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专利号: 2022106141900
申请人: 中铁四局集团第一工程有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种沉井法施工泥水平衡顶管工作井洞口施工方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、功能设计:

根据项目拟建管道的位置、直径、材质及等确定顶管工作井中洞口的数量、位置、形状及尺寸等;

S2、工作井洞口周边墙体制作:

洞门周边墙体靠近土体侧以下称为外侧,洞门周边墙体临空侧以下成为内侧;

工作井洞口周边墙体制作分为洞口周边加强钢筋布设、钢套筒安装、支护模板、浇筑混凝土四个步骤;

1)加强钢筋布设:

工作井洞口周边墙体按设计及规范要求,基础水平主筋采用绑扎搭接接长,钢筋绑扎应严格按施工图进行,要做到横平竖直、整齐美观,数量间距都要严格符合图纸和规范的要求,要垫好垫块,保证保护层厚度,并注意成品保护,钢筋连接采用搭接焊接头,焊接前先进行试焊,试焊合格后放能正式施工,以保证焊接质量;

工作井洞口周边需设置加强筋,在墙体钢筋中预留一个可供钢套筒通过的圆形通道,按照规范要求对接口处钢筋进行截断处理,并且为固定截断钢筋位置,防止截断钢筋在浇筑混凝土时出现走位,导致预留洞口尺寸出现偏差,同时为加强结构与安全性和提高受力承压作用,在预留洞口上方与洞口相切位置设置一根横向加强筋,在预留洞口下方对应位置同样设置一根横向加强筋,同时在预留洞口的左上方、左下方、右上方及右下方分别设置两根与预留洞口相切的斜向加强筋,六组加强筋与两侧的竖钢筋形成一个与钢套筒外壁相切的八边形框架结构,正好由两端的空心钢环定位卡住;

2)钢套筒安装:

将钢套筒悬吊并横推至八边形框架中,将预制好的钢套筒焊接在工作井钢筋笼预留位置处,在两端各焊接一个厚空心钢环,空心钢环内径与钢套筒内径相同,空心钢环外径大于钢套筒外径,形成两端阻挡部以便于将钢套筒卡在八边形框架中,并将空心钢环焊接在工作井钢筋笼两侧外壁,其能保障钢套筒的稳定性,同时钢套筒还可以作为止水结构的一部分,在顶进施工时,空心圆环有很好的加固效果;

3)支护模板:

工作井洞口周边侧墙模板后竖向设置小梁,小梁后水平设置主梁,主梁通过水平横杆和可调托撑对撑,满堂脚手架和扣件式脚手架作为模板支撑系统,侧墙模板安装和钢筋安装时,搭设双排脚手架作为固定钢筋和模板的临时支撑系统,同时作为人员登高架,模板底部设置穿墙钢筋内部与边墙钢筋焊接,外部采用蝴蝶扣与主梁紧固,起到防止模板上浮作用;

4)浇筑混凝土:

按照规范标准,在钢筋、模板检查确认合格后,进行混凝土浇筑,浇筑混凝土时,先检查混凝土的均匀性和坍落度,从高处倾泻混凝土时,要采取防止混凝土离析的措施;混凝土浇筑时,按一定厚度,顺序和方向分层浇筑,连续作业一次完成,混凝土振动采用插入式振动棒,并用专业人员振捣,振动均匀,不得漏振;振动时间充足,排出砼内的全部气泡;

S3、工作井洞口封堵:

1)钢板门安装:

洞口内测采用圆形钢板对钢套筒靠近工作井内侧的一端开口进行封堵,避免套筒内填充三七土坍塌,造成工程事故,将钢板焊接在钢套筒上,同时在钢板外侧焊接把手,便于洞门破除切割后在狭小的作业空间下将钢板门转移出去,最后检查保证圆木门和钢板分别与附近墙体表面齐平;

2)灰土填充封堵:

混凝土养护达标且拆除完模板后,从钢套筒靠近工作井外侧的一端开口处,采用灰土对钢套筒进行填充,填土应从最低处开始,由下向上整个宽度分层铺填碾压或夯实,人力打夯前应将填土初步整平,打夯要按一定方向进行,一夯压半夯,夯夯相接,行行相连,两遍纵横交叉,分层夯打;

3)木门安装:

