提高矩形顶管工后纵向整体刚度的预埋组件及用法的制作方法

本发明涉及一种提高矩形顶管工后纵向整体刚度的预埋组件及用法，属于地下结构工程施工技术领域。

背景技术：

矩形顶管是在圆形顶管的基础上逐渐发展起来的一种非开挖施工技术，它是在不开挖地表的情况下，利用液压油缸从始发工作井将顶管机和待铺设的管节在地下逐节顶进，直至接收井的非开挖地下管道敷设施工工艺。与圆形断面相比，矩形顶管的有效使用面积不但可以增大20%以上，而且对通道空间的规划利用更加方便，还可以减少地下掘进土方量，目前在我国的市政工程中有着广泛的应用。目前采用矩形顶管法施工时，钢筋混凝土顶管管节之间主要通过插口式或者承口式的接口连接，也就是说采用的是无联结力自由面连接方式。因此全部管节在地下连接完成后，可能会由于邻近地下结构施工或者地表荷载作用导致管节所在地层发生扰动，使相邻管节之间产生松动而出现渗、漏水现象，严重时会导致管节间错动甚至脱节，影响已建地下通道的正常使用。

经对现有的技术文献检索，中国专利申请公布号：CN 102494188 A，公开日期：2012.6.13，记载了一种“矩形顶管管节的预应力装置及其施工方法”， 该发明装置包括与各个矩形管节一一对应的预埋件、预应力杆、连接器、预应力螺母，预埋件固定在对应矩形管节上，其前后两端各固定有一可拆卸的固定块，每个固定块上均设有供预应力杆穿过的通孔，预应力杆的杆面设有外螺纹，其杆身穿过本组各固定块的通孔，其前端与本组连接器的后端连接。该发明解决了管节顶力撤销后结合部会松动的技术问题，但仅适用于提高局部相邻管节之间的连接刚度，不能解决由于外力所致的所有管节整体刚度降低问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种提高矩形顶管工后纵向整体刚度的预埋组件，装置构造简单，施工可操作性强；进一步地，提供一种提高矩形顶管工后纵向整体刚度的方法，可提高施工后管节整体纵向刚度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种提高矩形顶管工后纵向整体刚度的预埋组件，包括压浆管，所述压浆管为均匀排布并贯穿矩形顶管管壁的钢管，每个所述压浆管通过连接管与预应力孔道相连，所述预应力孔道在矩形顶管管壁中沿长度方向埋设的管道，所述预应力孔道一端为小定位榫头，另一端为大定位榫头，所述小定位榫头伸出矩形顶管的管节端40mm以上，所述大定位榫头末端与矩形顶管的管节端平齐，所述大定位榫头的内径略大于小定位榫头的外径，所述压浆管与外壁连通的管道内安装有可拆卸的注浆管套管，所述注浆管套管可将压浆管的外壁开口密封，保留压浆管的内壁开口与连接管之间的通路。

所述预应力孔道排布在压浆管的两侧，即每个压浆管通过两个连接管与两个预应力孔道相连接。

所述注浆管套管为一端开口一端密封的中空管，开口端朝向注浆管的内壁开口端，密封端朝向注浆管的外壁开口端，且所述密封端的侧壁上设置有与连接管相连的通孔。

所述压浆管为钢管，下部内嵌一段带螺纹钢管。

在所述矩形顶管的首尾管节的预应力孔道端部预埋有锚垫板，所述锚垫板通过螺纹筋与管壁牢固连接，所述锚垫板上设置有供钢绞线穿过的通孔。

锚垫板内还安装有夹片，所述夹片为可插入锚垫板与钢绞线之间间隙的垫圈。

提高矩形顶管工后纵向整体刚度的预埋组件的用法，包括以下步骤：

第一步：工厂预制矩形顶管的管节时，在制作钢筋笼环节，将焊接连接好的预埋组件固定在钢筋笼中的设定位置，压浆管的两端进行临时封盖，在首尾管节顶板及底板一端预埋入锚垫板，然后浇筑混凝土完成所有管节制作；

第二步：矩形顶管的管节运输至工程现场后，将每一管节预应力孔道中砼灰浆清理干净，相邻管节之间通过第一步埋设在每节管节中的预应力孔道两端的大、小定位榫头对准插入进行连接，顶进过程中，同时打开注浆孔的临时封盖，通过压浆管的内壁开口端连接注浆液实现同步注浆，完成所有管节连接施工；

第三步：在首尾管节的某一端，通过预应力孔道人工穿入钢绞线，钢绞线贯穿所有管节，然后在首尾管节的预应力孔道端部通过锚具夹紧钢绞线；

第四步：检查保证锚具没有裂纹、伤痕、锈蚀后，标定好预应力张拉值与压力表之间的相关关系，然后用设置在首尾管节一端的千斤顶在每一束钢绞线首尾两端对称、均匀张拉，张拉到设定值后进行锚固，缓慢回油退顶卸载，整机复位进行下一束张拉，直至所有钢绞线张拉完毕；

