装配式管节及其制作方法与流程

本发明涉及顶管施工用管节技术领域，具体涉及一种装配式管节及其制作方法。

背景技术：

顶管施工是一种非开挖施工方法，顶管施工主要用于地铁出入口人行通道和街道地下人行通道的建设，而随着顶管隧道施工技术的发展，顶管施工也越来越多的用于隧道工程建设，顶管法施工过程为：在工作坑内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，将管节按设计的坡度顶入土中，并将土方运走，一个管节完成顶入土层之后，再下第二个管节继续顶进，如此将多个管节依次顶入土中。

顶管施工所使用的管节主要有两种生产方式，一种是在施工场地现场生产，另一种是异地生产，然后将管节成品运输到施工现场。对于现场生产的方式，需要施工现场有足够存放管节的空间，而许多隧道建场地没有足够的空间用于制作、存放管节，因此一般采用异地生产的方式制作管节。

如果是异地生产，将管节由生产地运输到施工现场较为困难，特别是随着顶管隧道管节的断面尺寸越来越大，厚度越来越大，重量越来越大，对起吊设备等要求越来越高，同时由于管节尺寸巨大，现场生产运输相对比较容易，如果异地生产，巨大的管节运输需要占道，运输困难。

工程上，普通盾构隧道的管节是由预制的管片拼装而成，一环管节分数块加工后组装，这样便于运输，但是由于矩形结构的管片受力情况比圆形复杂，因此如何分块以及分块后如何连接、接头如何防水是一个非常重要的问题，并且顶管施工中的管节需承受巨大的推力，在承受巨大推力过程中，如何保持管节的稳定也是需要考虑的问题。

公开号为cn108396777a的中国专利记载了一种满足分节预制现场拼装的大断面管节，包括钢管节、焊缝、第一分块、第二分块和螺栓；钢管节由第一分块、第二分块拼装焊接而成，第一分块、第二分块两者尺寸和形状相同且在拼接面内外两侧均预留焊接坡口，在第一分块、第二分块的拼接面端板上分别预留若干螺栓孔，拼接后利用螺栓定位连接，第一分块、第二分块拼装成环状钢管节。该专利文献中的管节采用钢材制作，然后将不同的分块部分焊接，制作过程中涉及到模具制作、钢水浇铸等作业，对后期焊接要求也较高，工作量大、成本高，浇铸制作速度缓慢、效率低。

基于上述原因，有必要提供一种便于运输、便于制作、装配后结构稳固的装配式管节。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种装配式管节，解决现有技术中顶管施工用的管节不方便运输、不方便制作的技术问题。

本发明的第二个目的在于提供上述装配式管节的制作方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

设计一种装配式管节，包括上管片和下管片，其特征在于，所述上管片和下管片均由混凝土和钢筋笼浇筑而成，在所述上管片的连接断面预埋有上连接钢板，在所述下管片的连接断面预埋有下连接钢板，所述上连接钢板与所述上管片内的钢筋笼连接固定在一起，所述下连接钢板与所述下管片内的钢筋笼连接固定在一起，所述上连接钢板和下连接钢板上对应开设有多个螺栓孔，以使得所述上管片和下管片通过螺栓连接组装成管节。

本发明装配式管节在生产场地生产后可分开为上管片和下管片，通过将管节分片运输，降低了生产场地到施工场地的运输难度，且在生产场地可预制尺寸更大的管节。在上管片和下管片相连接的断面处分别一体设置上连接钢板和下连接钢板，将上管片和下管片运输到施工场地后，上管片和下管片在断面处对齐，将上连接钢板和下连接钢板通过多个螺栓连接，在顶管施工中，管节完全可以承受足够大的推力而不错缝。

优选的，所述上连接钢板和下连接钢板均通过多个竖向钢筋件连接在对应管片内的钢筋笼上。通过与钢筋笼固定成一体，增强了上连接钢板、下连接钢板与对应管片结合的强度，上管片和下管片组合后形成的管节能够成为一个稳固的整体。

优选的，所述上管片和下管片均为u形，所述上管片的拐角部内壁面为平面过渡。由于管片的拐角部是受力最薄弱点，将上管片的拐角部内壁面设为平面过渡有利于增大拐角部的承载能力。

