(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202121483520.4
(22)申请日 2021.07.01
(73)专利权人 中铁上海工程局集团有限公司
地址 200436 上海市宝山区江场三路278号
专利权人 广州金土岩土工程技术有限公司
东南大学
(72)发明人 戢鸿鑫 刘跃军 陈清树 陈雪华
项侨 林振镇 周浩 贾鹏蛟
倪芃芃 罗桑 覃小纲
(74)专利代理机构 江苏圣典律师事务所 32237
代理人 徐芝强 肖明芳
(51)Int.Cl.
E21D 9/00(2006.01)
E21D 11/08(2006.01)
E21D 11/38(2006.01)
(54)实用新型名称
(57)摘要
本实用新型公开了一种超大断面矩形顶管
现场预制管节，由钢筋骨架和混凝土浇筑而成，
包括两长边和两短边，长边分为顶板和底板，短
道定位榫头、钢管吊装孔、钢管压浆孔、束节注浆
管；管节接头处设有三道防水结构；钢管吊装孔
为圆柱管形，预埋在管节顶板、底板、两边侧墙
处，其外端与管节外壁齐平，其内端置于管节侧
壁内部；钢管压浆孔、束节注浆管埋设于顶板、底
板、两边侧墙处，贯通管节壁厚，其外端管节外壁
齐平，其内端与管节内壁齐平；在管节顶板和底
板分别等间距预留预应力孔道，预应力孔道两端
设置中空的预应力孔道定位榫头，所述的预应力锚具预埋于预应力孔道定位榫头靠近顶进方向
一侧。权利要求书1页 说明书4页 附图4页CN 215632972 U 2022.01.25
C N 215632972
U
1.一种超大断面矩形顶管现场预制管节，其特征在于，它是由钢筋骨架和混凝土浇筑而成的矩形截面管节，包括两边长边和两边短边，长边分为顶板和底板，短边为侧墙；管节内预埋有预应力锚具、预应力孔道定位榫头、钢管吊装孔、钢管压浆孔、束节注浆管；管节接头处设有三道防水结构；
钢管吊装孔为圆柱管形，在浇筑混凝土前，预埋在管节顶板、底板、两边侧墙处，其外端与管节外壁齐平，其内端置于管节侧壁内部；钢管压浆孔、束节注浆管埋设于顶板、底板、两边侧墙处，贯通管节壁厚，其外端管节外壁齐平，其内端与管节内壁齐平；在管节顶板和底板分别等间距预留预应力孔道，预应力孔道两端设置中空的预应力孔道定位榫头，所述的预应力锚具预埋于预应力孔道定位榫头靠近顶进方向一侧。
2.根据权利要求1所述的超大断面矩形顶管现场预制管节，其特征在于，第一道防水结构包括位于管节接缝处设置的承插接口，接口钢套环密贴于承口处混凝土结构，在接口钢套环与插口混凝土之间设置有两
道楔形止水密封圈、一道钢环；第一道楔形止水密封圈前
设有钢管压浆孔，压浆孔中部布设止水钢环，压浆孔底部采用外方管堵进行封堵，
止水压浆结束后采用C20细石混凝土封堵；两道楔形止水密封圈之间设有混凝土定位块，定位块下设有注聚氨酯预留孔，定位块在预留孔处断开，孔底部采用外方管堵和外包C20细石混凝土进行封堵。
3.根据权利要求2所述的超大断面矩形顶管现场预制管节，其特征在于，第二道防水结构包括在管节承口端管壁中上部开槽，嵌入弹性密封垫，弹性密封垫由水膨胀橡胶和氯丁橡胶组成；管节与钢套环间形成的嵌缝槽灌注低模量聚氨酯密封胶；在钢套环上的两圆筋之间嵌入遇水膨胀橡胶条，从而构成一封闭圆环。
4.根据权利要求3所述的超大断面矩形顶管现场预制管节，其特征在于，第三道防水结构包括管节与管节之间采用中等硬度的木制材料‑胶合板作为的衬垫，板接头处以企口方式相接；胶合板底部用聚乙烯薄膜密封，管节下部的嵌缝槽采用高模量聚氨酯密封胶嵌填；高模量聚氨酯密封胶两侧各布设一道钢环；在变形缝处顶板安装1mm厚不锈钢接水盒。
5.根据权利要求1所述的超大断面矩形顶管现场预制管节，其特征在于，所述的钢筋骨架包括内主筋、外主筋、箍筋；内主筋靠近管节内壁，外主筋靠近管节外壁，在管节四个角部用箍筋箍住内主筋和外主筋，箍筋与主筋之间采用交叉点焊牢固。
6.根据权利要求2所述的超大断面矩形顶管现场预制管节，其特征在于，所述的楔形止水密封圈由水膨胀橡胶和氯丁橡胶组成，并以粘结剂粘贴于管节基面上；钢套环及钢环材料均为16Mn钢，采用环氧富锌底漆二度，每度30u，环氧沥青面漆二度，每度80u，钢套环接头内侧应磨平，内圈钢环选用10PCuXt耐磨蚀铜。
权 利 要 求 书1/1页CN 215632972 U
一种超大断面矩形顶管现场预制管节
