一种外部工程扰动下顶管隧道管节防转动保护方法及装置与流程

一种外部工程扰动下顶管隧道管节防转动保护方法及装置
1.领域
2.本发明涉及电力顶管隧道本体保护技术领域，是用于在外部工程施工影响下，防止顶管隧道管节发生转动而导致管节接缝张开、失效的一种本体保护方法及装置。


背景技术：

3.随着科学技术的不断发展，顶管施工技术已经成为城市地下地下空间开发的主流工法之一，被广泛应用于地下电缆隧道、雨污水管道、综合管廊以及地下通道等工程领域。顶管隧道，受其工艺特点影响，由于关节间连接弱、抗转动和抗张拉性能差，在外部扰动或地层变位影响下，极易发生管节接缝张开、防水失效等现象。尤其在当今大力发展城市地下空间开发与利用的形势下，地下工程近接施工已经成为常态。如何确保在基坑开挖、打桩施工以及隧道施工等近接外部工程建设过程中既有顶管隧道的正常使用安全，已经成为业内重点关注热点问题之一。
4.目前，国内外学者虽然开展了一些相关研究，但大部分成果均是基于如何控制外部施工变形和隔断技术提出的，而对于如何从顶管隧道本体出发，提出适合于顶管隧道结构特点的保护技术却鲜有报道。因此，从顶管隧道本体出发，探索外部工程扰动下顶管隧道管节防转动保护新方法非常有必要。