优选的，所述下管片的拐角部设有内直角凸起。在下管片的拐角部设置直角凸起有利于增大拐角部的承载能力，且方便在管节内制作水沟。

优选的，在所述下管片和上管片的端面均设有止水条槽，且在所述下管片和上管片的外壁面端部也设有止水条槽。

优选的，所述上管片和下管片均设有多个贯穿管壁的吊装孔，所述吊装孔包括与管壁浇筑在一起的钢管和螺旋钢筋，所述螺旋钢筋套设在所述钢管外。设置的吊装孔方便管片的起吊，无论是后期的运输还是拼接，吊装孔都能起作用，螺旋钢筋与钢筋笼一体设置，钢管和螺旋钢筋有利于管片在起吊时整体受力，防止管片局部受力巨大而受损。

本发明装配式管节由分块的管片组合而成，在生产场地预制后方便运输到施工场地，通过下连接钢板和上连接钢板将上管片和下管片连接组合成管节，管节整体结构稳固，在顶管施工中，管节完全可以承受足够大的推力而不错缝。

上述装配式管节的制作方法所采用的技术方案是：

一种装配式管节的制作方法，包括以下步骤：

（1）绑扎上管片钢筋笼和下管片钢筋笼，所述上管片钢筋笼左右下边沿分别固定有上连接钢板，所述下管片钢筋笼的左右上边沿分别固定下连接钢板；

（2）所述上管片钢筋笼和下管片钢筋笼入模、浇筑混凝土、脱模养护。

本发明装配式管节的制作方法，在绑扎钢筋笼过程中，将上连接钢板、下连接钢板与钢筋笼绑扎固定在一起，有利于增大上连接钢板、下连接钢板与浇筑后的管片结合的强度。

优选的，所述步骤（2）具体包括：

（2.1）将所述上连接钢板和下连接钢板通过螺栓连接，使所述上管片钢筋笼和下管片钢筋笼对接成整体；

（2.2）将连接在一起的所述上管片钢筋笼和下管片钢筋笼整体入模；

（2.3）在所述上连接钢板和下连接钢板连接螺栓位置放置泡沫保护连接螺栓不被混凝土淹没；

（2.4）浇筑混凝土。

在浇筑混凝土之前，将上管片钢筋笼和下管片钢筋笼对接成整体入模后再浇筑混凝土，避免了单独预制管片过程中的误差而导致上连接钢板和下连接钢板上的螺栓孔难以全部对准，提高了管片的成型质量。

优选的，在养护期结束以后，取出所述上连接钢板和下连接钢板上的螺栓，将整环管节分为上管片和下管片。养护期间，混凝土会有体积变形，此时不宜拆开，而养护结束后，上管片和下管片基本定形，分开后容易组装。

优选的，在所述步骤（1）中，所述上连接钢板和下连接钢板分别通过多个竖向钢筋件焊接固定在所述上管片钢筋笼和下管片钢筋笼上。

本发明装配式管节的制作方法，是将管节的钢筋笼分块制作，然后将分块的钢筋笼连接成整体，浇筑混凝土后得到的是能够分成上管片和下管片的管节整体，使得预制得到的管片形状规整、质量好，减少管片在预制过程中的形变，后期组装时，方便将上管片和下管片对齐组装成管节。

附图说明

图1为本发明装配式管节一实施例的端面视图；

图2为图1中的a部放大图；

图3为本发明装配式管节一实施例上连接钢板和下连接钢板的连接示意图；

图4为图3中的a-a向视图；

图5为图1中的b-b断面视图；

图6为本发明装配式管节一实施例内部钢筋笼的结构示意图；

图7为图6中的c-c断面视图；

图8为图6中的b部放大图。

附图中各标号示意为：上管片11、上连接钢板111、螺栓孔1111、竖向钢筋件连接点1112、竖向钢筋件1113、角钢件1114、过渡平面112、下管片12、下连接钢板121、内直角凸起122、止水条槽123、横向主筋124、纵向箍筋125、螺栓13、吊装孔14、钢管141、螺旋钢筋142。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1：

请参阅图1至图8。

如图1所示，本发明实施例提供的装配式管节包括上管片11和下管片12，上管片11和下管片12均由混凝土和钢筋笼浇筑而成，上管片11和下管片12均为u形，上管片11和下管片12组装成的管片整体为矩形，该矩形管节用于某采用顶管施工的地下隧道工程，其端面宽d为7600mm，高h为5625mm，管壁厚l为500mm，管节总长l1为1500mm，尺寸巨大，而施工场地没有足够空间供现场生产，需要在距离施工场地较远处生产，运输困难，通过将管节分开制作，则运输方便许多。

