一种顶管井结构的制作方法

本实用新型涉及地下建筑结构及市政工程领域，特别是涉及一种顶管井结构。

背景技术：

由于环境治理投入的不足，加上生态环境系统较为脆弱，环境污染问题较突出。尤其在水环境领域，管网系统不完善，生活污水直接排放等现象仍旧普遍，水生态受损严重，环境隐患多。在管网工程的具体实施过程中，管道的施工方法应根据管道所处土层性质、管径、地下水位、附近地下和地上建筑物等因素，经技术、经济综合比较后确定。当具备开挖条件时，可采用明沟开挖形式敷设管道或采用支护开挖；当管道埋深较大且开挖工作面受限或由于土质情况而无法放坡时，可采用顶管或牵引等暗挖方式施工。

现有技术中为改善水环境用的管网，一般针对老城区现有污水管网进行改造。改造过程中，由于污水管网的管道除了部分主干管，大部分支管都深入到社区之中，如果选择在社区开挖，将会对附近居民的生活造成较大影响，同时由于社区道路狭窄，路两侧都是年代久远的民房，明挖施工存在较大的风险，因此暗挖工法在这些工程中是主要的管道施工工法。

根据实际工程经验反馈，采用牵引方式施工的管道，管道在土层中呈现波浪起伏的状况，时间一长容易产生淤积从而影响排水效果，很多地区在选择暗挖工法时，优先选用顶管工法。顶管井结构一般利用沉井法或逆做法施工。其中沉井法施工时施工人员可以在井外作业，作业过程较安全，挖土量少对邻近建筑物的影响比较小，而逆作法需要开挖后现浇钢筋混凝土，施工前应进行降排水作业，施工工期长，对于地下水位较高、土质较差且周围环境较复杂的区域，故一般选用沉井工法施工顶管井。

现有技术中的沉井施工工法，沉井下沉速度慢、沉井下沉过程中会导致周围土体下拉变形，局部地方还会产生流土涌砂，对周围邻近建构筑的基础稳定性会产生较大影响。此外，钢筋混凝土沉井以及其他相关的配套支护结构都不具有复用性，作为临时支护使用的费用高、浪费大。另一方面，在有些工程上也会采用钢板桩支护直接兼做顶管井，钢板桩支护有施工效率高的优势，但是钢板桩刚度小，作为顶管始发井时，如果顶力过大，钢板桩可能会产生较大变形，变形过大会导致上部钢支撑脱落，存在较大的施工风险。

综上，需要一种既能发挥钢板桩施工方便、效率高的特点，同时也能发挥钢筋混凝土沉井刚度大、侧壁承载力高、整体性好以及安全性高等优点的施工方法，同时，所使用临时支护能够多次的重复使用，最大化的兼顾效率、经济以及安全，从而达到有效的缩短施工工期，降低工程造价的目的。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种顶管井结构，该顶管井结构既能发挥钢板桩施工方便、效率高的特点，同时也能发挥钢筋混凝土沉井刚度大、侧壁承载力高、整体性好以及安全性高等优点，同时能够重复使用，最大化的兼顾效率、经济以及安全，从而达到有效的缩短施工工期，降低工程造价的目的。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种顶管井结构，包括多个用于竖直可拆插设在土内的钢板桩，多个所述钢板桩围合成中空的施工空间；