技术实现要素：

5.本发明针对顶管隧道管节接缝易发生转动、张开以及错位等问题，提供一种相邻管节拉紧锁定装置，并辅以洞内实施的洞周地层回填补偿注浆的方法，实现在外部工程扰动条件下顶管隧道本体结构的限位保护。其装置结构简单、实施便捷，具有实际可操作性。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.一种外部工程扰动下顶管隧道管节防转动保护方法及装置，所述方法原理：外部工程施工前通过预设的管节张拉锁紧装置将既有顶管隧道相邻管节拉紧锁定，外部工程施工结束后在既有顶管隧道内实施洞外地层回填注浆，通过隧道本体外管节拉紧锁定与地层回填注浆联合作用，实现在外部工程扰动条件下顶管隧道本体结构的限位保护。
8.所述管节张拉锁紧装置包括预埋件、张拉抗力角钢系以及传力杆和螺帽。所述预埋件由预埋件钢面板和预埋钢筋构成，预埋钢筋与隧道结构本体钢筋连接，刚面板内表面与管节混凝土内表面齐平；所述张拉抗力角钢系与预埋件面板焊接连接；所述传力杆采用两端加工成螺纹的带肋钢筋，实施过程中，传力杆穿过相邻管节同位置的张拉抗力角钢系预留栓孔并通过所述螺帽将相邻管节接缝拉紧。力的传递过程为：两端螺帽对传力杆施加预拉力，并将产生得力传递给张拉抗力角钢系，角钢系将力传递给预埋件，并传递给隧道结构。
9.本发明的技术方案进一步改进在于：所述预埋件和张拉抗力角钢系均在既有顶管隧道使用前预设，降低了管节间拉紧锁定施工的难度。
10.本发明的技术方案进一步改进在于：所述张拉锁紧装置通过栓接形式拉紧锁定，
拉紧锁定过程中无焊接施工，避免了电弧效应，适合电缆顶管隧道等有特殊要求的工程。
11.本发明的技术方案进一步改进在于：所述张拉抗力角钢系采用三个角钢呈u字形布设，提高了端部角钢的抵抗刚度。
12.本发明的技术方案进一步改进在于：所述张拉抗力角钢系预留栓孔。
13.本发明的技术方案进一步改进在于：所述张拉锁紧装置在相邻管节间成对设置，并设置3组(圆形顶管隧道)～4组(矩形顶管隧道)。
14.本发明的技术方案进一步改进在于：实施过程中，所述管节间张拉锁紧施工在外部作业工前实施，回填补偿注浆在外部作业工后实施。
15.本发明的技术方案进一步改进在于：所述回填注浆孔利用顶管隧道原有的泥浆套注浆孔，回填注浆孔布设在隧道跨中以下，两侧对称布设，具体位置为跨中、墙脚以及底板处。
16.与现有技术相比，本发明采用张拉锁紧装置实施工前顶管管节拉紧锁定，实现了外部工程施工过程中管节接缝的限位抗扰，采用工后地层回填补充注浆，实现了外部工程施工结束后顶管管节长期变形稳定。
17.本发明采用采用栓锚拉紧锁定技术，扩展了技术的应用范围，解决了焊接固定技术在使用过程中由于电弧效应而影响在电缆隧道工程中应用受限的问题。
18.本发明装置结构简单，实施便捷，具有明显的经济效益。
附图说明
19.图1为本发明张拉锁紧装置立体示意图。
20.图2是本发明张拉锁紧装置断面布置位置主视图；
21.图3是本发明张拉锁紧装置布置位置俯视图；
22.图4是本发明注浆孔定位示意图。
23.图中：
24.1预埋件面板
25.2张拉抗力角钢系
26.3传力杆
27.4螺帽
28.5端面角钢
29.6平行角钢
30.7传力杆螺纹
31.8焊缝
32.9拱部预埋位置
33.10拱脚预埋位置
34.11隧道管壁
35.12隧底回填
36.13隧道管节
37.14相邻管节
38.15管节接缝
39.16注浆孔
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.本技术公开了一种顶管隧道管节防转动保护方法及装置，用于在外部工程施工扰动条件下顶管隧道管节防转及张开的本体保护。其基本方法的原理为通过隧道本体外管节拉紧锁定与地层回填注浆的联合作用原理实现在外部工程扰动条件下顶管隧道本体结构的限位保护。
42.管节张拉锁紧装置包括预埋件(1)、张拉抗力角钢系(2)以及传力杆(3)和螺帽(4)。预埋件(1)与管节钢筋有效连接；张拉角抗力钢系(2)与预埋件钢板(1)焊接；张拉抗力角钢系(2)由一个端部角钢(5)和两个平行角钢(6)组成，并呈u字形布置，其中端部角钢预留栓孔与三个角钢间焊接连接；传力杆(3)采用带肋钢筋加工而成，传力杆两端各加工成一段长度的螺纹杆(7)以便与螺帽(4)相连；对于不同断面形式的顶管隧道，相邻两节管间设置3组以上张拉锁紧装置；相邻管节同位置的张拉抗力角钢系(2)通过传力杆(3)连接，并通过两端螺帽拉紧、锁定；回填注浆孔利用顶管隧道原有的泥浆套注浆孔，回填注浆孔布设在隧道跨中以下，两侧对称布设，具体位置为跨中、墙脚以及底板处；回填注浆采用小导管注浆形式进行。小导管采用带花孔的无缝钢管，回填注浆分两次进行，第一次注浆采用纯水泥浆单浆液，第二次注浆采用水泥
‑
水玻璃双浆液。
43.具体实施过程为：顶管隧道管节生产过程中预埋锁定装置的预埋件，顶管隧道施工结束后施作拉紧抗力角钢系并对其进行防腐处理，外部工程施工前安装传力杆，对相邻管节实施预拉应力并锁定，外部工程施工结束后顶管隧道洞内实施洞周地层补偿回填注浆。
44.本发明采用张拉锁紧装置实施工前顶管管节拉紧锁定，实现了外部工程施工过程中管节接缝的限位抗扰，采用工后地层回填补充注浆，实现了外部工程施工结束后顶管管节长期变形稳定。
45.本发明采用采用栓锚拉紧锁定技术，扩展了技术的应用范围，解决了焊接固定技术在使用过程中由于电弧效应而影响在电缆隧道工程中应用受限的问题。
46.本发明装置结构简单，实施便捷，具有明显的经济效益。
47.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。