专利名称：一种预制装配式顶管工作井的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー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，是ー种双向预应カ预制装配式顶管工作井。
背景技术：
顶管工程是ー种现代化的埋设地下管线的非开挖施工方法。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ロ，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干城镇主线道路上。目前的混凝土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。工作井现场施工エ期较长，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实用新型的目的是提供ー种能够缩短工作井在现场的施工エ期的预制装配式顶管工作井。技术方案本实用新型的预制装配式顶管工作井，沿竖向它由两个节段以上的井片拼接而成；每节段呈矩形，并由两个相对的U字型井片及两个相对的一字型井片组成，一字型井片的两端分别连接两个U字型井片；U字型井片位于矩形的短边处，每ー个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；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；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カ孔道；同一个节段中的U字型井片及一字型井片通过水平方向穿过预应力孔道的横向预应カ钢筋连接；沿竖直方向穿过预应力孔道的竖直预应カ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设置剪カ键结构。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，预应カ孔道中插入防止孔道变形的钢筋芯棒。工作井侧壁中的横向预应カ钢筋和竖直预应カ钢筋为内外两层分布。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カ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カ钢筋作局部预应カ失效段处理。预应カ失效段处理的结构是，在刃脚段井片中的竖直预应カ钢筋表面涂防腐油月旨，并包裹胶粘帯。每个节段高度2m — 3m，根据沉井高度，节段高度可调整。有益效果(1)市政地下管网改造工程大多位干城镇主线道路上，顶管工作井现场浇筑エ期较长，对施工路段交通通行产生较大的影响。同时也给周边的路[0012]网增加了较大的通行压力。预应力拼装预制混凝土装配式工作井可显著的减小沉井现场建造的工期，大幅加快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)预应力拼装预制混凝土装配式工作井通过在工厂预制，与现浇的工作井对比，显著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)由于全部井片在工厂预制，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,预应力拼装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。
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以下结合附图及实施例对本实用新型进一步详细说明图I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是横向接缝处钢筋连接示意图。图中有竖向预应力钢筋张拉端I、加腋2、U字型井片(B预制片)3、一字型井片(A预制片)4、竖向接缝5、横向预应力钢筋张拉端6、横向接缝7、洞口 8、剪力键结构9、预应力孔道10、竖向预应力钢筋11、横向预应力钢筋12、钢筋失效段13、刃脚段井片14、工作井底板15、胶粘带16、螺纹钢筋17、锚固段锚具18、钢筋连接器19、波纹管20。
具体实施方式
本实用新型的预制装配式顶管工作井，沿竖向它由两个节段以上的井片拼装而成；每节段呈矩形，并由两个相对的U字型井片及两个一字型井片组成山字型井片位于矩形的短边处；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。上述的工作井，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。工作井拼接为整体结构后，竖向拼缝为错位拼缝。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；同一个节段中的U字型井片及一字型井片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。上述的工作井，在相邻各节段之间的横向拼缝处设置剪力键结构。为了确保安装的精度，工作井横向接缝处各井片断面的剪力键结构，采用匹配预制的方法预制各拼接断面。同时在预制过程中，各井片的(竖向)预应力孔道中插入钢筋芯棒，以保证预制结构拼装时竖向预应カ钢筋可顺利对位。上述的工作井，工作井侧壁中的横向预应カ钢筋和竖直预应カ钢筋为内外两层。考虑到在顶管工程施工过程中，矩形工作井侧壁内外侧体现出不同的受カ形式。在配置横向预应カ钢筋及竖向预应カ钢筋时，其布设位置沿侧壁内外侧双向布置。