阅读说明：本技术 软土地区顶管工作井井壁逆作体系及施工方法及其应用 (Pipe-jacking working well wall reverse-acting system in soft soil area and construction method and application thereof ) 是由 王震 赵东东 张双春 沙漠 黄岩 李朋 张晋斌 陈宝兴 李其梅 于 2020-11-09 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种软土地区顶管工作井井壁逆作体系及施工方法及其应用,软土地区顶管工作井井壁逆作体系包括设置于顶管工作井周圈的环形导墙、止水帷幕、底部刚柔组合桩、连系圈梁、井壁钢筋笼、内壁模板,其施工步骤包括①施工环形导墙→②施工止水帷幕→③施工底部刚柔组合桩(包括了H型钢的插设)→④施工连系圈梁→⑤挖井芯土体→⑥井壁笼绑扎焊接→⑦挂设内壁模板→⑧浇灌井壁混凝土,待混凝土硬化达到一定程度后拆除内壁模板,完成一部分井壁的施工,准备下部相邻部分井壁施工→⑨重复步骤⑤～⑧直至完成顶管工作井井壁的逆作施工,整体具有结构抗渗性好,刚度大,构造简单,施工简便,工期短的效果。(The invention provides a pipe-jacking working well wall reverse system in a soft soil area and a construction method and application thereof, the pipe-jacking working well wall reverse system in the soft soil area comprises an annular guide wall, a water-stop curtain, a combined pile with rigid and flexible bottom, a connecting ring beam, a well wall reinforcement cage and an inner wall template which are arranged on the periphery of a pipe-jacking working well, the construction steps comprise the steps of constructing the annular guide wall → constructing the water-stop curtain → constructing the combined pile with rigid and flexible bottom (including the insertion of H-shaped steel) → constructing the connecting ring beam → a well wall core soil body → binding and welding the well wall cage → arranging the inner wall template in an impervious and hanging manner → pouring well wall concrete, removing the inner wall template after the concrete is hardened to a certain degree, completing the construction of a part of the well wall, preparing the adjacent part of the lower part of the well wall construction → repeating the steps of (the steps from the step to the step and the step till the reverse construction of the pipe-jacking working well wall is completed, and the whole structure is, the rigidity is big, and simple structure, the construction is simple and convenient, effect that the time limit for a project is short.)

软土地区顶管工作井井壁逆作体系及施工方法及其应用

技术领域

本发明涉及顶管工作井施工技术领域，特别涉及一种软土地区顶管工作井井壁逆作体系及施工方法及其应用。

背景技术

顶管施工技术是继盾构施工技术之后发展起来的一种地下管道施工方法，广泛用于城市地下给排水管道、天然气石油管道、通讯电缆等各种管道的非开挖铺设。采用该技术施工能节约一大笔征地拆迁费用、减少对环境污染和道路的堵塞，具有显著的经济效益和社会效益。而在顶管施工技术中，施作工作井是必不可少的一个环节，该工艺直接影响整体施工工程的进度和成本。

传统的工作井施工通常采用沉井法和逆作法。沉井法是以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，但是该方法对施工技术要求高，工期较长，且施工中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等问题。而逆作法是指在进行地下结构施工时，对开挖的土坑不架设临时支撑，而是利用机构本身来作为挡土墙，同时作为支撑，采取从上而下依次开挖和构筑结构的施工方法，但是在构筑结构浇筑井壁时，需要绑扎钢筋，设置模板以及模板支撑，而钢筋绑扎工艺受施工空间限制，比较费时费力，模板支撑一般采用简易的木方结构，从模板内侧对模板进行斜撑，这种方式的支撑效果有限，容易发生爆模、胀模等现象，且侵占了井内有限的施工空间，影响到了其他工序的施工。

因此，目前亟需寻求一种结构抗渗性好，刚度大，构造简单，施工简便，工期短的软土地区顶管工作井井壁逆作体系及施工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构抗渗性好，刚度大，构造简单，施工简便，工期短的软土地区顶管工作井井壁逆作体系及施工方法及其应用。

