專利名稱：后澆帶型裝配式頂管工作井的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于市政地下管線工程中頂管工程的沉井工作井，具體地說， 是一種后澆帶型裝配式頂管工作井。
背景技術(shù)：
頂管工程是一種現(xiàn)代化的埋設(shè)地下管線的施工方法。與相應(yīng)的開槽埋管施工法及盾構(gòu)施工法進(jìn)行比較，頂管施工具有明顯的優(yōu)越性。該方法不需要開挖地面槽口，但必須在所敷設(shè)地下管道的兩端開挖若干個工作井。工作井又可分為頂進(jìn)工作井和接收井。其中鋼筋混凝土圓形或矩形工作井較為常見。應(yīng)用頂管工程施工的市政地下管網(wǎng)改造工程大多位于城鎮(zhèn)主線道路上。目前的工作沉井一般采用現(xiàn)場綁扎鋼筋，支模板澆筑混凝土的施工方法。工作井現(xiàn)場施工工期較長，必然對施工路段交通通行造成較大的影響。而且也污染周邊的環(huán)境，嚴(yán)重影響了附近居民的正常生活。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種能夠縮短工作井在現(xiàn)場的施工工期的后澆帶型裝配式頂管工作井。技術(shù)方案本發(fā)明為后澆帶型裝配式頂管工作井，包括四個豎向的混凝土后澆帶及沿豎向拼裝的兩個節(jié)段以上的井片；每節(jié)段呈矩形，包括兩個相對的U字型井片及兩個相對的一字型井片；U字型井片位于矩形的短邊處；在U字型井片的內(nèi)側(cè)直角處設(shè)置加腋；四個混凝土后澆帶位于兩個U字型井片的兩側(cè)懸臂端與兩個一字型井片的左右端之間。上述的工作井，U字型井片及一字型井片內(nèi)均有沿豎向延伸的預(yù)應(yīng)力孔道；沿豎向穿過預(yù)應(yīng)力孔道的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋在相鄰各節(jié)段之間的橫向拼縫處通過鋼筋連接器連接。在相鄰各節(jié)段之間的橫向拼縫處設(shè)置剪力鍵結(jié)構(gòu)，以抵抗不連續(xù)結(jié)構(gòu)受到的剪力作用。 考慮到在頂管工程施工過程中，工作井側(cè)壁內(nèi)外側(cè)體現(xiàn)出不同的受力形式，工作井側(cè)壁中的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋為內(nèi)外兩層，內(nèi)外兩層預(yù)應(yīng)力鋼筋位于剪力鍵結(jié)構(gòu)的兩側(cè)。上述的工作井，U字型井片及一字型井片采用匹配預(yù)制的方法預(yù)制，預(yù)制時，預(yù)應(yīng)力孔道中插入鋼筋芯棒。上述的工作井，為了增加U字型井片及一字型井片與后澆帶的粘結(jié)性，U字型井片的兩側(cè)懸臂端的側(cè)面和一字型井片的左右端側(cè)面設(shè)有相互咬合的豎向凹槽。上述的工作井，最下面的一個節(jié)段的井片為刃腳段井片，刃腳段井片中的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋及錨固端錨都預(yù)埋在刃腳段井片中，刃腳段井片中的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋作為預(yù)應(yīng)力失效段處理。預(yù)應(yīng)力失效段處理的結(jié)構(gòu)是，在刃腳段井片中的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋表面涂防腐油脂，并包裹膠粘帶。上述的工作井，每個節(jié)段高度2m—;3m。上述的工作井，混凝土后澆帶中具有豎向構(gòu)造鋼筋。
3
