专利名称：顶管施工中防止钢筋混凝土管节破损与漏浆的施工方法
技术领域：
本发明涉及的是一种地下建筑工程技术领域中的施工技术，具体是一种防止钢筋混凝土管节破损与漏浆的施工方法。
背景技术：
钢筋混凝土顶管技术由于经济好、施工快捷，已逐步成为了中小口径顶管隧道的主要施工方式。在钢筋混凝土管顶管的顶进作业过程中混凝土在压、弯等组合作用下，可能会在局部发生混凝土达到其极限承载力而破坏的现象，从而导致管端破损并使排水管道的闭水功能与管节的整体强度受到影响。当此破损现象严重到产生“碎管”的时候，整个工程则将报废。当然管端破损所带来的影响不仅体现在其管节的整体强度上，还体现在因此而产生的漏浆问题上。在顶管顶进过程中为了减少管壁与土体之间的摩擦力，通常采用向管道壁外注入膨润土泥浆的方法来进行减阻。因此在施工过程中很可能发生膨润土泥浆由管节接口或管壁破损处渗入顶管管壁里面的现象，影响压浆效果，从而影响顶力控制与地面 沉降控制。漏浆的发生会使管壁的阻力增大，从而使顶力增大，管节的受力增大，导致管端破损的可能性增大，造成恶性循环。经对现有技术文献的检索并没有发现与此技术相关的技术文献。目前，在顶管施工中一般使用橡胶密封圈来防止膨润土泥浆的渗入。并且根据工况、所采用的施工方法和管壁接口形状的不同，所采用的橡胶密封圈也不尽相同。现实工程中通常采用的是聚氨酯封堵法。此方法虽可快速有效地解决漏浆问题，但费用较高，而且也仅适用于由橡胶圈的错位或扭转带来的漏浆问题。如果将聚氨酯封堵法运用在解决管端破损或管节破损所带来的漏浆问题时，其后果可能就会造成管节的继续破损，甚至“碎管”。为了有效解决由管端或管节破损所带来的漏浆问题，应在封堵的基础上进一步加固，以防止二度破损的产生。
发明内容
本发明的主要内容是针对现有技术的不足，提供一种解决管节局部发生破损进而漏浆问题的施工方法。该方法不仅能有效地止住漏浆，还能对发生破损位置进行加固保护以防止破坏的再次发生。本发明是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤第一步，顶进过程中出现顶力过大时，对顶进中过载应力产生的部位进行排查,确定管节是否发生破坏。所述的过载应力产生的部位按以下方法确定①管节在管道轴线方向上，在土压力、管内外水压、管子自重等因素的影响下管节竖直方向的荷载大于管节水平方向的荷载，使得管节的左右部分可能出现危险的竖直方向上的拉应力，管节的左右部分是过载应力产生的部位。②在曲线顶管中弯曲的轴线使得顶管的内侧壁非常容易发生点接触与应力集中，最后在内侧壁发生过载。不仅曲线顶管如此，即使是在直线顶管中轴线也很难一直保持在直线的状态，经常会在轴线失控的影响下产生弯曲并导致内侧壁发生过载。③由于管端的截面要略小于管的大部分地区，使得应力在管端处要大于其他地方。而且由于管端在轴线失控等因素的影响下处于点接触多发的地区，使得管端成为了过载发生密度较大的地区。第二步，对管节破坏部分进行初步处理；①当有灰屑脱落或管壁外皮脱落等现象发生时，立即停止顶进并观察破坏发生得是否严重。如果脱落面积较大或有露筋现象发生时，则可认为破损发生得较为严重；反之，则认为破损发生得不严重。如果破损发生得较 为严重，则立即在破坏处涂抹水泥砂浆，涂抹时因尽量压实并使表面光滑。如果破损发生得不严重则直接进行下一步。②检查破坏处有无漏浆现象的发生。如果有漏浆现象的发生，则在漏浆处用聚氨酯快速堵漏，待其凝固并成功堵漏后进行下一步。如果没有漏浆现象的发生则直接进行下一步。第三步，对管节破坏处进行防漏处理；①在管节破坏部分的前方与后方分别挖出截面为矩形的圆环状空隙。开挖时应注意与破坏的部分保持一定距离，以防止破坏处与开挖处贯通形成更大的破坏面。并在所挖出的圆环状空隙内置入宽度与所挖空隙的宽度相同，但厚度比所挖深度略大的防水橡胶圈。②为防止钢管锈蚀并确保密封效果，把长度比所挖圆环之间的距离略大的黑色橡胶皮在破坏处覆盖两个防水橡胶圈的前提下用胶与周围管壁粘结固定起来，使其形成一个橡胶皮圆环。