管幕工作井自平衡支护结构及方法与流程

本发明涉及管幕施工技术领域，特指一种管幕工作井自平衡支护结构及方法。

背景技术：

管幕暗挖法是一种对现状交通影响较小的非开挖施工方法，具有断面形式灵活，地层适应能力强等特点。管幕暗挖法是通过在两个工作井或端头井之间施做群顶管形成管幕，再在管幕内进行暗挖施工。此外，在软土地区往往需要对暗挖掌子面进行加固。

现行工作井支护方法多在侧墙和后靠间架设支撑，以抵抗侧墙外水土压力。管幕施工中，需在工作井侧墙上凿除洞门，以供顶管始发和接收。群顶管的连续施工将使工作井侧墙切断，形成若干块独立区域，破坏原侧墙受力结构。若根据切断的侧墙重新设计支撑体系，增加支撑数量，从而增加施工成本。并且增加的支撑会减小工作井内作业空间，占用后续顶管和加固施工作业面，影响施工进度，增加施工难度。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种管幕工作井自平衡支护结构及方法，解决现有的支护方法采用支撑而占用工作井内作业空间、占用后续顶管及加固施工作业面，进而影响施工进度和增加施工难度的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种管幕工作井自平衡支护方法，包括如下步骤：

于两个工作井的侧墙之间施工多个顶管以形成管幕；以及

提供传力件，将所述传力件于所述顶管的端部间隔布设，并将所述传力件与所述顶管和对应的侧墙固定连接，从而使得所述顶管的两端均通过所述传力件与对应的侧墙连接成整体。

本发明利用传力件将顶管和侧墙连接成为整体，形成了一体的受力结构，顶管为埋设于两个工作井侧墙之间土体中的结构，该顶管的端部通过传力件与对应的侧墙固定连接，使得侧墙外水土压力传递给顶管，从而使得顶管两端受拉进而达到自平衡状态，提高支护的稳定性及牢固性，相对于现有的支撑支护能够节约投资；本发明传力件不占用工作井内的作业工期，可避免后续顶管和加固施工的影响，提高施工效率。

本发明管幕工作井自平衡支护方法的进一步改进在于，所述传力件包括相互垂直连接的第一翼板和第二翼板，再将所述传力件与所述顶管和对应的侧墙固定连接时，

将所述传力件的第一翼板贴设于所述顶管上靠近端部的内壁面并与所述顶管的内壁面固定连接；

将所述传力件的第二翼板贴设于所述顶管端部处的侧墙上并与所述侧墙固定连接。

本发明管幕工作井自平衡支护方法的进一步改进在于，还包括：

于所述第二翼板上对应预埋于所述侧墙上的洞圈开设一凹槽，通过所述凹槽卡设于所述洞圈上并将所述第二翼板与所述洞圈贴合固定连接。

本发明管幕工作井自平衡支护方法的进一步改进在于，还包括：

将所述侧墙上对应所述第二翼板的混凝土保护层剥离以露出侧墙钢筋；

将所述第二翼板与露出的侧墙钢筋固定连接。

本发明管幕工作井自平衡支护方法的进一步改进在于，

将位于所述管幕角部处的顶管上的传力件布设于所述管幕的外侧；

将位于所述管幕侧部处的顶管上的传力件布设于所述顶管上相对的两侧。

本发明还提供了一种管幕工作井自平衡支护结构，包括：

设于两个工作井的侧墙之间的多个顶管，所述顶管的端部位于对应的侧墙的表面，通过多个顶管形成管幕；以及

于所述顶管的端部间隔布设的传力件，所述传力件与所述顶管和对应的侧墙固定连接，从而使得所述顶管的两端均通过所述传力件与对应的侧墙连接成整体。

本发明管幕工作井自平衡支护结构的进一步改进在于，所述传力件包括相互垂直连接的第一翼板和第二翼板，所述第一翼板贴设于所述顶管上靠近端部的内壁面并与所述顶管的内壁面固定连接；

所述第二翼板贴设于所述顶管端部处的侧墙上并与所述侧墙固定连接。

本发明管幕工作井自平衡支护结构的进一步改进在于，所述第二翼板上对应预埋于所述侧墙上的洞圈开设有一凹槽，所述第二翼板通过所述凹槽卡设于所述洞圈上并与所述洞圈贴合固定连接。

本发明管幕工作井自平衡支护结构的进一步改进在于，所述第二翼板与所述侧墙上剥离露出的侧墙钢筋固定连接。

本发明管幕工作井自平衡支护结构的进一步改进在于，位于所述管幕角部处的顶管上的传力件布设于所述管幕的外侧；位于所述管幕侧部处的顶管上的传力件布设于所述顶管上相对的两侧。