进一步的，如图1所示，上管片11的两个拐角部内壁面为过渡平面112，而下管片12的两个拐角部设有内直角凸起122，对于矩形管节，其拐角处是受力薄弱点，通过设置过渡平面112和内直角凸起122，增大了拐角处的承载能力。另外，两个内直角凸起122之间可作为水沟排水。

如图2所示，在上管片11的连接断面预埋有上连接钢板111，在下管片12的连接断面预埋有下连接钢板121，上连接钢板111和下连接钢板121对应开设有多个螺栓孔，上管片11和下管片12的断面处对齐后，通过在上连接钢板111和下连接钢板121之间拧上螺栓13使得上管片11和下管片12组装在一起构成管节。

如图3所示，上连接钢板111的两侧各开设有8个螺栓孔1111，同一侧相邻螺栓孔1111间距200mm。上连接钢板111上均匀布设多个竖向钢筋件连接点1112，上连接钢板111通过多个竖向钢筋件连接在上管片11的钢筋笼上。下连接钢板121上螺栓孔和竖向钢筋件连接点的布局与上连接钢板111相同，上连接钢板111和下连接钢板121之间共拧入16个m22的螺栓13。

如图4所示，上连接钢板111的上表面焊接有竖向钢筋件1113，竖向钢筋件1113呈c形，其由直径20mm的钢筋弯箍制成，竖向钢筋件1113底部焊接在上连接钢板111上。在上连接钢板111上表面左右两侧各设有角钢件1114，用于保护螺栓13，角钢件1114一边焊接在上连接钢板111上，下连接钢板同样的设有竖向钢筋件和角钢件。

如图5所示，在下管片12的端面设有止水条槽123，在下管片12的外壁面端部也设有止水条槽123，并在上管片11上设有对应的止水条槽，下管片12和上管片11对应的止水条槽可组成环形，在环形的止水条槽中设置止水条，防止泥土中水渗入隧洞内。

如图6所示，上管片11和下管片12内部均设有钢筋笼，以下管片12为例，下管片12内的钢筋笼包括横向主筋124和纵向箍筋125，横向主筋124从下管片12的一断面延伸到另一断面，纵向箍筋125沿横向主筋124的延伸路线间隔设置。而为了方便管片运输、拼装时的吊装，在上管片11和下管片12各设有四个贯穿管壁的吊装孔14。

如图7所示，下管片12内共布设有14根横向主筋124，14根横向主筋124呈矩形环状排列，相邻横向主筋124间隔274.8mm，纵向箍筋125套设在横向主筋124外。上管片11中钢筋笼设置方式与下管片12相同。

如图8所示，吊装孔14包括与管壁浇筑在一起的钢管141和螺旋钢筋142，螺旋钢筋142套设在钢管141外。上连接钢板111与上管片11内的钢筋笼绑扎或焊接在一起，下连接钢板121与下管片12内的钢筋笼绑扎或焊接在一起，且上连接钢板111和下连接钢板121均通过多个竖向钢筋件1113与对应管片内的钢筋笼连接。

实施例1中装配式管节的制作方法，包括以下步骤：

第一步，绑扎上管片钢筋笼和下管片钢筋笼，上管片钢筋笼左右下边沿分别固定有上连接钢板，下管片钢筋笼的左右上边沿分别固定下连接钢板，上连接钢板和下连接钢板分别通过多个竖向钢筋件焊接固定在上管片钢筋笼和下管片钢筋笼上。

第二步，上管片钢筋笼和下管片钢筋笼入模，具体的，在该步中，首先将上连接钢板和下连接钢板通过螺栓连接，使上管片钢筋笼和下管片钢筋笼对接成整体，将连接在一起的上管片钢筋笼和下管片钢筋笼整体入模，然后在上连接钢板和下连接钢板连接螺栓位置放置泡沫保护连接螺栓不被混凝土淹没；最后再浇筑混凝土。

待混凝土初凝后脱模养护，在养护期结束以后，再取出上连接钢板和下连接钢板上的螺栓，将整环管节分为上管片和下管片，将预制的上管片和下管片堆放，待后续运输到施工场地。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。