一种装配式顶管工作沉井及利用其的施工方法与流程

本发明涉及顶管施工技术领域，尤其涉及一种装配式顶管工作沉井及利用其的施工方法。

背景技术：

由于我国城市化快速发展，因而对城市基础建设非常迫切，城市地下管道作为生命传输路径(送水、排污、雨水、电力与物流等)，在城市建设中管道建设有着举足轻重的地位，而传统大开挖作业方式已经无法满足当下的工程需求，减少开挖并最大限度降低现场操作时间的施工方法是目前市场迫切需求的施工方法。

顶管法施工是继盾构施工之后发展起来的地下管道施工方法，最早于1896年美国北太平洋铁路铺设工程中应用，已有百年历史，20世纪60年代在世界各国推广应用。顶管法施工的关键作业节点为作为发射与接收的关键节点—沉井，沉井施工技术作为一项成熟的施工技术，其特点为在作业面受限的场地，通过在需要开挖的位置预先做好的井体(方形、圆形等)，待结构达到强度后进行开挖下沉。但是目前常规沉井作多为现场绑扎钢筋，浇筑混凝土，根据沉井不同深度分为多节，要考虑混凝土养护时间；另外，由于现场制作的混凝土结构自重大，施工过程中主要靠人工辅助，机械化作业程度低，一旦下沉倾斜，则沉井失败。

技术实现要素：

针对现有顶管施工中存在的上述问题，现提供一种自重轻、方便运输、安装速度快且抗冲击强度高的装配式顶管工作沉井。

具体技术方案如下：

本发明的第一个方面是提供一种装配式顶管工作沉井，具有这样的特征，包括：

第一预制片节段，第一预制片节段包括四个第一预制片及多个第二角支撑梁，第一预制片的底部设有刃脚，四个第一预制片的两端依次可拆卸式连接形成边框状，角支撑梁沿第一预制片的高度方向上、下间隔设置，且第二角支撑梁的两端分别可拆卸式的连接于相邻两个第一预制片的内侧侧壁上；以及

多个第二预制片节段，第二预制片节段包括四个第二预制片及多个第二角支撑梁，四个第二预制片的两端通过螺栓依次连接形成边框状，第二角支撑梁沿第二预制片的高度方向上、下间隔设置，且第二角支撑梁的两端分别可拆卸式的连接于相邻两个第二预制片的内侧侧壁上；

其中，相邻第二预制片节段间可沿纵向方向依次可拆卸式的连接形成筒状，第一预制片节段可拆卸式的连接于第二预制片节段的底部。

上述的装配式顶管工作沉井，还具有这样的特征，第一预制片与第二预制片结构相同，且均包括由主梁、次梁及肋梁焊接形成的预制片骨架及贴合于预制片骨架外侧的挡土钢板。

上述的装配式顶管工作沉井，还具有这样的特征，主梁上设有多个孔道，孔道沿竖向方向贯穿主梁的侧壁。

本发明的第二个方面是提供一种应用上述装配式顶管工作沉井的施工方法，具有这样的特征，包括如下步骤：

1)、装配获得第一预制片节段和n个(n取自然数)第二预制片节段；

2)、开挖并将步骤1)中获得的第一预制片节段下沉至第一开挖标高，第一开挖标高的高度等于第一预制片节段的高度；

3)、将第二预制片节段可拆卸式的连接于第一预制片节段的顶部并继续开挖下沉至第二开挖标高，第二开挖标高的高度等于第一预制片节段与第二预制片节段的高度和；

4)、将另一第二预制片节段可拆卸式的连接于步骤2)中下沉完毕后的第二预制片节段上并继续开挖下沉至第三开挖标高，第三开挖标高的高度等于第一预制片节段和两个第二预制片节段的高度和；

5)、逐次于下沉完毕后的沉井上装配连接第二预制片节段并下沉至设计标高，浇筑混凝土地面并进行侧壁开洞，再于井内进行顶管作业施工。

上述方案的有益效果是：

本发明中提供的装配式顶管工作沉井中预制片之间采用螺栓连接的可拆卸式形式进行固定，施工现场无需用电、用火，且螺栓连接的可拆卸形式使得预制片之间可方便进行拆解运输。本发明提供的装配式顶管工作沉井具有自重轻、安装快、可机械开挖且下沉作业效率高的优点。