上述的工作井，最下面的一个节段的井片为刃脚段井片，刃脚段井片中的竖直预应カ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カ钢筋作为预应力失效段处理。预应カ失效段处理的结构是，在刃脚段井片中的竖直预应カ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，节段高度可依据沉井高度做调整。參见图1，本实用新型为预制装配式矩形顶管工作井。工作井沿竖直向分为三个 节段，每节段长度在2m — 3m之间。各预制井片竖直方向通过竖向预应カ钢筋11连接。水平方向每个节段由两块U字型井片(B预制片)3及两块一字型井片(A预制片)4组成。其中U字型井片3采用加腋2构造。每个节段各井片通过横向预应カ钢筋12连接。竖向预应カ钢筋及横向预应カ钢筋均计采用精轧螺纹钢筋。U字型井片(短边方向)为顶管顶进方向。U字型井片两侧的悬臂端设计为不同的尺寸(两侧的悬臂端长度不相等)，同一节段上的两侧U字型井片悬臂端互为反对称布置(ー个U字型井片的长悬臂端与另ー个U字型井片的短悬臂端相拼接)，竖向上相邻沉井节段的U字型井片悬臂端尺寸错位布置(上下相邻两个(U字型井片的)悬臂端ー个是短悬臂端，ー个是长悬臂端)。工作井拼接为整体后，U字型井片与一字型井片的竖向接缝5为错位拼接。预制结构竖向上通过竖向预应カ钢筋11连接，预应カ钢筋采用单端张拉，张拉端设在工作井最上部。各井片中同一位置的竖向预应カ钢筋在横向接缝7处通过现有的钢筋连接器19连接。同一节段的各预制井片通过平行于一字片的横向预应カ12钢筋连接为整体。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，另ー个具有相应的的凹入部)9。穿过竖向预应カ钢筋的预应カ钢筋孔道分布在剪カ键结构两侧。井片预制时，采用匹配预制法，并在预应カ孔道中插入钢筋进行预制，确保各预制井片孔道对齐，齿槽咬合严密。工作井竖向中间节段的U字型井片在设计高度预留顶管洞孔8，洞孔周片预埋构造钢板。预制工作井中的刃脚段井片(最下面的一个节段的井片)14中的竖直预应カ钢筋及锚固段锚具18预埋在预制井片中。预埋预应カ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，形成预应カ局部失效段13，见附图3、6。安装井片时先安装ー侧的B预制片，后从侧面塞入两侧A预制片，最后将另ー侧B预制片安装就位。为保证安装阶段A预制片的稳定性，可在A预制片、B预制片接缝处外侧预埋钢板，待A预制片就位后，将A预制片、B预制片接缝处钢板进行焊接固定。为缩短现浇式工作井在现场的施工エ期，减少对现场环境的污染及对交通、人居环境造成的影响，适应“建筑エ业化”的发展，本实用新型将矩形工作井平面上分为多块，立面上分为若干段。工作井井片分块在エ厂预制、运输到现场后，通过穿入上下和左右块间竖直方向和水平方向的预应カ钢筋对水平拼缝和垂直拼缝施加预应カ使之拼装成整体，最后下沉就位。[0036]预应力装配式矩形工作井沿竖直(高度)方向分为若干节段，每段长度在2m左右，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连接器连成一体。考虑到运输与吊装的方便，水平向每节段工作井分为四片，断面分别呈U字型和一字型。U字型井片两侧的悬臂端为不等长设计，竖向按悬臂板长度错位拼接。各节段通过平行 于一字型井片的横向预应力钢筋连接。结合顶管工程工作井的受力特点及施工方便，采用精轧螺纹钢筋作为预应力钢筋。
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拼接而成；每节段呈矩形，并由两个相对的U字型井片(3)及两个相对的一字型井片(4)组成，一字型井片(4)的两端分别连接两个U字型井片(3) ；U字型井片(3)位于矩形的短边处，每一个U字型井片(3)的两侧悬臂端长度不相等，且在U字型井片(3)的内侧直角处设置加腋(2);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；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(10);同一个节段中的U字型井片及一字型井片通过水平方向穿过预应力孔道的横向预应力钢筋(12)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(7)处通过钢筋连接器(19)连接。
2.如权利要求I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(7 )设置剪力键结构(9 )。
3.如权利要求I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(10)中插入钢筋芯棒。
4.如权利要求I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I所述的预制装配式顶管工作井，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I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，根据沉井高度，节段高度可调整。
专利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E02D23/00GK202559384SQ201220204828
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者郭正兴, 段凯元, 刘家彬 申请人:东南大学