一种顶管工作井结构及其施工方法与流程

本申请涉及地下岩土工程的领域，尤其是涉及一种顶管工作井结构及其施工方法。

背景技术：

在地下岩土工程铺设地下管道的过程中，为了更好的使顶管从地下穿出地面1，因此地面处设有竖直设置的工作井，顶管从地下向上穿出工作井。

如图1所示，工作井包括地面1向下设有的连接孔11，连接孔11的水平截面为矩形。连接孔11内设有固定筒12，固定筒12的外壁与地质层13通过混凝土连接，固定筒12对工作井起到支撑作用。

针对上述中的相关技术，固定筒12只是通过混凝土与地质层13连接，发明人认为存在有固定筒12与地质层13连接不牢靠，进而使工作井不稳定的缺陷。

技术实现要素：

为了改善工作井不稳定的问题，本申请提供一种顶管工作井结构及其施工方法。

第一方面，本申请提供一种顶管工作井结构，采用如下的技术方案：

一种顶管工作井结构，地面向下设有连接孔，所述连接孔内设有第一连接筒和第二连接筒，所述第二连接筒置于第一连接筒的上侧，所述第一连接筒和第二连接筒之间设有将第二连接筒固定的固定机构，所述第一连接筒和第二连接筒分别插接有若干个第一土钉，所述第一土钉插入地质层内，所述第一土钉的一端固定连接有第一固定板，所述第一固定板分别与第一连接筒和第二连接筒的内壁抵接。

通过采用上述技术方案，第一连接筒和第二连接筒置于连接孔内，第一连接筒底面与连接孔内的地质层底面抵接，第一连接筒和第二连接筒之间通过固定机构固定。第一固定板与第一连接筒内壁、第一固定板与第二连接筒内壁紧密抵接，第一土钉被埋入地质层内，第一土钉分别将第一连接筒和第二连接筒固定，增加第一连接筒、第二连接筒置于连接孔内时的稳定性，进而增加工作井的稳定性。

优选的，所述第一土钉倾斜向下设置并且第一土钉倾斜插入地质层内。

通过采用上述技术方案，第一土钉倾斜设置，相比较第一土钉水平插入地质层内，当第一土钉有相对于地质层水平的运动趋势时，第一土钉倾斜设置，能够减缓第一土钉的水平运动趋势，增加第一土钉置于地质层内时的稳定性。同时第一土钉斜向下设置，还能够减小地质层内的水分流入工作井内的可能性。

优选的，所述第一连接筒和第二连接筒的内壁分别固定连接有若干个支撑杆，所述支撑杆转动连接有抵接板，所述抵接板与第一固定板远离地质层的一侧抵接。

通过采用上述技术方案，抵接板只能绕支撑杆的轴线转动，转动抵接板，使抵接板与第一固定板远离地质层的一侧紧密抵接。抵接板将第一固定板挡住，增加第一土钉插入地质层内时的稳定性。

优选的，所述第一连接筒和第二连接筒分别插接有与第一土钉一一对应的第二土钉，所述第二土钉的一端固定连接有第二固定板，所述第二固定板分别与第一连接筒和第二连接筒的内壁抵接，所述第二土钉插入地质层内，所述第二土钉置于第一土钉的下方。

通过采用上述技术方案，第二土钉被埋入地质层内，第二土钉分别将第一连接筒和第二连接筒固定，增加第一连接筒、第二连接筒置于连接孔内时的稳定性，进而增加工作井的稳定性。

优选的，地面向下设有若干个预留孔，同一竖直方向上的第一土钉和第二土钉插入预留孔内，所述第一土钉设有第一固定孔，所述第二土钉设有第二固定孔，所述预留孔内插接有固定杆，所述固定杆同时与第一固定孔和第二固定孔插接。

通过采用上述技术方案，固定杆与第一固定孔和第二固定孔插接，然后向预留孔内添加回填土将固定杆埋入地质层内。固定杆将第一土钉和第二土钉连接，第一土钉、第二土钉和第一连接筒之间形成三角形结构，第一土钉、第二土钉和第二连接筒之间形成三角形结构。三角形具有稳定性，进一步增加工作井的稳定性。