在工作井外侧安装圆形木门,圆形木门由双层圆木板组合而成,外侧圆木板直径与钢套筒外径相同,内侧圆木板直径与钢套筒内径相同,圆木门在工作井井壁外侧靠近土体层使用薄木板制成的圆形木门进行封堵,安装时将内侧圆木板塞进钢套筒内,从而使浇筑时钢套筒和圆木门作为模板的一部分使用,当顶管机进洞时可以直接利用机械顶管机机头破除,易于施工;

S4、工作井下沉:

1)工作井沉井法下沉:

按照步骤一在施工场地中分别预制顶管始发井和接收井,其中对应的钢套筒处理则分别作为进洞口和出洞口处理;

待工作井养护达到设计强度后,顶管始发井和接收井均采用沉井法下沉,沉井下沉采用长臂挖机取土下沉,从井底中央重心处成放射形向四周进行施工;

2)工作井封底:

工作井使用沉井法施工完毕后,进行底板制作,在沉井下沉将达设计高度前,要做好封底准备工作,防止沉井底板地下水渗透和不均匀沉降;

3)工作井内设备安装:

在底板上依次设置后背墙、导轨、千斤顶、高压油泵、顶铁;

S5、管道顶进开始前始发井进洞口施工:

在顶进开始之前,将起点处工作井的预留洞口处钢板切割破除;钢板切割完毕后,在洞口处使用起重机吊装出工作井,在吊装时,将钢索绑扎在钢板门外侧把手上,固定牢固后,使用起重机起吊;然后通过膨胀螺栓在洞口固定止水压板,做好顶管进洞前的止水工作;在顶管施工时,钢套筒内的填土通过顶管机刀头正常切土,然后借助液压千斤顶压力将井壁外侧木门直接顶破,随后顶管机继续顶进,进行正常的顶进施工;

S6、顶进至接收井处出洞口施工:

在顶管机头距离出洞口1m位置处,提前将出洞口钢板切割破除,同时出洞口做好接收顶管机头准备,出洞处洞口使用由密封圈和盘根止水组成的双道穿墙止水结构止水防水,拆除封门后,将顶管机迅速﹑连续地顶进,依次破除接收井井壁外侧木门及钢套筒内部填充灰土,直到进洞洞口止水圈发挥作用为止,完成顶进施工作业;

S7、管道顶进完成后进出洞口处理:

顶进完成后,在始发井和接收井洞口处的钢管与混凝土管间注入水泥砂浆掺粉煤灰,管口用细石混凝土二次浇筑密实,使之成为一个永久结构。

2.根据权利要求1所述的一种沉井法施工泥水平衡顶管工作井洞口施工方法,其特征在于,所述步骤S2中工作井钢筋绑扎时,需在预制工作井的长边酌情增设钢筋柱。

3.根据权利要求1所述的一种沉井法施工泥水平衡顶管工作井洞口施工方法,其特征在于,所述步骤S2中,钢筋与钢筋相连接处采用焊接方式处理。

4.根据权利要求1所述的一种沉井法施工泥水平衡顶管工作井洞口施工方法,其特征在于,所述步骤S3中,圆木门木板的边壁经过打磨清灰处理。

5.根据权利要求1所述的一种沉井法施工泥水平衡顶管工作井洞口施工方法,其特征在于,所述步骤S4中,本工程沉井工作井采用两次下沉,底节沉井混凝土养护强度达到100%时,次节强度达到80%时进行下沉。

6.根据权利要求1所述的一种沉井法施工泥水平衡顶管工作井洞口施工方法,其特征在于,所述步骤S4中,本工程混凝土浇筑封底,混凝土封底一次浇筑完成,在底板与井壁的交接部分,预先凿毛,浇水湿润,使底板与井壁更好地紧密结合成一个整体,防止渗漏。

7.根据权利要求1所述的一种沉井法施工泥水平衡顶管工作井洞口施工方法,其特征在于,所述步骤S5和S6中,切割钢板采用火焰切割方法,首先对钢板进行预热,调整好火焰尖端与钢板表面之间的距离,当起割点的温度达到规定的燃烧温度后,就可对钢板进行切割,切割方向沿圆形钢板从下往上按照一个方向施工,割嘴要垂直于钢板的表面,同时要注意切割速度,不能太快或太慢。