浆孔(10)处进行高压注浆，使注浆体充满两道密封止水胶条(9)之间的空隙，达到三次密封止水作用。
进一步的，每环顶管管节内部能根据具体需求设置翼墙(12)和/或层板(13)，所述翼墙(12)和/或层板(13)为钢结构或混凝土结构；所述翼墙(12)和/或层板(13)与侧壁预制管片(3)整体预制，然后现场与顶部预制管片(1)和底部预制管片(2)进行组合拼装；或所述翼墙(12)和/或层板(13)单独预制，在现场拼装顶管管节时同时进行拼装。
进一步的，在运输时为有效节约运输空间，将顶部预制管片(1)和底部预制管片(2)的端部错开，并将2个侧壁预制管片(3)叠放在顶部预制管片(1)和底部预制管片(2)之间，不同部分预制管片之间设置垫片或填充物(14)包裹填充，以防碰撞损坏。
Claims (9)
1.一种可拼装的矩形顶管管节，其特征在于，一个矩形顶管管节由2片或2片以上可拼装的预制管片组成；所述预制管片上设置便捷式接头或台阶式剪力键、预埋止水钢板、注浆孔和密封止水胶条；预制管片在拼接面位置通过便捷式接头或台阶式剪力键进行快速定位和连接固定；预制管片在拼接面外侧预埋止水钢板进行挡水，拼接面内侧预留注浆孔，拼接面位置预留密封止水胶条，三者共同组成防水***；预制管片拼装完成后，通过内部注浆孔注浆，结合密封止水胶条，实现整个矩形顶管管节的密封连接；管节与管节之间设置环间预埋止水钢板及密封止水胶条，通过顶进压力顶紧实现密封；此外，结合使用功能需要在顶管管节内部设置翼墙和/或层板，形成空间稳定结构，起到拼装时的临时支撑作用并满足使用状态下的功能需求。
2.根据权利要求1所述的一种可拼装的矩形顶管管节，其特征在于，所述每一顶管管节至少包括顶部预制管片和底部预制管片，根据矩形顶管管节的高度，还能包括若干侧壁预制管片；顶部预制管片和底部预制管片形状为“[”形，包含整个顶板/底板和与之相连的一部分侧壁，当顶板/底板所连接侧壁长度为零时，顶部预制管片或底部预制管片形状为“一”字形；侧壁预制管片为“一”字形；当无侧壁预制管片时，顶部预制管片和底部预制管片直接相连；通过改变顶部预制管片和底部预制管片所连接侧壁的长度，改变每一顶管管节侧壁上拼缝的位置，实现顶管管节间的错缝排列，避免形成通缝，增强其整体性。
3.根据权利要求1所述的一种可拼装的矩形顶管管节，其特征在于，所述便捷式接头包括纵向钢筋、岛、槽、机械接头和弹簧，两个预制管片通过所述便捷式接头进行连接，预制管片间进行插接式连接时，先利用所述岛和槽进行定位，随后通过按压将机械接头***弹簧内部进行快速固定，此处弹簧弹片只能单向插接，方向不可逆，插接锁定后能抵抗压力、拉力和剪力。
4.根据权利要求1所述的一种可拼装的矩形顶管管节，其特征在于，所述台阶式剪力键也是进行预制管片连接的一种方式，预制管片采用台阶式剪力键进行连接时，接口处采用斜坡接口便于定位安装；预制管片的各个凸口处预留螺栓孔及螺栓孔套筒，通过拼装螺栓进行连接固定。
5.根据权利要求1所述的一种可拼装的矩形顶管管节，其特征在于，所述组成每环管节的各预制管片外侧预埋止水钢板，钢板覆盖接缝两侧管片，钢板沿隧道方向的长度与每环管节的宽度相同；每环管节之间的接缝处，也设置环间预埋止水钢板，钢板覆盖管节之间接缝两侧管片；拼装完成的管节在顶进时，在外侧土水压力的作用下紧贴管节外壁，起到密封止水作用。
6.根据权利要求1所述的一种可拼装的矩形顶管管节，其特征在于，所述预制管片的拼接面两侧预埋密封止水胶条，止水胶条突出拼接面平面，预制管片在拼装时，拼接面两侧的止水胶条被有效挤压密封，起到二次密封止水作用。
7.根据权利要求1所述的一种可拼装的矩形顶管管节，其特征在于，所述注浆孔位于预制管片内侧，管节拼装完成后，从隧道内部注浆孔处进行高压注浆，使注浆体充满两道密封止水胶条之间的空隙，达到三次密封止水作用。
8.根据权利要求1所述的一种可拼装的矩形顶管管节，其特征在于，每环顶管管节内部能根据具体需求设置翼墙和/或层板，所述翼墙和/或层板为钢结构或混凝土结构；所述翼墙和/或层板与预制管片整体预制，或所述翼墙和/或层板单独预制，在现场拼装顶管管节时同时进行拼装。
9.根据权利要求1所述的一种可拼装的矩形顶管管节，其特征在于，在运输时为有效节约运输空间，将顶部预制管片和底部预制管片的端部错开；若有侧壁预制管片，则将其叠放在顶部预制管片和底部预制管片之间，不同部分预制管片之间设置垫片或填充物包裹填充，以防碰撞损坏。
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