橡胶皮圆环的接口处用密封胶封堵。第四步，根据第二步①所判断的管节破坏的严重状况，对管节破坏处进行加固处理；①如破损发生得不严重则直接把弧形钢板组合后的外径与管壁内径相同的各个弧形钢板按下述顺序组合好既可。将三个端面有突起的宽度较狭窄的弧形钢板插入到宽度较大的主体钢板中去，并在之后把两端端面平整且厚度较小的弧形钢板插入到最后所留下的空白处，并在最后插入钢板的上表面的两端用两块弧形钢板插入到主体钢板所预留的空隙中，把整个结构固定成圆环状。组合好之后便可继续顶进。②如破损发生得较为严重，则在黑色橡胶皮的两侧挖出两个截面为矩形的圆环。在所挖出圆环的两侧各自粘上木垫，并将带有两个截面为矩形的圆环状突起的弧形钢板按第四步步骤①的顺序组合起来。之后便可继续顶进。本发明可通过上述技术方案的运用，实现阻止混凝土向内部大变形而产生的二次破坏，而当破损发生较严重时则可用上述方法使钢管基本代替破坏部分的混凝土起到传递顶力的作用。
图I为橡胶密封圈布置图；图2为黑色橡胶皮布置图；图3为黑色橡胶皮布置剖面图；图4为钢板构件组装完成剖面图5为钢板11、13、14的构件连接图；图6为钢板12的构件连接图。图7为修复完成中管端破损处I、破损涂抹段2、橡胶密封圈3、顶管管壁4、黑色橡胶皮圆环5、密封胶6、钢板7-15、木垫16。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。 实施例以上海市某污水治理工程的某段为例。本段顶管为长距离“S”形曲线顶管，由三段曲率半径R=600曲线和一段直线组成，顶程747m。顶管管材采用fWSOF型管(2m/节)，顶管管材壁厚190mm。顶进613m时遇到顶力过大的问题。为保证工程成功，采用本发明所述方法。
具体实施方式
如下。第一步，顶进过程中发现顶力过大，对顶进中过载应力产生的部位进行排查，在曲线顶管486m的管端内侧处发现了管壁外皮脱落并伴随漏筋的现象。第二步，对破坏处进行初步处理；①发现存在管壁外皮脱落与漏筋现象，立即停止顶进，经过观察发现脱落面积较大，判断破坏较为严重。因此在破坏处涂抹水泥砂浆，尽量使砂浆密实、表面光滑。②管壁内发生漏浆现象，把聚氨酯涂抹在裂缝处和砂浆与混凝土的交界面处堵漏，并待其凝固。第三步，对破坏处进行防漏处理；①在管端破损处I涂抹的水泥砂浆2与管壁交界处各自向外5cm的地方挖出两个3cm宽3cm深的圆环状空隙,并在所挖圆环内置入3cm宽4cm高的橡胶密封圈3。如图I所
/Jn o②把宽度比两个密封圈间距大IOcm的黑色橡胶皮5在管壁内侧处用胶水粘成一个圆环，黑色橡胶皮5的边缘与相邻橡胶密封圈3的距离均为5cm。把黑色橡胶皮5的接口用密封胶6封堵起来。如图2所示。第四步，根据第二步①判断该处管节破坏较为严重，所以选用弧形钢板上带有突起钢环的钢板作为组合部件。先在黑色橡胶皮的两侧挖出两个6cm宽IOcm深的圆环，在挖出圆环的两侧各粘上Icm厚的木垫16，并将弧形钢板外侧带有4cm宽IOcm高钢环的弧形钢板按下述步骤组合起来。把弧形钢板7、8、9、10送到管节破损位置并插入弧形钢板11、12、13,14连接成图4所示的圆环形状。其具体措施为先在弧形钢板7与弧形钢板8之间如图5所示插入钢板11，之后按此方法再将钢板13插入钢板9与钢板10之间、将钢板14插入钢板7与钢板10之间。最后将钢板12插入钢板8与钢板9之间，并将钢板15插入到钢板8与钢板9预留的空隙中，如图6所示。最后实现如图7所示的完整连接。修复完成后，顶管继续顶进时修复处并未再次出现开裂破坏情况。也证实了此发明较好的处理效果。本发明为了有效解决由管端或管节破损所带来的漏浆问题，在封堵的基础上进一步加固，实现阻止混凝土向内部大变形而产生的二次破坏，而当破损发生较严重时则可用