技术领域
[0001]本实用新型涉及顶管工程技术领域，具体涉及一种超大断面矩形顶管现场预制管节。
背景技术
[0002]顶管技术作为一种非开挖工程技术，因对城市交通干扰小、文明施工程度比开槽施工高、经济效益好等优势，已经成为市政工程主要的施工手段。早期以圆形顶管为主，后期矩形顶管因断面利用率高、浅覆土适应能力较强、工程种类适用范围广等优势，而被众多工程所采纳，尤其在城市地下联络通道、电缆线、综合管廊等市政隧道工程中以矩形截面最为经济。
[0003]目前，顶管管节生产方式有整体浇筑和管片装配两种方式。对装配式管片而言，管节内部的稳固性连接在超大断面矩形顶管中往往难以保证。而大断面矩形顶管常常面临运输和安装难度大等问题，因此，针对超大断面矩形顶管，提供一种无需场外预制运输，且能满足工期要求的管节现场预制方法显得十分有必要。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种无需场外预制运输，且能满足工期要求的超大断面矩形顶管现场预制管节。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案如下：
[0006]一种超大断面矩形顶管现场预制管节，它是由钢筋骨架和混凝土浇筑而成的矩形截面管节，包括两边长边和两边短边，长边分为顶板和底板，短边为侧墙；管节内预埋有预应力锚具、预应力孔道定位榫头、钢管吊装孔、钢管压浆孔、束节注浆管；管节接头处设有三道防水结构；
[0007]吊装孔为圆柱管形，在浇筑混凝土前，预埋在管节顶板、底板、两边侧墙处，其外端与管节外壁齐平，其内端置于管节侧壁内部；钢管压浆孔、束节注浆管埋设于顶板、底板、两边侧墙处，贯通管节壁厚，其外端管节外壁齐平，其内端与管节内壁齐平；在管节顶板和底板分别等间距预留预应力孔道，
预应力孔道两端设置中空的预应力孔道定位榫头，所述的预应力锚具预埋于预应力孔道定位榫头靠近顶进方向一侧。
[0008]具体地，第一道防水结构包括位于管节接缝处设置的承插接口，接口钢套环密贴于承口处混凝土结构，在接口钢套环与插口混凝土之间设置有两道楔形止水密封圈、一道钢环；第一道楔形止水密封圈前设有钢管压浆孔，压浆孔中部布设止水钢环，压浆孔底部采用外方管堵进行封堵，止水压浆结束后采用C20细石混凝土封堵；两道楔形止水密封圈之间设有混凝土定位块，定位块下设有注聚氨酯预留孔，定位块在预留孔处断开，孔底部采用外方管堵和外包C20细石混凝土进行封堵。
[0009]具体地，第二道防水结构包括在管节承口端管壁中上部开槽，嵌入弹性密封垫，弹性密封垫由水膨胀橡胶和氯丁橡胶组成；管节与钢套环间形成的嵌缝槽灌注低模量聚氨酯
密封胶；在钢套环上的两圆筋之间嵌入遇水膨胀橡胶条，从而构成一封闭圆环。
[0010]具体地，第三道防水结构包括管节与管节之间采用中等硬度的木制材料‑胶合板作为的衬垫，板接头处以企口方式相接；胶合板底部用聚乙烯薄膜密封，管节下部的嵌缝槽采用高模量聚氨酯密封胶嵌填；高模量聚氨酯密封胶两侧各布设一道钢环；在变形缝处顶板安装1mm厚不锈钢接水盒。
[0011]具体地，所述的钢筋骨架包括内主筋、外主筋、箍筋；内主筋靠近管节内壁，外主筋靠近管节外壁，在管节四个角部用箍筋箍住内主筋和外主筋，箍筋与主筋之间采用交叉点焊牢固。
[0012]优选地，所述的楔形止水密封圈由水膨胀橡胶和氯丁橡胶组成，并以粘结剂粘贴于管节基面上；钢套环及钢环材料均为16Mn钢，采用环氧富锌底漆二度，每度30u，环氧沥青面漆二度，每度80u，钢套环接头内侧应磨平，内圈钢环选用10PCuXt耐磨蚀铜。
[0013]有益效果：
[0014]本实用新型针对超大断面矩形顶管管节自重大、运输和安装困难问题，对不具备场外预制运输条件的工程，提供一种超大断面矩形顶管管节现场预制管节结构，减少管节运输环节，保证管节在顶进施工期间及时供应，满足工期要求；与装配式管节相比，管节整体浇筑而成，保证了结构整体稳定性和密封性能。
附图说明
[0015]下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0016]图1为管节横断面配筋图。
[0017]图2为管节横剖面图。
[0018]图3为管节顶部平面图。
[0019]图4为管节侧立面图。
[0020]图5为管节防水构造图。
[0021]图6为第一道防水结构楔形止水密封圈大样图。