第五步：张拉完毕后，及将压浆套管装入压浆管，通过压浆套管压入水泥浆。

本发明所达到的有益效果：

(1) 装置传力明确，通过水泥浆将钢绞线固定在预应力孔道内，张紧的钢绞线将矩形顶管连接后的整体纵向刚度提高，减少矩形顶管的各管节在施工后的沉降期内发生错位脱节的情况，进而防止接处口渗露。

(2)通过增加注浆管套管实现通过原有的注浆管对预应力孔道的注浆，将对减摩注浆孔实现了重复利用，降低施工工程量，装置构造简单，施工可操作性强。

因此，本发明所提供的一种提高矩形顶管工后纵向整体刚度的预埋组件及用法，能显著提高施工后管节整体纵向刚度, 装置构造简单，施工可操作性强。

附图说明

图1为本发明的首尾管节端正视图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3 为本发明中预埋管组件的示意图；

图4 为本发明中注浆管套管的结构图；

图5为图1的B-B剖面图；

图6为本发明中锚垫板的示意图；

图7为本发明中螺纹筋的示意图；

图8为本发明在某工程实施后的地表轴线沉降变化图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至3所示的一种提高矩形顶管1工后纵向整体刚度的预埋组件，包括压浆管2，所述压浆管2为均匀排布并贯穿矩形顶管1管壁的钢管，每个所述压浆管2通过两个连接管3与两侧的预应力孔道4相连，所述预应力孔道4在矩形顶管1管壁中沿长度方向埋设的内径为60mm的钢管，所述预应力孔道4一端为内径60mm小定位榫头，另一端为内径70mm的大定位榫头，所述小定位榫头伸出矩形顶管1的管节端50mm，所述大定位榫头末端与矩形顶管1的管节端平齐，所述大定位榫头的长度为120mm，所述压浆管2与外壁连通的管道内安装有可拆卸的注浆管套管5。如图4所示，所述注浆管套管5为一端开口一端密封的中空管，开口端朝向注浆管的内壁开口端，密封端朝向注浆管的外壁开口端，且所述密封端的侧壁上设置有与连接管3相连的通孔。

所述压浆管2为钢管，下部内嵌一段带螺纹钢管6。

如图5至7所示在所述矩形顶管1的首尾管节的预应力孔道4端部预埋有锚垫板7，所述锚垫板7通过螺纹筋10与管壁牢固连接，所述锚垫板7上设置有供钢绞线9穿过的通孔。

锚垫板7内还安装有夹片8，所述夹片8为可插入锚垫板7与钢绞线9之间间隙的垫圈。

预应力张拉系统包括钢绞线9、夹片8及千斤顶；所述钢绞线9通过预应力孔道4贯穿所有管节，在首尾管节端处通过锚垫板7锚固；所述夹片8穿过钢绞线9卡接在锚垫板7上；所述千斤顶设置在首尾管节的一端，用来张拉钢绞线9。

提高矩形顶管1工后纵向整体刚度的预埋组件的用法，包括以下步骤：

第一步：工厂预制矩形顶管1的管节时，在制作钢筋笼环节，将焊接连接好的预埋组件固定在钢筋笼中的设定位置，压浆管2的两端进行临时封盖，在首尾管节顶板及底板一端预埋入锚垫板7，然后浇筑混凝土完成所有管节制作；

第二步：矩形顶管1的管节运输至工程现场后，将每一管节预应力孔道4中砼灰浆清理干净，相邻管节之间通过第一步埋设在每节管节中的预应力孔道4两端的大、小定位榫头对准插入进行连接，顶进过程中，同时打开注浆孔的临时封盖，通过压浆管2内的螺纹钢管连接注浆液管，实现同步注浆，完成所有管节连接施工；

第三步：在首尾管节的某一端，通过预应力孔道4人工穿入钢绞线9，钢绞线9贯穿所有管节，然后在锚垫板7上安装锚具和夹片8，再采用直径与夹片8外径直径相同的钢管将夹片8捣紧；

第四步：检查保证锚具没有裂纹、伤痕、锈蚀后，标定好预应力张拉值与压力表之间的相关关系，然后用设置在首尾管节一端的千斤顶在每一束钢绞线9首尾两端对称、均匀张拉，张拉到设定值后进行锚固，缓慢回油退顶卸载，整机复位进行下一束张拉，直至所有钢绞线9张拉完毕；

第五步：张拉完毕后，及将压浆套管装入压浆管2，通过压浆套管压入水泥浆。

图8给出了某地下通道在不同时刻的地表轴线沉降曲线图，由图可以看出在管节安装完毕后的一周，地表沉降趋势没有收敛，在继续增大；采用本发明中的技术措施对所有管节进行整体张拉后，由于通道整体刚度的提高，测得的地表沉降出现了快速收敛的趋势。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。