优选的，所述第一连接筒的上表面相互远离的一侧分别固定连接有连接板，所述连接板设有吊孔，所述第二连接筒的上表面固定连接有一对吊耳，所述第二连接筒的下表面设有供连接板插接的限位槽，所述固定机构包括第一连接筒内壁固定连接的第一支撑板，所述第一支撑板的上表面与第一连接筒的上表面处在同一个平面，所述第二连接筒的内壁固定连接有第二支撑板，所述第二支撑板的下表面与第二连接筒的下表面处在同一个平面，所述第二支撑板的下表面固定连接有固定块，所述固定块的侧面向内设有第一插接槽，所述第一插接槽内设有弹簧，所述弹簧的一端与固定块固定连接，所述弹簧的另一端固定连接有插接块，所述插接块置于第一插接槽外侧部分的下表面设有斜面，所述第一支撑板上表面向下设有供固定块插接的第二插接槽，所述第二插接槽内壁向内设有供插接块插接的第三插接槽，所述固定块下表面与第二插接槽的槽底抵接。

通过采用上述技术方案，起吊装置与吊孔连接，将第一连接筒吊运至连接孔内。起吊装置与吊耳连接，将第二连接筒吊运至第一连接筒的上方，使连接板与限位槽插接。起吊装置先将第一连接筒吊运至连接孔内，然后将第二连接筒吊运至连接孔内，相比较第一连接筒和第二连接筒是一体结构，将第一连接筒和第二连接筒分开吊运，能够减轻单次吊运的重量，增加吊运过程中的稳定性。连接板除了连接起吊装置的作用除外，当第一连接筒与第二连接筒连接时，连接板与限位槽插接。连接板与限位槽配合，能够起到限位的作用，使第一连接筒和第二连接筒准确、快速的连接在一起。当第一连接筒和第二连接筒连接时，固定块向下插入第二插接槽内，斜面与第一支撑板抵接，第一支撑板挤压插接块，插接块向第一插接槽滑动，弹簧被压缩。

固定块向下运动的过程中，固定块完全置于第一插接槽内，当插接块运动至第三插接槽处时，弹簧要恢复形变，弹簧带动插接块插入第三插接槽内，此时，固定块的底面与第二插接槽的槽底抵接。插接块与第三插接槽插接，将插接块固定，将第一支撑板和第二支撑板连接，进而将第一连接筒和第二连接筒固定，固定过程比较方便。同时在固定过程中，只需要工作人员将连接板与限位槽插接，然后第一连接筒向下移动的过程中，插接块自动与第三插接槽插接，不需要工作人员过多的费力，相比较利用螺栓连接的方式，具有固定过程中省力的效果。

优选的，所述第二连接筒相邻内壁之间固定连接有若干个加强杆。

通过采用上述技术方案，加强杆在第二连接筒的相邻内壁之间起到支撑作用，增加第二连接筒的强度。

第二方面，本申请提供一种顶管工作井施工方法，采用如下的技术方案：

一种顶管工作井施工方法，包括以下施工步骤：

s1、挖孔：地面向下开挖连接孔，地面向下开挖若干个预留孔；

s2、固定第一连接筒和第二连接筒：起吊装置将第一连接筒吊运至连接孔内，将第二连接筒吊运至第一连接筒的上方，使连接板与限位槽插接，当第一连接筒和第二连接筒连接时，固定块向下插入第二插接槽内，第一支撑板挤压插接块，固定块完全置于第一插接槽内，当插接块运动至第三插接槽处时，弹簧带动插接块插入第三插接槽内，固定块的底面与第二插接槽的槽底抵接；