附图说明

图1为本发明管幕工作井自平衡支护结构的正视图。

图2为本发明管幕工作井自平衡支护结构中部分顶管及传力件的结构示意图。

图3为本发明管幕工作井自平衡支护结构中顶管的剖视图。

图4为图3中a处的局部放大结构示意图。

图5为本发明管幕工作井自平衡支护结构中传力件的结构示意图。

图6为本发明管幕工作井自平衡支护方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图1，本发明提供了一种管幕工作井自平衡支护结构及方法，解决现有工作井支护时采用支撑体系抵抗侧墙外水土压力存在的支撑体系占用工作井的作业空间，占用后续顶管及加固施工作业面，影响施工进度增加施工难度以及增加施工成本等的问题。本发明的管幕工作井自平衡支护结构及方法，采用传力件将管幕的端部与工作井的侧墙连接成一体，形成整体的受力结构，使得侧墙外水土压力通过传力件直接传递给顶管，顶管的两端受拉从而达到自平衡状态。且本发明的支护结构及方法不占用工作井内作业空间，可避免对后续顶管和加固施工的影响，提高施工效率。下面结合附图对本发明管幕工作井自平衡支护结构及方法进行说明。

参阅图1，显示了管幕工作井自平衡支护结构的正视图。参阅图3，显示了本发明管幕工作井自平衡支护结构中顶管的剖视图。下面结合图1和图3，对本发明管幕工作井自平衡支护结构进行说明。

如图1和图3所示，本发明的管幕工作井自平衡支护结构包括顶管21和传力件22，顶管21设于两个工作井的侧墙10之间，顶管21有多个，且顶管21的端部位于对应的侧墙10的表面，通过多个顶管21形成管幕；顶管21的施工是从一个工作井的侧墙10向另一个工作井的侧墙10掘进，施工所形成的顶管21埋于土体中，且顶管21的两端部位于对应的侧墙10的表面；传力件22于顶管21的端部间隔布设，即在每一顶管21的端部均设置多个传力件22，传力件22与顶管21和对应的侧墙10固定连接，从而使得顶管21的两端均通过传力件22与对应的侧墙10连接成整体。

图3所示的两个侧墙10之间为土体，两个侧墙10上对应远离土体的一侧为工作井，两个侧墙10会受到土体的侧向水土压力，该水土压力的作用方向为从侧墙10上靠近土体的一侧向远离土体的一侧，而该方向的水土压力通过传力件而传递给顶管21，从而使得顶管21的两个端部受到方向相反的作用力，即顶管21的两个端部受到向外的拉力，从而使得顶管21达到自平衡状态，能够提高侧墙10的支护强度及稳定性，实现了自稳定的受力状态。

作为本发明的一较佳实施方式，如图4和图5所示，传力件22包括相互垂直连接的第一翼板221和第二翼板222，第一翼板221贴设于顶管21上靠近端部的内壁面并与顶管21的内壁面固定连接；第二翼板222贴设于顶管21端部处的侧墙10上并与侧墙10固定连接。第一翼板221和第二翼板222连成l型的传力件22，利用l型的传力件22拉结连接侧墙10和顶管21，使得侧墙10所受到的侧向水土压力能够以拉力的形式传递给顶管21，从而实现了自平衡受力状态，提高了支护结构的稳定性，也提高了侧墙的稳定性。

进一步地，第二翼板222上对应预埋于侧墙10上的洞圈23开设有一凹槽223，第二翼板222上的凹槽223靠近第一翼板221设置，第二翼板222通过凹槽223卡设于洞圈23上并与洞圈23贴合固定连接。

结合图2和图4所示，洞圈23设于顶管21的端部处，洞圈23沿顶管21的管口的周缘设置并贴设于侧墙10的表面，洞圈23还有部分贴设于顶管21的内壁面，另一端部埋设于墙体10内。洞圈23包括位于端部的边板和位于中部的筒体，边板与筒体连接成一体结构，边板位于筒体的端面处；该筒体与顶管21的内壁面相适配，该筒体插入到顶管21内并与顶管21的内壁面相贴合，筒体上位于顶管21内的边板埋设于侧墙10内，筒体上位于顶管21外的边板贴设于侧墙10的表面，该洞圈23在施工侧墙10时预埋于侧墙10内。

在设置传力件22时，将第二翼板222通过凹槽223卡设在洞圈23上，使得第二翼板222上对应位于凹槽223底部的部分与洞圈23位于侧墙10表面上的部分相贴合并固定连接。