附图说明

图1为本发明的实施例中提供的第一预制片的结构示意图；

图2为本发明的实施例中提供的第一预制片节段的俯视结构示意图。

附图中：1、预制片；2、刃脚；3、角支撑梁；4、主梁；5、次梁；6、肋梁；7、挡土钢板；8、孔道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

图1为本发明的实施例中提供的第一预制片的结构示意图；图2为本发明的实施例中提供的第一预制片节段的俯视结构示意图。如图1、图2所示，本发明提供的装配式顶管工作沉井，包括：第一预制片节段，第一预制片节段包括四个第一预制片1以及多个角支撑梁3，第一预制片1的底部设有刃脚2，本发明中刃脚2通过螺栓连接于第一预制片1的底部，四个第一预制片1的两端通过螺栓依次连接形成边框状，角支撑梁3沿第一预制片1的高度方向上、下间隔设置，且角支撑梁3的两端分别通过螺栓连接于相邻两个第一预制片1的内侧侧壁上；以及多个第二预制片节段，第二预制片节段包括四个第二预制片及多个第二角支撑梁，四个第二预制片的两端通过螺栓依次连接形成边框状，第二角支撑梁沿第二预制片的高度方向上、下间隔设置，且第二第二角支撑梁的两端分别通过螺栓连接于相邻两个第二预制片的内侧侧壁上；其中，相邻第二预制片节段间可沿纵向方向依次可拆卸式连接形成筒状，第一预制片节段可拆卸式连接于第二预制片节段的底部。

本发明提供的工作沉井可依据沉井高度选择多个预制片节段利用螺栓将其沿竖向进行上、下连接，以满足不同沉井高度的施工需要。

本发明提供的装配式顶管工作沉井具有可拆卸式结构，因而使得施工现场无需用电、用火，且可拆卸形式使得预制片之间可方便进行拆解运输。

具体的，本发明中第一预制片1和第二预制片结构相同(故本发明中只单一给出第一预制片1的结构图)，且均包括由主梁4、次梁5及肋梁6焊接形成的预制片1骨架及贴合于预制片1骨架外侧的挡土钢板7，本实施例中通过外侧的挡土钢板7合围形成中空的施工区域。

进一步的，本实施例提供的工作沉井中主梁4上设有多个孔道8，孔道8沿竖向方向贯穿主梁4的侧壁，本实施例中通过设置孔道8不仅可以降低预制片的自重，以便于拆解、运输，且孔道8的存在可方便后期混凝土的浇筑填充。

本发明中还提供一种应用上述装配式顶管工作沉井的施工方法，具体包括如下步骤：

1)、装配获得第一预制片节段和n(n取自然数)个第二预制片节段；

2)、开挖并将步骤1)中获得的第一预制片节段下沉至第一开挖标高，第一开挖标高的高度等于第一预制片节段的高度；

3)、将第二预制片节段可拆卸式的连接于第一预制片节段的顶部并继续开挖下沉至第二开挖标高，第二开挖标高的高度等于第一预制片节段与第二预制片节段的高度和；

4)、将另一第二预制片节段可拆卸式的连接于步骤2)中下沉完毕后的第二预制片节段上并继续开挖下沉至第三开挖标高，第三开挖标高的高度等于第一预制片节段和两个第二预制片节段的高度和；

5)、逐次于下沉完毕后的沉井上装配连接第二预制片节段并下沉至设计标高，浇筑混凝土地面并进行侧壁开洞，再于井内进行顶管作业施工。

本发明中逐次于下沉完毕后的沉井上装配连接第n个第二预制片节段并将沉井下沉至相应开挖标高hn+1，hn+1等于第一预制片节段与n个第二预制片节段的高度之和，上述施工方法使得工作面(仅用于装配沉井)始终在地面，不用担心开挖面地下土质及危险性，且先装配后开挖、下沉的施工方式使得可始终利用装配完成的沉井抵抗土体及水体的侧压力，防止塌方的产生。

本发明中提供的施工方法相交于部分授权发明专利中先支护并于支护层下继续开挖、支护的施工而言，可有效利用沉井防止塌方的产生，且先装配后下沉的施工方法也可避免部分授权发明专利中于第一支护层下开挖并进行第二层支护时支护施工人员所面临的塌方危险，且可避免进行第二层支护时因地下水位高、地质条件不好等原因造成的支护施工难度大的问题。本发明提供的施工方法中施工工期较常规方法缩短70％，施工难度降低50％。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。