有益效果(1)市政地下管網(wǎng)改造工程大多位于城鎮(zhèn)主線道路上，頂管工作井現(xiàn)場澆筑工期較長，對施工路段交通通行產(chǎn)生較大的影響。同時也給周邊的路網(wǎng)增加了較大的通行壓力。本發(fā)明的后澆帶型裝配式工作井可將大尺寸工作井分塊預(yù)制，方便了運(yùn)輸，減少了對大噸位起重設(shè)備的要求，顯著的減小沉井現(xiàn)場建造的工期，大幅提高頂管工程的施工進(jìn)度，最大程度的減小了頂管工程對施工路段及周邊道路交通通行的影響。(2)后澆帶型裝配式工作井通過在工廠預(yù)制，同現(xiàn)澆的工作井對比，大幅減少了施工對周圍環(huán)境的污染及居民正常生活的影響。符合“低碳經(jīng)濟(jì)，綠色施工”建筑理念。( 3 )由于全部井片根據(jù)城市運(yùn)輸?shù)缆泛脱b配施工點(diǎn)的起重吊裝條件，可分塊在工廠預(yù)制，后澆帶型裝配式工作井在施工現(xiàn)場需要人工較少，符合國家“建筑工業(yè)化”的發(fā)展方向。(4)通過結(jié)構(gòu)分析確定預(yù)制井片合理的配筋方案，后澆帶型裝配式工作井在功能上完全滿足頂管工程的需要，且其建造材料費(fèi)用與現(xiàn)澆工作井相比幾乎相當(dāng)。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明 圖1是預(yù)制裝配式頂管工作井的三維結(jié)構(gòu)圖。圖2是一個節(jié)段的示意圖。圖3是預(yù)制裝配式頂管工作井二維立面圖。圖4是圖3的A-A剖面圖。圖5是圖3的B-B剖面圖。圖6是預(yù)應(yīng)力鋼筋失效段局部放大圖。圖7是后澆帶局部鋼筋構(gòu)造圖。圖8是橫向接縫處鋼筋連接示意圖。圖中有預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉端1、后澆帶2、加腋3、U字型井片(B預(yù)制片)4、橫向接縫 5、一字型井片(A預(yù)制片)6、洞口 7、預(yù)應(yīng)力孔道8、剪力鍵結(jié)構(gòu)9、后澆帶齒槽10、預(yù)應(yīng)力鋼筋11、鋼筋失效段12、裝配工作井開洞節(jié)段13、裝配工作井刃腳段井片14、工作井底板15、 膠粘帶16、螺紋鋼筋17、錨固端錨具18、工作井水平主筋19、后澆帶豎向構(gòu)造筋20、鋼筋連接器21、波紋管22。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明為預(yù)制裝配式矩形頂管工作井。工作井在豎向分為三個節(jié)段，每節(jié)段長度在2m—: 之間。各預(yù)制井片豎向向通過預(yù)應(yīng)力鋼筋11連接。采用精軋螺紋鋼作為預(yù)應(yīng)力鋼筋。橫向每個節(jié)段由兩塊U字型井片4 (B預(yù)制片)及兩塊一字型井片6 (A預(yù)制片)組成。其中U字型井片4采用加腋3構(gòu)造。井片在橫向通過后澆帶2連接。U字型井片(短邊方向)為頂管頂進(jìn)方向。為了增加與后澆帶2的粘結(jié)性，預(yù)制井片側(cè)面設(shè)計(jì)為凹凸齒槽10 形式。預(yù)應(yīng)力鋼筋11位于預(yù)制井片的預(yù)留孔道8內(nèi)，在工作井頂部采用單端張拉。張拉端位于工作井最上端。位于不同井片內(nèi)，相同位置的各段預(yù)應(yīng)力鋼筋沿豎向在結(jié)構(gòu)的橫向接縫5處由鋼筋連接器21連接。為避免橫向接縫5處相連接井片的波紋管22間會發(fā)生漏漿，在灌漿前應(yīng)用結(jié)構(gòu)膠對橫縫處進(jìn)行統(tǒng)一封堵。橫向接縫兩側(cè)的預(yù)制井片斷面處設(shè)置剪力鍵結(jié)構(gòu)(上下相鄰兩個預(yù)制井片的相接處，一個預(yù)制井片具有突起部，另一個具有相應(yīng)的的凹入部)9。預(yù)應(yīng)力鋼筋孔道8分布在剪力鍵結(jié)構(gòu)兩側(cè)。