预制钢-UHPC复合管幕装置及施工方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种预制钢‑UHPC复合管幕装置及施工方法，包括复合管、公榫、母榫、刀口、定位套管、夯管帽，复合管包括内管、外管，内管为UHPC管，外管为钢管，采用UHPC管能有效减小整体厚度，进而减小夯进阻力和吊装重量，内管前端位于外管前端上方形成连接槽部，内管后端位于外管后端上方形成能与其他复合管的连接槽部进行插接的连接凸部，所述刀口后端能与连接槽部进行插接，所述夯管帽能盖设在复合管后端，夯管帽将推力均匀地传递给复合管，防止管节在夯管过程中脱空，定位套管安装在已夯复合管后端并套装在已夯复合管旁侧的待夯复合管外，本装置结构简单，施工强度高、节约钢材、节约混凝土、节约人工、设备要求低、施工工期短。

Prefabricated steel UHPC composite pipe curtain device and construction method

【技术实现步骤摘要】
预制钢-UHPC复合管幕装置及施工方法
本专利技术涉及一种预制钢-UHPC复合管幕装置及施工方法。
技术介绍
管幕法是继盾构法之后的更加灵活的隧道挖掘工艺。目前主要包括顶管法和夯管两种。顶管法采用小型盾构机为钢管开掘孔道，再将钢管顶入。虽然成管的精度高，但设备使用费用高，废泥水处理费用高，且污染环境。夯管法采用油缸动力将钢管强夯入土体，对钢管壁厚有较高的要求，钢材消耗量大，且夯管法对管节间连接的强度要求高。以上两种方法在实际使用时存在如下问题：1）钢管就位后内部混凝土均采用现场灌注，由于泥浆的存在（顶管法：小型盾构机排放泥浆，夯管法：排除土芯排放泥浆）施工质量难以保障，环境污染大；2）目前常用的锁扣接榫复杂，用钢量大，连接处的密闭性差，容易发生渗漏；3）管节连接使用现场焊接，施工难度大，且耽误施工进度；4）用钢量较大。
技术实现思路
本专利技术提出一种预制钢-UHPC复合管幕装置及施工方法。本专利技术解决技术问题所采用的方案是，一种预制钢-UHPC复合管幕装置，包括预制的复合管、公榫、母榫、刀口、定位套管、夯管帽；所述复合管包括制成一体内管、套装在内管外的外管，内管为UHPC管，外管为钢管，内管前端位于外管前端上方形成连接槽部，内管后端位于外管后端上方形成能与其他复合管的连接槽部进行插接的连接凸部，所述刀口后端能与连接槽部进行插接，所述夯管帽能盖设在复合管后端，定位套管安装在已夯复合管后端并套装在已夯复合管旁侧的待夯复合管外；所述公榫、母榫均焊接在外管外侧壁，母榫设置两个并对称设置在外管两端，公榫竖直并与外管等长，复合管的母榫能自上而下插入相邻复合管的公榫实现连接。进一步的，下方的复合管经连接凸部与上方的复合管的连接槽部插接后胶接。进一步的，连接凸部呈圆台状且高度与连接槽部深度相等。进一步的，所述连接凸部内部设置有环状的高强钢丝网片，高强钢丝网片内端位于钢管端部的内侧。进一步的，所述公榫沿长度方向设置有灌浆通道，公榫外周自上而下间隔设置若干连通灌浆通道的灌浆开口。进一步的，所述公榫呈π形，包括翼板、腹板，翼板呈弧形，翼板内侧满经对称设置的两个腹板与外管焊接，翼板、腹板与外管之间围成灌浆通道，灌浆开口开设在翼板上，所述母榫是一个整体凹字形型钢，开口向外，其曲率、翼板的曲率均与外管的弧度一致。进一步的，所述定位套管包括内嵌管、外包环，外包环焊接在内嵌管上部，内嵌管前端与已夯复合管后端嵌状，外包环装在已夯复合管旁侧的待夯复合管外。进一步的，所述刀口前端为圆形的刃部，后端与复合管等厚，刀口后端内径与刃部连线形成内扩张口，刀口后端外径与刃部连线形成外收缩口，内扩张口和外收缩口都形成倾斜角θ，在夯管过程中形成相互靠近的趋势。