再进一步地，第二翼板222与侧墙10上剥离露出的侧墙钢筋101固定连接。侧墙10上对应第二翼板222上除凹槽223外的部分的混凝土保护层102被剥离，从而露出了对应的侧墙钢筋101，被剥离掉的混凝土保护层102处形成了卡槽，而第二翼板222部分卡入该卡槽内并与侧墙钢筋101相贴合，进而固定连接。较佳地，第二翼板222的凹槽223的深度适配于混凝土保护层102的厚度和洞圈23上对应部分的厚度。

作为本发明的另一较佳实施方式，如图1和图2所示，位于管幕角部处的顶管21上的传力件22布设于管幕的外侧，也即布设于顶管21上位于管幕外的侧部；位于管幕侧部处的顶管21上的传力件22布设于顶管21上相对的两侧，也即位于竖向侧部的顶管21上的传力件22布设于顶管的左右两侧，位于横向侧部的顶管21上的传力件22布设于顶管21的上下两侧。较佳地，位于相对两侧的传力件22对称设置。

本发明通过多个顶管21围合形成管幕，在管幕内部的土体后续会进行暗挖，这样在后续暗挖施工时，顶管21形成的管幕提供了支撑，能够确保施工安全。顶管21设于土体内，自身具有较高的稳定性，但由于顶管21设于两个工作井之间，而顶管21的顶管施工是切削侧墙10而进行的，会对侧墙10进行破坏，进而减弱了侧墙10抵抗土体的侧向水土压力的能力，本发明通过设置的传力件22将顶管21的端口与侧墙10连接成整体，使得侧墙10承受的侧向水土压力以侧向拉力的形式查传递给顶管21，从而顶管21的两端受到向外的(也即方向相反)的拉力，从而实现了自平衡受力状态，提高了侧墙10的受力能力以及稳定性。

较佳地，本发明的传力件22采用20mm厚钢板制成，宽度在300mm至500mm之间，长度在800mm至1200mm之间。传力件22为l型钢板，该l型钢板的长边一侧设置的凹槽223的长度在300mm至500mm之间，宽度在100mm至200mm之间。顶管21采用直径为800mm至2000mm的钢管，壁厚为16mm至2mm，采用顶管施工方法贯通两个工作井。顶管21和l型钢板通过焊接连接，焊缝的长度为200mm至400mm。洞圈23预埋在侧墙10内，洞圈23采用20mm厚的钢板制成，洞圈23的直径与顶管21的直径相适配，洞圈23上的边板的宽度为100mm。洞圈23上的边板与l型钢板通过焊接连接，焊缝长度为200mm至300mm。侧墙钢筋为剥离侧墙混凝土保护层而暴露的钢筋，暴露出的侧墙钢筋的长度为400mm至800mm，侧墙钢筋暴露段和l型钢板通过焊接连接，焊缝长度为400mm至800mm。

下面对本发明提供的管幕工作井自平衡支护方法进行说明。

本发明提供的一种管幕工作井自平衡支护方法，包括如下步骤：

如图6所示，执行步骤s11，于两个工作井的侧墙之间施工多个顶管以形成管幕；接着执行步骤s12；

执行步骤s12，提供传力件，将传力件于顶管的端部间隔布设，并将传力件与顶管和对应的侧墙固定连接，从而使得顶管的两端均通过传力件与对应的侧墙连接成整体。

本发明利用传力件将顶管和侧墙连接成为整体，形成了一体的受力结构，顶管为埋设于两个工作井侧墙之间土体中的结构，该顶管的端部通过传力件与对应的侧墙固定连接，使得侧墙外水土压力传递给顶管，从而使得顶管两端受拉进而达到自平衡状态，提高支护的稳定性及牢固性，相对于现有的支撑支护能够节约投资；本发明传力件不占用工作井内的作业工期，可避免后续顶管和加固施工的影响，提高施工效率。

如图1和图2所示，施工顶管21采用顶管法施工，结合图3所示，顶管21贯通两个工作井，顶管21置于两个侧墙10之间的土体内，两个侧墙10上对应远离土体的一侧为工作井，两个侧墙10会受到土体的侧向水土压力，该水土压力的作用方向为从侧墙10上靠近土体的一侧向远离土体的一侧，而该方向的水土压力通过传力件而传递给顶管21，从而使得顶管21的两个端部受到方向相反的作用力，即顶管21的两个端部受到向外的拉力，从而使得顶管21达到自平衡状态，能够提高侧墙10的支护强度及稳定性，实现了自稳定的受力状态。