所述施工空间内的钢板桩内侧固定设有至少一层围檩结构；

所述围檩结构包括多个固定设于所述钢板桩内侧面的围檩，多个所述围檩依次固定且首尾连接，各所述围檩的底部均设有支撑件，相邻的围檩之间连接有角撑；

所述钢板桩的下部设有沉井本体。

作为优选方案，所述围檩设有四个，四个所述围檩围合成方形；所述围檩为工字钢。

作为优选方案，所述支撑件为钢牛腿；

所述钢牛腿包括水平布置且与所述围檩的底部固定连接的支撑板，所述支撑板的底部竖直固定设有三角形的肋板；

所述支撑板与所述肋板呈t型布置。

作为优选方案，所述沉井本体与所述钢板桩的内壁之间填充有中粗砂。

作为优选方案，所述沉井本体的底部设有沉井底板，所述沉井底板的底部设有封底混凝土；

所述沉井本体上设有顶管后座墙。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的顶管井结构将钢板桩作为支护用于沉井施工方法中，采用多个竖直插设在土内的钢板桩围合成中空的施工空间，在施工空间内的钢板桩内侧固定设有至少一层围檩结构；围檩结构包括多个固定设于钢板桩内侧面的围檩，多个围檩依次固定且首尾连接，各围檩的底部均设有支撑件，相邻的围檩之间连接有角撑；钢板桩的下部设有沉井本体。在沉井施工完成后可依次的拆除钢围檩、角撑和钢板桩，对钢板桩回收再利用。采用钢板桩作为沉井支护，利用钢板桩施工方便快捷的特点，在顶管井基坑的上部5m到6m的范围内形成支护，然后利用沉井本体刚度大的特点，在基坑下部的4m到5m的范围内形成支护结构用于顶管井结构作业，从而尽可能的发挥钢板桩和沉井施工各自的优势，形成优势互补。

本实用新型的顶管井结构既能发挥钢板桩施工方便、效率高的特点，同时也能发挥钢筋混凝土沉井刚度大、侧壁承载力高、整体性好以及安全性高等优点，钢板桩以及围檩结构能够回收再利用，以最大化的兼顾效率、经济以及安全，从而达到有效的缩短施工工期，降低工程造价的目的。

附图说明

图1为本实用新型实施例中顶管井结构的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为围檩结构的结构示意图。

图中，1、钢板桩；2、钢牛腿；21、支撑板；22、肋板；3、钢围檩；4、钢角撑；5、沉井本体；6、中粗砂；7、封底混凝土；8、沉井底板；9、顶管后座墙。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

本实用新型的顶管井结构的优选实施例，如图1至图3所示，包括多个用于竖直可拆插设在土内的钢板桩1，多个钢板桩1围合成中空的施工空间；钢板桩1具体为平直状的杆状结构，其截面可以为方形或者半圆形等，在施工空间内的钢板桩1内侧固定设有至少一层围檩结构；围檩结构用于支撑和维护钢板桩1。

具体的，围檩结构包括多个固定设于钢板桩1内侧面的围檩3，多个围檩3依次固定且首尾连接，各个的围檩3与钢板桩1均为焊接固定，各围檩3的底部均设有支撑件，支撑件同时与钢板桩1和围檩固定连接，同时支撑件为钢铁材质，支撑件与钢板桩1和钢围檩焊接固定连接。相邻的围檩3之间连接有角撑4，以进一步的提高围檩结构的支撑强度；在钢板桩1的下部设有沉井本体5。

本实用新型的顶管井结构在沉井施工完成后可依次的拆除围檩3、角撑4和钢板桩1，对钢板桩1回收再利用。采用钢板桩1作为沉井支护，利用钢板桩1施工方便快捷的特点，在顶管井基坑的上部5m到6m的范围内形成支护，然后利用沉井刚度大的特点，在基坑下部的4m到5m的范围内形成支护结构用于顶管井结构作业，从而尽可能的发挥钢板桩1和沉井施工各自的优势，形成优势互补。

本实用新型的顶管井结构既能发挥钢板桩1施工方便、效率高的特点，同时也能发挥钢筋混凝土沉井本体刚度大、侧壁承载力高、整体性好以及安全性高等优点，钢板桩1以及围檩3结构能够回收再利用，以最大化的兼顾效率、经济以及安全，从而达到有效的缩短施工工期，降低工程造价的目的。

其中，本申请的实施例中，围檩3设有四个，围檩3具体为工字钢，四个围檩3围合成方形状，角撑4为板状结构，角撑4也为四个，分别倾斜设在围檩结构的四个角上，用于连接相邻的两个围檩3。

进一步的，支撑件2为钢牛腿，具体的，钢牛腿包括水平布置且与围檩3的底部固定连接的支撑板21，支撑板21与围檩4的底部可以焊接固定或者通过螺栓等紧固件固定连接，支撑板21的底部竖直固定设有三角形的肋板22，支撑板21与肋板22呈t型布置。肋板22用于支撑支撑板21，提高支撑板21的固定作用。