s3、固定第一土钉：第一土钉分别插入第一连接筒和第二连接筒内的第一插接孔中，第一土钉插入地质层内，转动抵接板，使抵接板与第一固定板远离地质层的一侧抵接；

s4、固定第二土钉：第二土钉分别插入第一连接筒和第二连接筒内的第二插接孔中，第二土钉插入地质层内；

s5、连接固定杆：将固定杆插入预留孔中，固定杆同时与第一固定孔和第二固定孔插接，然后向预留孔内添加回填土。

通过采用上述技术方案：地面先向下挖连接孔，然后将第一连接筒和第二连接筒放入连接孔内，插接块自动与第三插接槽插接，将第一连接筒和第二连接筒固定的过程比较方便。第一土钉分别将第一连接筒和第二连接筒固定，增加第一连接筒、第二连接筒置于连接孔内时的稳定性，进而增加工作井的稳定性。第二土钉分别将第一连接筒和第二连接筒固定，增加第一连接筒、第二连接筒置于连接孔内时的稳定性，进而增加工作井的稳定性。固定杆将第一土钉和第二土钉连接，第一土钉、第二土钉和第一连接筒之间形成三角形结构，第一土钉、第二土钉和第二连接筒之间形成三角形结构。三角形具有稳定性，进一步增加工作井的稳定性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.第一土钉被埋入地质层内，第一土钉分别将第一连接筒和第二连接筒固定，增加第一连接筒、第二连接筒置于连接孔内时的稳定性，进而增加工作井的稳定性；

2.固定杆将第一土钉和第二土钉连接，第一土钉、第二土钉和第一连接筒之间形成三角形结构，第一土钉、第二土钉和第二连接筒之间形成三角形结构，进一步增加工作井的稳定性。

附图说明

图1是背景技术的结构示意图。

图2是本申请实施例的结构示意图。

图3是本实施例中体现第一土钉和第二土钉的示意图。

图4是本实施例中体现限位槽的示意图。

图5是图4中a部分的局部放大示意图。

附图标记说明：1、地面；11、连接孔；12、固定筒；13、地质层；14、预留孔；141、固定杆；2、第一连接筒；21、第一插接孔；22、第一土钉；221、第一固定板；222、第一固定孔；23、第二插接孔；24、第二土钉；241、第二固定板；242、第二固定孔；25、连接板；251、吊孔；3、第二连接筒；31、吊耳；32、限位槽；33、加强杆；4、固定机构；41、第一支撑板；411、第二插接槽；412、第三插接槽；42、第二支撑板；43、固定块；431、第一插接槽；432、弹簧；44、插接块；441、斜面；5、压紧机构；51、支撑杆；52、抵接板。

具体实施方式

以下结合附图2-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种顶管工作井结构。如图2所示，地面1向下设有连接孔11，连接孔11内设有第一连接筒2，第一连接筒2的水平截面为矩形，第一连接筒2与地质层13之间通过混凝土连接，第一连接筒2底面与连接孔11内的地质层13底面抵接。

第一连接筒2上侧设有第二连接筒3，第一连接筒2和第二连接筒3之间设有将二者固定的固定机构4。

如图2和图3所示，第一连接筒2的四个侧壁分别设有第一插接孔21，第一插接孔21斜向下设置，第二连接筒3的四个侧壁也分别设有第一插接孔21。第一连接筒2和第二连接筒3上的第一插接孔21内分别插接有第一土钉22，第一土钉22斜向下插入地质层13内。

第一土钉22的端部固定连接有第一固定板221，第一连接筒2和第二连接筒3的内壁分别设有连接将第一固定板221压紧的压紧机构5。压紧机构5将第一固定板221压住，使第一固定板221与第一连接筒2内壁、第一固定板221与第二连接筒3内壁紧密抵接。

第一土钉22被埋入地质层13内，第一土钉22分别将第一连接筒2和第二连接筒3固定，增加第一连接筒2、第二连接筒3置于连接孔11内时的稳定性，进而增加工作井的稳定性。

如图2和图3所示，第一土钉22倾斜设置，相比较第一土钉22水平插入地质层13内，当第一土钉22有相对于地质层13水平的运动趋势时，第一土钉22倾斜设置，能够减缓第一土钉22的水平运动趋势，增加第一土钉22置于地质层13内时的稳定性。

同时第一插接孔21和第一土钉22斜向下设置，还能够减小地质层13内的水分通过第一插接孔21流入工作井内的可能性。

压紧机构5包括第一连接筒2的四个内壁分别固定连接的支撑杆51，第二连接筒3的内壁也分别固定连接有支撑杆51。支撑杆51与第一插接孔21一一对应设置，支撑杆51置于第一插接孔21的上侧。支撑杆51转动连接有只能绕支撑杆51轴线转动的抵接板52，转动抵接板52，使抵接板52与第一固定板221远离地质层13的一侧紧密抵接。抵接板52将第一固定板221挡住，增加第一土钉22插入地质层13内时的稳定性。