一种管幕的施工方法，包括以下步骤：步骤1：顶管法设备进场，用顶管法精确施工控制点的复合管，一次施工完毕，顶管相关设备离场；步骤2：套管就位，套管一头内嵌在已经安装好的复合管后端，套管另一头与第二根复合管的放线位置对准；步骤3：在第二根复合管前端安装刀头，刀口对准该待安装复合管的孔位，使刀口产生的水平推力让该待安装复合管与安装好的复合管有相互靠近的趋势；步骤4：待安装复合管就位，将母榫对准经安装好的复合管的公接榫，然后在待安装复合管后端放置夯管帽；步骤5：向安装好的复合管的灌浆通道内注入润滑剂；步骤6：在套管的定位引导下进行对该待安装复合管进行夯管；步骤7：夯管到一节复合管后端快与套管平齐时，取下夯管帽，将下一节复合管前端与该节复合管后端进行胶接法接管，然后，在下一节复合管后端安装夯管帽，再重复夯管过程，夯管至最后一节复合管快要与套管平齐时，将套管移除，继续将最后一节复合管夯入土体；步骤8：在灌浆通道内注入防水砂浆，填充两个相邻复合管之间空隙，形成防水管幕；步骤9：在接收井位置观察，待刀口冲破土体时，拆下刀口进行可以回收，供下一根复合管使用；步骤10：重复2-9步骤，形成管幕。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：结构简单，设计合理，施工强度高、环境友好、节约钢材、节约混凝土、节约人工、设备要求低、施工工期短。附图说明下面结合附图对本专利技术专利进一步说明。图1是已夯复合管与待夯复合管的配合结构示意图；图2是复合管的结构示意图；图3是刀口结构示意图；图4是公母榫连接结构示意图；图5是定位套管的结构示意图；图6是上下节复合管连接结构示意图；图7是夯管帽详图；图8是连接凸部的钢丝网片配筋示意图。图中：1-外管；2-内管；3-母榫；4-公榫；5-刀口；6-套管；7-夯管帽；8-灌浆通道；9-灌浆开孔；10-内嵌管；11-外包环；12-高强钢丝网片。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。如图1-8所示，一种预制钢-UHPC复合管幕装置，包括预制的复合管、公榫、母榫、刀口、定位套管、夯管帽，采用预制的复合管节约了混凝土现场灌注和养护的时间，复合管强度提高，压和抗弯承载力均高于空钢管；所述复合管包括制成一体内管、套装在内管外的外管，内管为UHPC管，外管为钢管，采用UHPC管能有效减小整体厚度，进而减小夯进阻力和吊装重量，内管前端位于外管前端上方形成连接槽部，内管后端位于外管后端上方形成能与其他复合管的连接槽部进行插接的连接凸部，所述刀口后端能与连接槽部进行插接，所述夯管帽能盖设在复合管后端，夯管帽将推力均匀地传递给复合管，防止管节在夯管过程中脱空，定位套管安装在已夯复合管后端并套装在已夯复合管旁侧的待夯复合管外；所述公榫、母榫均焊接在外管外侧壁，公榫沿管长通常布置为母接榫提供滑动轨道，母接榫仅在管节头尾布置节约钢材，公榫竖直并与外管等长，复合管的母榫能自上而下插入相邻复合管的公榫实现连接。在本实施例中，下方的复合管经连接凸部与上方的复合管的连接槽部插接后胶接，管节之间采用胶结，操作简便，对工人素质要求低。在本实施例中，连接凸部呈圆台状且高度与连接槽部深度相等，方便现场装配。在本实施例中，所述连接凸部内部设置有环状的高强钢丝网片，高强钢丝网片内端位于钢管端部的内侧，防止外露部分混凝土在夯管作用下破坏，连接凸部呈圆台环状，方便管节之间的装配连接。在本实施例中，所述公榫沿长度方向设置有灌浆通道，公榫外周自上而下间隔设置若干连通灌浆通道的灌浆开口，灌浆开口的孔洞的直径根据防水砂浆的粘度、粒径、土质孔隙率、土质含水率确定。