专利名称：后浇带型装配式顶管工作井的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于市政地下管线工程中顶管工程的沉井工作井，具体地说， 是一种后浇带型装配式顶管工作井。
背景技术：
顶管工程是一种现代化的埋设地下管线的施工方法。与相应的开槽埋管施工法及盾构施工法进行比较，顶管施工具有明显的优越性。该方法不需要开挖地面槽口，但必须在所敷设地下管道的两端开挖若干个工作井。工作井又可分为顶进工作井和接收井。其中钢筋混凝土圆形或矩形工作井较为常见。应用顶管工程施工的市政地下管网改造工程大多位于城镇主线道路上。目前的工作沉井一般采用现场绑扎钢筋，支模板浇筑混凝土的施工方法。工作井现场施工工期较长，必然对施工路段交通通行造成较大的影响。而且也污染周边的环境，严重影响了附近居民的正常生活。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种能够缩短工作井在现场的施工工期的后浇带型装配式顶管工作井。技术方案本发明为后浇带型装配式顶管工作井，包括四个竖向的混凝土后浇带及沿竖向拼装的两个节段以上的井片；每节段呈矩形，包括两个相对的U字型井片及两个相对的一字型井片；U字型井片位于矩形的短边处；在U字型井片的内侧直角处设置加腋；四个混凝土后浇带位于两个U字型井片的两侧悬臂端与两个一字型井片的左右端之间。上述的工作井，U字型井片及一字型井片内均有沿竖向延伸的预应力孔道；沿竖向穿过预应力孔道的竖向预应力钢筋在相邻各节段之间的横向拼缝处通过钢筋连接器连接。在相邻各节段之间的横向拼缝处设置剪力键结构，以抵抗不连续结构受到的剪力作用。 考虑到在顶管工程施工过程中，工作井侧壁内外侧体现出不同的受力形式，工作井侧壁中的竖向预应力钢筋为内外两层，内外两层预应力钢筋位于剪力键结构的两侧。上述的工作井，U字型井片及一字型井片采用匹配预制的方法预制，预制时，预应力孔道中插入钢筋芯棒。上述的工作井，为了增加U字型井片及一字型井片与后浇带的粘结性，U字型井片的两侧悬臂端的侧面和一字型井片的左右端侧面设有相互咬合的竖向凹槽。上述的工作井，最下面的一个节段的井片为刃脚段井片，刃脚段井片中的竖向预应力钢筋及锚固端锚都预埋在刃脚段井片中，刃脚段井片中的竖向预应力钢筋作为预应力失效段处理。预应力失效段处理的结构是，在刃脚段井片中的竖向预应力钢筋表面涂防腐油脂，并包裹胶粘带。上述的工作井，每个节段高度2m—;3m。上述的工作井，混凝土后浇带中具有竖向构造钢筋。
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有益效果(1)市政地下管网改造工程大多位于城镇主线道路上，顶管工作井现场浇筑工期较长，对施工路段交通通行产生较大的影响。同时也给周边的路网增加了较大的通行压力。本发明的后浇带型装配式工作井可将大尺寸工作井分块预制，方便了运输，减少了对大吨位起重设备的要求，显著的减小沉井现场建造的工期，大幅提高顶管工程的施工进度，最大程度的减小了顶管工程对施工路段及周边道路交通通行的影响。(2)后浇带型装配式工作井通过在工厂预制，同现浇的工作井对比，大幅减少了施工对周围环境的污染及居民正常生活的影响。符合“低碳经济，绿色施工”建筑理念。( 3 )由于全部井片根据城市运输道路和装配施工点的起重吊装条件，可分块在工厂预制，后浇带型装配式工作井在施工现场需要人工较少，符合国家“建筑工业化”的发展方向。(4)通过结构分析确定预制井片合理的配筋方案，后浇带型装配式工作井在功能上完全满足顶管工程的需要，且其建造材料费用与现浇工作井相比几乎相当。