為了確保安裝的精度，采用匹配預(yù)制的方法預(yù)制各井片。井片預(yù)制時，采用匹配預(yù)制法，并在預(yù)應(yīng)力孔道中插入鋼筋進(jìn)行預(yù)制，以保證預(yù)制結(jié)構(gòu)拼裝時預(yù)應(yīng)力鋼筋11可順利對位。預(yù)制工作井中的刃腳段井片(最下面的一個節(jié)段的井片)14中的預(yù)應(yīng)力鋼筋及錨固端錨具18預(yù)埋在預(yù)制井片中。預(yù)埋預(yù)應(yīng)力鋼筋采用了局部無粘結(jié)處理，即在鋼筋表面涂防腐油脂，并包裹膠粘帶16，造成預(yù)應(yīng)力局部失效。預(yù)應(yīng)力局部失效段12見附圖3、5?？紤]到結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，工作井建造中，A預(yù)制片、B預(yù)制片預(yù)埋在后澆帶結(jié)構(gòu)中的工作井水平主筋19制成U字型，并相互錯位預(yù)埋。在后澆帶中的兩個半圓形鋼筋區(qū)段間布置了六根后澆帶豎向構(gòu)造20，增加了后澆帶結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度。后澆帶局部鋼筋布置見附圖7。預(yù)制結(jié)構(gòu)兩側(cè)伸出的工作井水平19預(yù)埋在后澆帶2中，同一位置的水平主筋錯位搭接，現(xiàn)場綁扎或焊接后澆筑混凝土。后澆帶結(jié)構(gòu)在豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉完成后澆注混凝土，澆注的混凝土強(qiáng)度等級要高于預(yù)制結(jié)構(gòu)。后澆帶支模可用焊止水片對拉螺栓夾緊。工作井豎向中間節(jié)段(裝配工作井開洞節(jié)段13)的U字型井片在設(shè)計(jì)高度預(yù)留頂管洞孔7，洞孔周片預(yù)埋構(gòu)造鋼板。安裝井片時先安裝兩側(cè)的B預(yù)制片，后從側(cè)面塞入A預(yù)制片。為保證安裝階段A 預(yù)制片的穩(wěn)定性，A預(yù)制片、B預(yù)制片在后澆帶結(jié)構(gòu)中預(yù)埋的U字型工作井水平水平主筋19 可間隔一定距離搭接焊。本發(fā)明為后澆帶型裝配式矩形頂管工作井，縮短了現(xiàn)澆式工作井在現(xiàn)場的施工工期，減少了對現(xiàn)場環(huán)境的污染及對交通、人居環(huán)境造成的影響，適應(yīng)了 “建筑工業(yè)化”的發(fā)展。其工作井井片在工廠預(yù)制、運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后，通過豎向的預(yù)應(yīng)力鋼筋連接，并澆筑后澆帶使工作井整體成型，最后下沉就位。本發(fā)明的后澆帶型裝配式矩形工作井沿豎向(高度)方向分為若干節(jié)段，各井片豎向通過井片內(nèi)預(yù)留孔道中的預(yù)應(yīng)力鋼筋連接。各預(yù)應(yīng)力鋼筋的長度與各井片沿豎向的高度一致。同一位置的豎向各段預(yù)應(yīng)力鋼筋沿豎向在結(jié)構(gòu)的橫向接縫處由鋼筋連接器連成一體。從頂管工程工作井的受力特點(diǎn)分析采用精軋螺紋鋼筋作為預(yù)應(yīng)力鋼筋?？紤]到運(yùn)輸與吊裝的方便，橫向每節(jié)段工作井分為四片，斷面分別呈U字型和一字型。一字型井片位于矩形長邊處，U字型井片位于矩形短邊處，同一節(jié)段的各井片通過混凝土后澆帶連接。