上述方法使钢管基本代替破坏部分的混凝土起到传递顶力的作用。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种顶管施工中防止钢筋混凝土管节破损与漏浆的施工方法，其特征在于包括以下步骤 第一步，顶进过程中出现顶力过大时，对顶进中过载应力产生的部位进行排查，确定管节是否发生破坏； 第二步，对管节破坏部分进行初步处理； ①如果破损发生得较为严重，则立即在破坏处涂抹水泥砂浆，涂抹时因尽量压实并使表面光滑；如果破损发生得不严重则直接进行以下②； ②检查破坏处有无漏浆现象的发生，如果有漏浆现象的发生，则在漏浆处用聚氨酯快速堵漏，待其凝固并成功堵漏后进行第三步；如果没有漏浆现象的发生则直接进行第三I K少; 第三步，对管节破坏处进行防漏处理； ①在管节破坏部分的前方与后方分别挖出截面为矩形的圆环状空隙，开挖时应注意与破坏的部分保持一定距离，以防止破坏处与开挖处贯通形成更大的破坏面，并在所挖出的圆环状空隙内置防水橡胶圈； ②把长度比所挖圆环之间的距离略大的黑色橡胶皮在破坏处覆盖两个防水橡胶圈的前提下，用胶与周围管壁粘结固定起来，使其形成一个橡胶皮圆环，橡胶皮圆环的接口处用密封胶封堵； 第四步，根据第二步①所判断的管节破坏的严重状况，对管节破坏处进行加固处理； ①如破损发生得不严重则直接把弧形钢板组合后的外径与管壁内径相同的各个弧形钢板按下述顺序组合好将三个端面有突起的宽度较狭窄的弧形钢板插入到宽度较大的主体钢板中去，并在之后把两端端面平整且厚度较小的弧形钢板插入到最后所留下的空白处，并在最后插入钢板的上表面的两端用两块弧形钢板插入到主体钢板所预留的空隙中，把整个结构固定成圆环状；组合好之后继续顶进； ②如破损发生得较为严重，则在黑色橡胶皮的两侧挖出两个截面为矩形的圆环，在所挖出圆环的两侧各自粘上木垫，并将带有两个截面为矩形的圆环状突起的弧形钢板按第四步中步骤①的顺序组合起来，之后继续顶进。
2.根据权利要求I所述的顶管施工中防止钢筋混凝土管节破损与漏浆的施工方法，其特征在于第一步中，所述的过载应力产生的部位按以下方法确定 ①管节在管道轴线方向上，在土压力、管内外水压、管子自重等因素的影响下管节竖直方向的荷载大于管节水平方向的荷载，使得管节的左右部分可能出现危险的竖直方向上的拉应力，管节的左右部分是过载应力产生的部位； ②在曲线顶管中弯曲的轴线使得顶管的内侧壁非常容易发生点接触与应力集中，最后在内侧壁发生过载，不仅曲线顶管如此，即使是在直线顶管中轴线也很难一直保持在直线的状态，经常会在轴线失控的影响下产生弯曲并导致内侧壁发生过载； ③由于管端的截面要略小于管的大部分地区，使得应力在管端处要大于其他地方，而且由于管端在轴线失控等因素的影响下处于点接触多发的地区，使得管端成为了过载发生密度较大的地区。
3.根据权利要求I所述的顶管施工中防止钢筋混凝土管节破损与漏浆的施工方法，其特征在于第二步中①，具体为当有灰屑脱落或管壁外皮脱落时，立即停止顶进并观察破坏发生得是否严重，如果脱落面积较大或有露筋现象发生时，则认为破损发生得较为严重；反之，则认为破损发生得不严重；如果破损发生得较为严重，则立即在破坏处涂抹水泥砂浆，涂抹时因尽量压实并使表面光滑。
4.根据权利要求I所述的顶管施工中防止钢筋混凝土管节破损与漏浆的施工方法，其特征在于第三步中①，所述防水橡胶圈宽度与所挖空隙的宽度相同，但厚度比所挖深度略大。
全文摘要
一种顶管施工中防止钢筋混凝土管节破损与漏浆的施工方法，包括以下步骤第一步，顶进过程中出现顶力过大时，对顶进中过载应力产生的部位进行排查，确定管节是否发生破坏；第二步，对管节破坏部分进行初步处理；第三步，对管节破坏处进行防漏处理；第四步，根据第二步①所判断的管节破坏的严重状况，对管节破坏处进行加固处理。本发明可以实现阻止混凝土向内部大变形而产生的二次破坏，而当破损发生较严重时则可使钢管基本代替破坏部分的混凝土起到传递顶力的作用。
文档编号F16L1/028GK102679040SQ20121015354
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者李博, 沈水龙, 许烨霜, 车东日 申请人:上海交通大学