下面结合附图及实施例对本发明进一步详细说明 图1是预制装配式顶管工作井的三维结构图。图2是一个节段的示意图。图3是预制装配式顶管工作井二维立面图。图4是图3的A-A剖面图。图5是图3的B-B剖面图。图6是预应力钢筋失效段局部放大图。图7是后浇带局部钢筋构造图。图8是横向接缝处钢筋连接示意图。图中有预应力钢筋张拉端1、后浇带2、加腋3、U字型井片(B预制片)4、横向接缝 5、一字型井片(A预制片)6、洞口 7、预应力孔道8、剪力键结构9、后浇带齿槽10、预应力钢筋11、钢筋失效段12、装配工作井开洞节段13、装配工作井刃脚段井片14、工作井底板15、 胶粘带16、螺纹钢筋17、锚固端锚具18、工作井水平主筋19、后浇带竖向构造筋20、钢筋连接器21、波纹管22。
具体实施例方式本发明为预制装配式矩形顶管工作井。工作井在竖向分为三个节段，每节段长度在2m—: 之间。各预制井片竖向向通过预应力钢筋11连接。采用精轧螺纹钢作为预应力钢筋。横向每个节段由两块U字型井片4 (B预制片)及两块一字型井片6 (A预制片)组成。其中U字型井片4采用加腋3构造。井片在横向通过后浇带2连接。U字型井片(短边方向)为顶管顶进方向。为了增加与后浇带2的粘结性，预制井片侧面设计为凹凸齿槽10 形式。预应力钢筋11位于预制井片的预留孔道8内，在工作井顶部采用单端张拉。张拉端位于工作井最上端。位于不同井片内，相同位置的各段预应力钢筋沿竖向在结构的横向接缝5处由钢筋连接器21连接。为避免横向接缝5处相连接井片的波纹管22间会发生漏浆，在灌浆前应用结构胶对横缝处进行统一封堵。横向接缝两侧的预制井片断面处设置剪力键结构(上下相邻两个预制井片的相接处，一个预制井片具有突起部，另一个具有相应的的凹入部)9。预应力钢筋孔道8分布在剪力键结构两侧。为了确保安装的精度，采用匹配预制的方法预制各井片。井片预制时，采用匹配预制法，并在预应力孔道中插入钢筋进行预制，以保证预制结构拼装时预应力钢筋11可顺利对位。预制工作井中的刃脚段井片(最下面的一个节段的井片)14中的预应力钢筋及锚固端锚具18预埋在预制井片中。预埋预应力钢筋采用了局部无粘结处理，即在钢筋表面涂防腐油脂，并包裹胶粘带16，造成预应力局部失效。预应力局部失效段12见附图3、5。考虑到结构的受力特点，工作井建造中，A预制片、B预制片预埋在后浇带结构中的工作井水平主筋19制成U字型，并相互错位预埋。在后浇带中的两个半圆形钢筋区段间布置了六根后浇带竖向构造20，增加了后浇带结构的整体强度。后浇带局部钢筋布置见附图7。预制结构两侧伸出的工作井水平19预埋在后浇带2中，同一位置的水平主筋错位搭接，现场绑扎或焊接后浇筑混凝土。后浇带结构在竖向预应力钢筋张拉完成后浇注混凝土，浇注的混凝土强度等级要高于预制结构。后浇带支模可用焊止水片对拉螺栓夹紧。工作井竖向中间节段(装配工作井开洞节段13)的U字型井片在设计高度预留顶管洞孔7，洞孔周片预埋构造钢板。安装井片时先安装两侧的B预制片，后从侧面塞入A预制片。为保证安装阶段A 预制片的稳定性，A预制片、B预制片在后浇带结构中预埋的U字型工作井水平水平主筋19 可间隔一定距离搭接焊。本发明为后浇带型装配式矩形顶管工作井，缩短了现浇式工作井在现场的施工工期，减少了对现场环境的污染及对交通、人居环境造成的影响，适应了 “建筑工业化”的发展。