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)制裝配式頂管工作井，其特征是沿豎向它由兩個節(jié)段以上的井片單元拼接而成；每節(jié)段呈矩形，并由兩個相對的U字型井片(4)及兩個相對的一字型井片(6)組成；U 字型井片(4)位于矩形的短邊處；U字型井片的兩側(cè)懸臂端長度不相等；且在U字型井片的內(nèi)側(cè)直角處設(shè)置加腋(3) ；U字型井片及一字型井片的鏈接邊設(shè)有后澆帶齒槽(10)，后澆帶 (2)位于后澆帶齒槽(10)中，U字型井片及一字型井片內(nèi)均有沿水平方向和豎直方向延伸的預(yù)應(yīng)力孔道(8);同一個節(jié)段中的U字型井片(4)及一字型井片(6)通過水平方向穿過預(yù)應(yīng)力孔道的橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋連接；沿豎直方向穿過預(yù)應(yīng)力孔道的豎直預(yù)應(yīng)力鋼筋在相鄰各節(jié)段之間的橫向拼縫處通過鋼筋連接器連接；同一節(jié)段的兩個U字型井片按兩側(cè)懸臂端長度反對稱拼接，且豎向相鄰各節(jié)段中的U字型井片按懸臂端尺寸錯位拼接。
2.如權(quán)利要求1所述的預(yù)制裝配式頂管工作井，其特征是在相鄰各節(jié)段之間的橫向拼縫設(shè)置剪力鍵結(jié)構(gòu)(9)。
3.如權(quán)利要求1所述的預(yù)制裝配式頂管工作井，其特征是組成工作井的U字型井片及一字型井片采用匹配預(yù)制的方法預(yù)制，預(yù)制時，預(yù)應(yīng)力孔道中插入鋼筋。
4.如權(quán)利要求1所述的預(yù)制裝配式頂管工作井，其特征是工作井側(cè)壁中的橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋和豎直預(yù)應(yīng)力鋼筋為內(nèi)外兩層分布。
5.如權(quán)利要求1所述的預(yù)制裝配式頂管工作井，其特征是其特征是最下面的一個節(jié)段的井片為刃腳段井片，刃腳段井片中的豎直預(yù)應(yīng)力鋼筋及錨固端錨具預(yù)埋在刃腳段井片中，刃腳段井片中的豎直預(yù)應(yīng)力鋼筋作為預(yù)應(yīng)力失效段處理。
6.如權(quán)利要求5所述的預(yù)制裝配式頂管工作井，其特征是預(yù)應(yīng)力失效段處理的結(jié)構(gòu)是，在刃腳段井片中的豎直預(yù)應(yīng)力鋼筋表面涂防腐油脂，并包裹膠粘帶。
7.如權(quán)利要求1所述的預(yù)制裝配式頂管工作井，其特征是每個節(jié)段高度2m—:3m。
全文摘要
一種應(yīng)用于頂管工程的雙向預(yù)應(yīng)力型預(yù)制裝配式工作沉井。沉井呈矩形狀，由斷面為U字型和一字型的預(yù)制井片拼接而成。U字型井片兩側(cè)懸臂端不等長，水平向U字型井片按兩側(cè)懸臂端長度反對稱拼接，豎向相鄰U字型井片按懸臂端尺寸錯位拼接。各井片豎向和水平向均通過預(yù)應(yīng)力鋼筋連接。豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋在結(jié)構(gòu)橫向拼縫處通過連接器連接。刃腳段井片中的豎向預(yù)應(yīng)力筋作無粘結(jié)處理。在橫向拼縫兩側(cè)的預(yù)制井片斷面上設(shè)置剪力鍵結(jié)構(gòu)，為了保證沉井的安裝精度，設(shè)有剪力鍵結(jié)構(gòu)的井片采用匹配預(yù)制法。預(yù)制時，在預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)插入鋼筋。該結(jié)構(gòu)顯著提高了沉井現(xiàn)場澆筑的效率，減少了頂管施工工期。符合“低碳經(jīng)濟(jì)，綠色施工”建筑理念。
文檔編號E02D29/12GK102155025SQ20111006998
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者劉家彬, 段凱元, 郭正興 申請人:東南大學(xué)