作为本发明的一较佳实施方式，如图4和图5所示，传力件22包括相互垂直连接的第一翼板221和第二翼板222，再将传力件22与顶管21和对应的侧墙10固定连接时，

将传力件22的第一翼板221贴设于顶管21上靠近端部的内壁面并与顶管21的内壁面固定连接；

将传力件22的第二翼板222贴设于顶管21端部处的侧墙10上并与侧墙10固定连接。

第一翼板221和第二翼板222连成l型的传力件22，利用l型的传力件22拉结连接侧墙10和顶管21，使得侧墙10所受到的侧向水土压力能够以拉力的形式传递给顶管21，从而实现了自平衡受力状态，提高了支护结构的稳定性，也提高了侧墙的稳定性。

进一步地，本发明的支护方法还包括：

于第二翼板222上对应预埋于侧墙10上的洞圈23开设一凹槽223，通过凹槽223卡设于洞圈23上并将第二翼板222与洞圈23贴合固定连接。

结合图2和图4所示，洞圈23设于顶管21的端部处，洞圈23沿顶管21的管口的周缘设置并贴设于侧墙10的表面，洞圈23还有部分贴设于顶管21的内壁面，另一端部埋设于墙体10内。洞圈23包括位于端部的边板和位于中部的筒体，边板与筒体连接成一体结构，边板位于筒体的端面处；该筒体与顶管21的内壁面相适配，该筒体插入到顶管21内并与顶管21的内壁面相贴合，筒体上位于顶管21内的边板埋设于侧墙10内，筒体上位于顶管21外的边板贴设于侧墙10的表面，该洞圈23在施工侧墙10时预埋于侧墙10内。

在设置传力件22时，将第二翼板222通过凹槽223卡设在洞圈23上，使得第二翼板222上对应位于凹槽223底部的部分与洞圈23位于侧墙10表面上的部分相贴合并固定连接。

再进一步地，还包括：

将侧墙10上对应第二翼板222的混凝土保护层101剥离以露出侧墙钢筋102；

将第二翼板222与露出的侧墙钢筋101固定连接。

侧墙10上对应第二翼板222上除凹槽223外的部分的混凝土保护层102被剥离后露出了对应的侧墙钢筋101，被剥离掉的混凝土保护层102处形成了卡槽，而第二翼板222部分卡入该卡槽内并与侧墙钢筋101相贴合，进而固定连接。较佳地，第二翼板222的凹槽223的深度适配于混凝土保护层102的厚度和洞圈23上对应部分的厚度。

作为本发明的另一较佳实施方式，如图1和图2所示，

将位于管幕角部处的顶管21上的传力件22布设于管幕的外侧；也即布设于顶管21上位于管幕外的侧部；

将位于管幕侧部处的顶管21上的传力件22布设于顶管上相对的两侧。也即位于竖向侧部的顶管21上的传力件22布设于顶管的左右两侧，位于横向侧部的顶管21上的传力件22布设于顶管21的上下两侧。较佳地，位于相对两侧的传力件22对称设置。

本发明通过多个顶管21围合形成管幕，在管幕内部的土体后续会进行暗挖，这样在后续暗挖施工时，顶管21形成的管幕提供了支撑，能够确保施工安全。顶管21设于土体内，自身具有较高的稳定性，但由于顶管21设于两个工作井之间，而顶管21的顶管施工是切削侧墙10而进行的，会对侧墙10进行破坏，进而减弱了侧墙10抵抗土体的侧向水土压力的能力，本发明通过设置的传力件22将顶管21的端口与侧墙10连接成整体，使得侧墙10承受的侧向水土压力以侧向拉力的形式查传递给顶管21，从而顶管21的两端受到向外的(也即方向相反)的拉力，从而实现了自平衡受力状态，提高了侧墙10的受力能力以及稳定性。

较佳地，本发明的传力件22采用20mm厚钢板制成，宽度在300mm至500mm之间，长度在800mm至1200mm之间。传力件22为l型钢板，该l型钢板的长边一侧设置的凹槽223的长度在300mm至500mm之间，宽度在100mm至200mm之间。顶管21采用直径为800mm至2000mm的钢管，壁厚为16mm至2mm，采用顶管施工方法贯通两个工作井。顶管21和l型钢板通过焊接连接，焊缝的长度为200mm至400mm。洞圈23预埋在侧墙10内，洞圈23采用20mm厚的钢板制成，洞圈23的直径与顶管21的直径相适配，洞圈23上的边板的宽度为100mm。洞圈23上的边板与l型钢板通过焊接连接，焊缝长度为200mm至300mm。侧墙钢筋为剥离侧墙混凝土保护层而暴露的钢筋，暴露出的侧墙钢筋的长度为400mm至800mm，侧墙钢筋暴露段和l型钢板通过焊接连接，焊缝长度为400mm至800mm。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。