其工作井井片在工厂预制、运输到现场后，通过竖向的预应力钢筋连接，并浇筑后浇带使工作井整体成型，最后下沉就位。本发明的后浇带型装配式矩形工作井沿竖向(高度)方向分为若干节段，各井片竖向通过井片内预留孔道中的预应力钢筋连接。各预应力钢筋的长度与各井片沿竖向的高度一致。同一位置的竖向各段预应力钢筋沿竖向在结构的横向接缝处由钢筋连接器连成一体。从顶管工程工作井的受力特点分析采用精轧螺纹钢筋作为预应力钢筋。考虑到运输与吊装的方便，横向每节段工作井分为四片，断面分别呈U字型和一字型。一字型井片位于矩形长边处，U字型井片位于矩形短边处，同一节段的各井片通过混凝土后浇带连接。
权利要求
1.一种预制装配式顶管工作井，其特征是沿竖向它由两个节段以上的井片单元拼接而成；每节段呈矩形，并由两个相对的U字型井片(4)及两个相对的一字型井片(6)组成；U 字型井片(4)位于矩形的短边处；U字型井片的两侧悬臂端长度不相等；且在U字型井片的内侧直角处设置加腋(3) ；U字型井片及一字型井片的链接边设有后浇带齿槽(10)，后浇带 (2)位于后浇带齿槽(10)中，U字型井片及一字型井片内均有沿水平方向和竖直方向延伸的预应力孔道(8);同一个节段中的U字型井片(4)及一字型井片(6)通过水平方向穿过预应力孔道的横向预应力钢筋连接；沿竖直方向穿过预应力孔道的竖直预应力钢筋在相邻各节段之间的横向拼缝处通过钢筋连接器连接；同一节段的两个U字型井片按两侧悬臂端长度反对称拼接，且竖向相邻各节段中的U字型井片按悬臂端尺寸错位拼接。
2.如权利要求1所述的预制装配式顶管工作井，其特征是在相邻各节段之间的横向拼缝设置剪力键结构(9)。
3.如权利要求1所述的预制装配式顶管工作井，其特征是组成工作井的U字型井片及一字型井片采用匹配预制的方法预制，预制时，预应力孔道中插入钢筋。
4.如权利要求1所述的预制装配式顶管工作井，其特征是工作井侧壁中的横向预应力钢筋和竖直预应力钢筋为内外两层分布。
5.如权利要求1所述的预制装配式顶管工作井，其特征是其特征是最下面的一个节段的井片为刃脚段井片，刃脚段井片中的竖直预应力钢筋及锚固端锚具预埋在刃脚段井片中，刃脚段井片中的竖直预应力钢筋作为预应力失效段处理。
6.如权利要求5所述的预制装配式顶管工作井，其特征是预应力失效段处理的结构是，在刃脚段井片中的竖直预应力钢筋表面涂防腐油脂，并包裹胶粘带。
7.如权利要求1所述的预制装配式顶管工作井，其特征是每个节段高度2m—:3m。
全文摘要
一种应用于顶管工程的双向预应力型预制装配式工作沉井。沉井呈矩形状，由断面为U字型和一字型的预制井片拼接而成。U字型井片两侧悬臂端不等长，水平向U字型井片按两侧悬臂端长度反对称拼接，竖向相邻U字型井片按悬臂端尺寸错位拼接。各井片竖向和水平向均通过预应力钢筋连接。竖向预应力钢筋在结构横向拼缝处通过连接器连接。刃脚段井片中的竖向预应力筋作无粘结处理。在横向拼缝两侧的预制井片断面上设置剪力键结构，为了保证沉井的安装精度，设有剪力键结构的井片采用匹配预制法。预制时，在预应力孔道内插入钢筋。该结构显著提高了沉井现场浇筑的效率，减少了顶管施工工期。符合“低碳经济，绿色施工”建筑理念。
文档编号E02D29/12GK102155025SQ20111006998
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者刘家彬, 段凯元, 郭正兴 申请人:东南大学