其中，沉井本体5与钢板桩1的内壁之间填充有中粗砂，中粗砂跟随沉井本体5同步下沉，便于沉井本体5的施工。

其中，本申请的沉井本体5的底部设有沉井底板8，沉井底板8的底部设有封底混凝土7；沉井本体5的一侧设有顶出管道，与顶出管道相对的沉井本体5上设有顶管后座墙9。

具体施工时，第一节沉井本体5下沉完成后，按同样的步骤施工下一节沉井本体5。待全部沉井本体5施工完成且基坑已经开挖至设计标高后，及时浇筑封底混凝土7，封底混凝土7可根据沉井的施工工法选择降水封底或者水下封底。封底混凝土7浇筑完成后，抽干沉井坑内积水，施工沉井底板8，完成顶管井的开挖工作。沉井底板8施工完成后，施工顶管后座墙9以及安装顶管设备并进行管道顶进作业，顶管作业完工后，根据需要施工相应的检查井，回填基坑并逐层拆除钢围檩、角撑等水平支撑结构。基坑按要求回填完成后回收钢板桩1，桩位的洞采用中砂或注浆填实。

本申请的顶管井结构的具体施工方法为：

s1，将多个经过防锈处理的钢板桩1沉桩，多个钢板桩1围合成施工空间。施工钢板桩1前，应按设计图纸要求在现场放线定位，确保钢板桩1所围和的施工空间能满足后续沉井本体5施工的要求，钢板桩1沉桩前先进行防锈处理，具体可涂环氧煤沥青漆保护。锁口内应填防水材料。钢板桩1沉桩前应设置导架，以保证平面尺寸的准确。沉桩时垂直度偏差不应大于1/100，同时应保证锁口紧密。

s2，移除施工空间的第一深度的土方，在钢板桩1上设置围檩结构；首先设置支撑件21，支撑件21的上部设置多个呈环状布置的围檩3；其次，相邻围檩3上固定设置角撑4。钢板桩1施工完毕后进行土方开挖，开挖到约1米深时，施工第一道围檩结构。施工围檩3前先施工钢牛腿，钢牛腿包括支撑板21和肋板22，支撑板21和肋板22呈丁字形焊接固定，如图3所示，支撑板21和肋板22均需要与钢板桩1相焊接，焊缝质量等级为三级，且进行外观检查验收后方可进行下一步施工。在第一道围檩3及角撑4等水平支撑结构施工完成后继续向下开挖，开挖到约4米深时，施工第二个围檩结构，第二个围檩结构与第一个围檩结构的施工方法相同。

s3，继续向下移除施工空间的第三深度的土方，依次设置多节沉井本体5。沉井本体5施工可根据具体的地质情况合理选择采用排水下沉或不排水下沉。当沉井本体5的下沉深度范围内有地下水且土层中存在粉土或粉细砂层或沉井附近存在已有建筑物或构筑物，建议采用不排水下沉。

具体的，第一节井壁本体5包含刃脚共约2.5m高，准备好刃脚的承垫设施后，绑扎沉井钢筋并封装模板。模板封装好后浇筑混凝土，等到本节沉井本体5浇筑的混凝土强度达到设计强度的75％后，开始下沉沉井本体5。沉井本体5下沉时宜采用挤土下沉，不得随意掏空刃脚，挖土应均匀、对称，采取有效措施保持沉井本体平衡、均匀和稳定下沉。沉井本体5下沉前应在沉井井壁与钢板桩1墙之间采用中粗砂6进行填充，中粗砂6跟随井壁5同步下沉。第一节沉井本体5下沉完成后，按照同样的方法施工下一节沉井本体5。

s4，待全部井壁施工完成且基坑已经开挖至设计标高后，浇筑封底混凝土7，封底混凝土7可根据沉井本体5的施工方法选择降水封底或者水下封底，然后去除积水，在封底混凝土7上设置沉井底板8。最后，施工顶管后座墙9以及安装顶管设备并进行管道顶进作业。

s5，顶管作业后，回填基坑并逐层拆除围檩3、角撑4和钢板桩1。

顶管作业完工后，根据需要施工相应的检查井，回填基坑并逐层拆除钢围檩3及角撑4等水平支撑结构。基坑按要求回填完成后方可回收钢板桩11，钢板桩11的桩位的洞采用中砂或注浆填实。

本实用新型的顶管井结构既能发挥钢板桩1施工方便、效率高的特点，同时也能发挥钢筋混凝土沉井本体刚度大、侧壁承载力高、整体性好以及安全性高等优点，钢板桩1以及围檩结构能够回收再利用，以最大化的兼顾效率、经济以及安全，从而达到有效的缩短施工工期，降低工程造价的目的。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

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