如图2和图3所示，第一连接筒2的四个内壁分别设有第二插接孔23，第二连接孔11的四个内壁也分别设有四个第二插接孔23，第二插接孔23与第一插接孔21一一对应设置，第二插接孔23置于第一插接孔21的下方。

第二插接孔23内插接有水平设置的第二土钉24，第二土钉24插入地质层13内，第二土钉24置于第一土钉22的下方。第二土钉24远离地质层13的一端固定连接有第二固定板241，第二固定板241与第一连接筒2的内壁抵接、第二固定板241与第二连接筒3的内壁抵接。

第二土钉24被埋入地质层13内，第二土钉24分别将第一连接筒2和第二连接筒3固定，增加第一连接筒2、第二连接筒3置于连接孔11内时的稳定性，进而增加工作井的稳定性。

如图2和图3所示，地面1向下设有四个竖直设置的预留孔14，处在同一竖直方向上的第一土钉22和第二土钉24分别插入预留孔14内部。第一土钉22置于预留孔14内的部分设有竖直设置的第一固定孔222，第二土钉24置于预留孔14内的部分设有竖直设置的第二固定孔242，第一固定孔222和第二固定孔242同轴线设置。

预留孔14内向下插接有固定杆141，固定杆141与第一固定孔222和第二固定孔242插接，然后向预留孔14内添加回填土将固定杆141埋入地质层13内。固定杆141将第一土钉22和第二土钉24连接，第一土钉22、第二土钉24和第一连接筒2之间形成三角形结构，第一土钉22、第二土钉24和第二连接筒3之间形成三角形结构。三角形具有稳定性，进一步增加工作井的稳定性。

如图2和图3所示，第一连接筒2的上表面相互远离的一侧分别固定连接有连接板25，连接板25分别设有吊孔251。起吊装置（图中未画出）与吊孔251连接，将第一连接筒2吊运至连接孔11内。第二连接筒3的上表面固定连接有一对吊耳31，第二连接筒3的下表面设有一对与连接板25对应设置的限位槽32（参照图4）。

起吊装置与吊耳31连接，将第二连接筒3吊运至第一连接筒2的上方，使连接板25与限位槽32（参照图4）插接。起吊装置先将第一连接筒2吊运至连接孔11内，然后将第二连接筒3吊运至连接孔11内，相比较第一连接筒2和第二连接筒3是一体结构，将第一连接筒2和第二连接筒3分开吊运，能够减轻单次吊运的重量，增加吊运过程中的稳定性。

如图4所示，连接板25除了连接起吊装置的作用除外，当第一连接筒2与第二连接筒3连接时，连接板25与限位槽32插接。连接板25与限位槽32配合，能够起到限位的作用，使第一连接筒2和第二连接筒3准确、快速的连接在一起。

如图4和图5所示，第一连接筒2和第二连接筒3通过固定机构4固定，固定机构4包括第一连接筒2内壁固定连接的第一支撑板41，第一支撑板41环绕第一连接筒2的内壁一周设置，第一支撑板41的上表面与第一连接筒2的上表面处在同一个平面上。

固定机构4还包括第二连接筒3的内壁固定连接的第二支撑板42，第二支撑板42环绕第二连接筒3的内壁一周设置，第二支撑板42的下表面与第二连接筒3的下表面处在同一个平面上。

第二支撑板42的下表面固定连接有一对固定块43，固定块43的侧面向内设有第一插接槽431，第一插接槽431内设有弹簧432，弹簧432的一端与固定块43固定连接。弹簧432的另一端固定连接有插接块44，弹簧432处于自然状态时，插接块44部分置于第一插接槽431的外部，插接块44置于插接槽外侧的部分下表面设有斜面441。

如图4和图5所示，第一支撑板41的上表面向下设有第二插接槽411，第二插接槽411内壁向内设有第三插接槽412。

当第一连接筒2和第二连接筒3连接时，固定块43向下插入第二插接槽411内，斜面441与第一支撑板41抵接，第一支撑板41挤压插接块44，插接块44向第一插接槽431滑动，弹簧432被压缩。