[0022]图7为第二道防水结构弹性密封垫大样图。
[0023]图8为第三道防水结构钢套环两圆筋之间水膨胀橡胶条大样图。
[0024]附图标记说明：1‑钢筋骨架；2‑箍筋；3‑内主筋；4‑外主筋；5‑预应力锚具；6‑预应力孔道定位榫头；7‑φ140mm钢管吊装孔；8‑DN25钢管压浆孔；9‑两寸束节注浆管；10‑按隧道使用功能要求的其他预埋件；11‑钢套环；12‑楔形止水密封圈；13‑外径30mm、厚度为8mm 钢环；14‑水膨胀橡胶；15‑氯丁橡胶；16‑外径100、厚度4mm止水钢环；17‑外方管堵；18‑C20细石混凝土；19‑混凝土定位块；20‑注聚氨酯预留孔；21‑弹性密封垫；22‑低模量聚氨酯密封胶；23‑圆筋；24‑胶合板；25‑聚乙烯薄膜；26‑高模量聚氨酯密封胶；27‑外径100mm、厚度10mm钢环；28‑不锈钢接水盒；29‑土钉。
具体实施方式
[0025]根据下述实施例，可以更好地理解本实用新型。
[0026]说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以
供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0027]如图1所示，该超大断面矩形顶管现场预制管节是由钢筋骨架1和混凝土浇筑而成的矩形截面管节，包括两边长边和两边短边，长边分为顶板和底板，短边为侧墙。钢筋骨架包括内主筋3、外主筋4、和箍筋2。内主筋3靠近管节内壁，外主筋4靠近管节外壁，在管节四个角部用箍筋2箍住内主筋和外主筋，箍筋与主筋之间采用交叉点焊牢固。
[0028]如图2至图4所示，预制管节内预埋有预应力锚具5、预应力孔道定位榫头6、φ140mm钢管吊装孔7、DN25钢管压浆孔8、两寸束节注浆管9；管节接头处设有三道防水结构。其中，吊装孔7为圆柱管形，在浇筑混凝土前，预埋在管节顶板、底板、两边侧墙处，其外端与管节外壁齐平，其内端置于管节侧壁内部；钢管压浆孔8、束节注浆管9埋设于顶板、底板、两边侧墙处，贯通管节壁厚，其外端管节外壁齐平，其内端与管节内壁齐平；在管节顶板和底板分别等间距预留预应力孔道，预应力孔道两端设置中空的预应力孔道定位榫头6，所述的预应力锚具5预埋于预应力孔道定位榫头6靠近顶进方向一侧。
[0029]该超大断面矩形顶管管节及现场预制施工生产方式为：管节预制施工场地布置于始发工作井北侧，成品管节场内吊装，无需场外运输；钢筋骨架1安装：先按定位卡放置箍筋2，再放置上下层内主筋3和外主筋4，并将主筋和箍筋点焊牢固形成骨架，最后在钢管架上
保护焊机将成型将成片的钢筋笼进行焊接加放置外层、内层钢筋，放好所有钢筋后采用CO
2
固，箍筋与主筋之间采用交叉点焊牢固，整个骨架成型后再用吊机从定位座上脱出骨架。[0030]管节钢制模具底座和内模安装就位后，吊装钢套环11和钢筋骨架1，安装预埋件，预埋件包括预埋预应力锚具5、预应力孔道定位榫头6、φ140mm钢管吊装孔7、DN25钢管压浆孔8、两寸束节注浆管9、按隧道使用功能要求的其他预埋件10。
[0031]预应力锚具5预埋于定位榫头靠近顶进方向一侧，对受拉模块中的预应力钢束施加预应力，提高管节的抗弯能力和纵向刚度，延迟裂缝出现的时间，增强管节的耐久性，同时能够避免管节顶力撤销后相邻管节之间产生松动的粘结力，避免渗漏现象产生，导致施工质量问题；φ140mm钢管吊装孔7为后面管节成品吊装预留孔位；管节顶进施工时通过DN25钢管压浆孔8进行减摩注浆，减小顶进阻力；管节顶进结束时通过两寸束节注浆管9置换浆液，减小地面沉降；按隧道使用功能要求的其他预埋件置于管节内壁，外端面略凸起管节内壁表面，为后期隧道内装饰装修支架焊接预留。
[0032]管节钢制模具外模安装后，浇筑混凝土；结合超大断面矩形管片重量大，工期紧的特点，采用固定模具带插入式振捣器的台座法生产工艺；管节混凝土的强度等级为C50，抗渗等级为P8；管节蒸汽养护出模。
[0033]管节出厂前的防水构造设置于管节接缝处，为承插口构造，包括三道F形防水体系接头，如图5所示。
[0034]第一道防水结构包括管节接缝处设置承插接口，接口钢套环11密贴于承口处混凝土结构，在接口钢套环11与插口混凝土之间设置两道楔形止水密封圈12、一道外径30mm、厚
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