在本实施例中，所述公榫呈π形，包括翼板、腹板，翼板呈弧形，翼板内侧满经对称设置的两个腹板与外管焊接，翼板、腹板与外管之间围成灌浆通道，灌浆开口开设在翼板上，所述母榫是一个整体凹字形型钢，开口向外，其曲率、翼板的曲率均与外管的弧度一致。在本实施例中，所述定位套管包括内嵌管、外包环，外包环焊接在内嵌管上部，内嵌管前端与已夯复合管后端嵌状，外包环装在已夯复合管旁侧的待夯复合管外，外包环的长度为内嵌管的一半。在本实施例中，刀口前端为圆形的刃部，后端与复合管等厚，刀口后端内径与刃部连线形成内扩张口，刀口后端外径与刃部连线形成外收缩口，内扩张口和外收缩口都形成倾斜角θ，在夯管过程中形成相互靠近的趋势。在本实施例中，所述夯管帽为与连接凸部配合设计成凹字形环状，夯管帽外周侧对受夯混凝土围箍、夯管帽顶部开孔便于夯管出土。一种管幕的施工方法，包括以下步骤：步骤1：顶管法设备进场，用顶管法精确施工控制点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预制钢‑UHPC复合管幕装置，其特征在于：包括预制的复合管、公榫、母榫、刀口、定位套管、夯管帽；所述复合管包括制成一体内管、套装在内管外的外管，内管为UHPC管，外管为钢管，内管前端位于外管前端上方形成连接槽部，内管后端位于外管后端上方形成能与其他复合管的连接槽部进行插接的连接凸部，所述刀口后端能与连接槽部进行插接，所述夯管帽能盖设在复合管后端，定位套管安装在已夯复合管后端并套装在已夯复合管旁侧的待夯复合管外；所述公榫、母榫均焊接在外管外侧壁，母榫设置两个并对称设置在外管两端，公榫竖直并与外管等长，复合管的母榫能自上而下插入相邻复合管的公榫实现连接。

【技术特征摘要】
1.一种预制钢-UHPC复合管幕装置，其特征在于：包括预制的复合管、公榫、母榫、刀口、定位套管、夯管帽；所述复合管包括制成一体内管、套装在内管外的外管，内管为UHPC管，外管为钢管，内管前端位于外管前端上方形成连接槽部，内管后端位于外管后端上方形成能与其他复合管的连接槽部进行插接的连接凸部，所述刀口后端能与连接槽部进行插接，所述夯管帽能盖设在复合管后端，定位套管安装在已夯复合管后端并套装在已夯复合管旁侧的待夯复合管外；所述公榫、母榫均焊接在外管外侧壁，母榫设置两个并对称设置在外管两端，公榫竖直并与外管等长，复合管的母榫能自上而下插入相邻复合管的公榫实现连接。2.根据权利要求1所述的预制钢-UHPC复合管幕装置，其特征在于：下方的复合管经连接凸部与上方的复合管的连接槽部插接后胶接。3.根据权利要求2所述的预制钢-UHPC复合管幕装置，其特征在于：连接凸部呈圆台状且高度与连接槽部深度相等。4.根据权利要求1所述的预制钢-UHPC复合管幕装置，其特征在于：所述连接凸部内部设置有环状的高强钢丝网片，高强钢丝网片内端位于钢管端部的内侧。5.根据权利要求1所述的预制钢-UHPC复合管幕装置，其特征在于：所述公榫沿长度方向设置有灌浆通道，公榫外周自上而下间隔设置若干连通灌浆通道的灌浆开口。6.根据权利要求5所述的预制钢-UHPC复合管幕装置，其特征在于：所述公榫呈π形，包括翼板、腹板，翼板呈弧形，翼板内侧满经对称设置的两个腹板与外管焊接，翼板、腹板与外管之间围成灌浆通道，灌浆开口开设在翼板上，所述母榫是一个整体凹字形型钢，开口向外，其曲率、翼板的曲率均与外管的弧度一致。7.根据权利要求5所述的预制钢-UHPC复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志滨，张健斌，吴泓均，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35