固定块43向下运动的过程中，固定块43完全置于第一插接槽431内，当插接块44运动至第三插接槽412处时，弹簧432要恢复形变，弹簧432带动插接块44插入第三插接槽412内，此时，固定块43的底面与第二插接槽411的槽底抵接。插接块44与第三插接槽412插接，将插接块44固定，将第一支撑板41和第二支撑板42连接，进而将第一连接筒2和第二连接筒3固定，固定过程比较方便。同时在固定过程中，只需要工作人员将连接板25与限位槽32插接，然后第一连接筒2向下移动的过程中，插接块44自动与第三插接槽412插接，不需要工作人员过多的费力，相比较利用螺栓连接的方式，具有固定过程中省力的效果。

如图2所示，第二连接筒3的相邻内壁之间分别固定连接有加强杆33，加强杆33的数量在本实施中为四个，也可根据需要设置成多层若干个。加强杆33在第二连接筒3的相邻内壁之间起到支撑作用，增加第二连接筒3的强度。

本申请实施例一种顶管工作井结构的实施原理为：起吊装置将第一连接筒2吊运至连接孔11内，起吊装置与吊耳31连接，将第二连接筒3吊运至第一连接筒2的上方，使连接板25与限位槽32插接。当第一连接筒2和第二连接筒3连接时，固定块43向下插入第二插接槽411内，斜面441与第一支撑板41抵接，第一支撑板41挤压插接块44，插接块44向第一插接槽431滑动，弹簧432被压缩。

固定块43向下运动的过程中，固定块43完全置于第一插接槽431内，当插接块44运动至第三插接槽412处时，弹簧432要恢复形变，弹簧432带动插接块44插入第三插接槽412内，此时，固定块43的底面与第二插接槽411的槽底抵接。插接块44与第三插接槽412插接，将插接块44固定，将第一支撑板41和支撑板连接，进而将第一连接筒2和第二连接筒3固定。第一连接筒2和第二连接筒3上的第一插接孔21内分别插接第一土钉22，第一土钉22斜向下插入地质层13内。转动抵接板52，使抵接板52与第一固定板221远离地质层13的一侧紧密抵接。抵接板52将第一固定板221挡住，增加第一土钉22插入地质层13内时的稳定性。

本申请实施例还公开一种顶管工作井结构及其施工方法。如图2和图3所示，施工方法包括以下步骤：

s1、挖孔：地面1向下开挖连接孔11，地面1向下开挖四个预留孔14，四个预留孔14环绕连接孔11一周设置。

s2、固定第一连接筒2和第二连接筒3：起吊装置与吊孔251连接，将第一连接筒2吊运至连接孔11内。起吊装置与吊耳31连接，将第二连接筒3吊运至第一连接筒2的上方，使连接板25与限位槽32（参照图4）插接。如图4和图5所示，当第一连接筒2和第二连接筒3连接时，固定块43向下插入第二插接槽411内，斜面441与第一支撑板41抵接，第一支撑板41挤压插接块44，插接块44向第一插接槽431滑动，弹簧432被压缩。固定块43完全置于第一插接槽431内，当插接块44运动至第三插接槽412处时，弹簧432带动插接块44插入第三插接槽412内，此时，固定块43的底面与第二插接槽411的槽底抵接。插接块44与第三插接槽412插接，将插接块44固定，将第一支撑板41和第二支撑板42连接，进而将第一连接筒2和第二连接筒3固定。

s3、固定第一土钉22：如图2和图3所示，第一土钉22分别插入第一连接筒2和第二连接筒3内的第一插接孔21中，第一土钉22插入地质层13内。转动抵接板52，使抵接板52与第一固定板221远离地质层13的一侧紧密抵接。

s4、固定第二土钉24：第二土钉24分别插入第一连接筒2和第二连接筒3内的第二插接孔23中，第二土钉24插入地质层13内。

s5、连接固定杆141：将固定杆141插入预留孔14中，固定杆141同时与第一固定孔222和第二固定孔242插接，然后向预留孔14内添加回填土。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

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