为实现以上目的，本方案提供：一种软土地区顶管工作井井壁逆作体系的施工方法，包括以下步骤：

1)施工环形导墙(1)：先在预施作工作井的外围位置开挖形成环形圈坑，在环形圈坑内浇筑混凝土形成环形导墙(1)；

2)施工止水帷幕(2)：在环形导墙(1)和预施作工作井井壁之间施作一圈相互搭接的连续搅拌桩，形成止水帷幕(2)；

3)施工底部刚柔组合桩(3)：先在预施作工作井井壁的底部进行大直径搅拌桩(11)的施工，然后竖直插入H型钢(7)至大直径搅拌桩(11)中，形成底部刚柔组合桩(3)；

4)施工连系圈梁(4)：先在预施作工作井井壁的顶部绑扎一圈连系圈梁(4)的配筋，且固定连系圈梁(4)和H型钢(7)；

5)挖井芯土体：由上往下分节进行开挖预施作工作井；

6)井壁钢筋笼(5)绑扎焊接：提前制作绑扎单元预制式的井壁钢筋笼(5)，待土方开挖人工修整完毕后，立即进行井壁钢筋笼(5)搭接并固定，井壁钢筋笼(5)搭接在H型钢(7)的两侧且位于连系圈梁(4)的下部；

7)挂设内壁模板(6)：内壁模板(6)通过H型钢(7)上的模板挂筋(10)栓接固定，内壁模板(6)之间缝隙处做好胶条密封，并在内壁模板(6)的上端设置好混凝土的浇筑口(15)；

8)浇灌混凝土：将混凝土下送入内壁模板(6)上的浇注口(15)，混凝土分层对称捣筑，人工捣实，待混凝土硬化达到一定程度后拆除内壁模板(6)，完成一部分井壁的施工，准备下部相邻部分井壁施工；

9)重复步骤5)～8)，直至完成顶管工作井井壁的逆作施工。

第二方面，本方案提供一种软土地区顶管工作井井壁，根据其上所述的软土地区顶管工作井井壁逆作体系的施工方法施工得到。

第三方面，提供一种软土地区顶管工作井井壁逆作体系，包括设置于顶管工作井井位周圈的环形导墙(1)、止水帷幕(2)、底部刚柔组合桩(3)、连系圈梁(4)、井壁钢筋笼(5)以及内壁模板(6)；底部刚柔组合桩(3)置于顶管工作井井壁的底部，止水帷幕(2)设置在底部刚柔组合桩(3)的外侧，环形导墙(1)设置在止水帷幕(2)的外侧且与止水帷幕(2)的外壁相切，其中底部刚柔组合桩(3)包括置于顶管工作井井壁的底部的大直径搅拌桩(11)以及插置于大直径搅拌桩(11)内的H型钢(7)，连系圈梁(4)设置在顶管工作井的顶部且与止水帷幕(2)内壁相切，连系圈梁(4)下部与H型钢(7)相连，井壁钢筋笼(5)搭接在H型钢(7)的两侧，内壁模板(6)通过H型钢(7)上的模板挂筋(10)固定，内壁模板(6)的上端设有混凝土的浇筑口(15)。

相较现有技术，本技术方案具有以下的特点和有益效果：

与传统技术相比，本发明由环形导墙、止水帷幕、底部刚柔组合桩、连系圈梁、井壁钢筋笼、内壁模板组成的软土地区顶管工作井井壁逆作体系结构，抗渗性好,刚度大，构造简单，施工简便，工期短等优点，技术优势明显。

本发明采用H型钢和大直径搅拌桩形成的底部刚柔组合桩，提供了工作井稳定的基础，且H型钢在井壁结构中起到了相互连接作用，有效提升了整个工作井的刚度和整体性。

本发明采用的单元预制式井壁钢筋笼，可在井内与H型钢上的井壁钢筋连接筋快速搭接焊接固定，与H型钢一起形成闭环的井壁钢筋笼，浇筑混凝土时无需对钢筋笼定位，有效提升工作效率，节约工期，经济效益明显。

本发明设置的内壁模板，采用单元组合式钢模板并通过栓接安装，无需在其外侧设置支护结构，不占用井内有限的施工空间，技术优势明显。

附图说明

图1是软土地区顶管工作井井壁逆作体系的示意图；

图2是图1中A-A的截面图；

图3是底部刚柔组合桩的示意图；

图4是H型钢的平面图；

图5是底部刚柔组合桩的分布图；

图6是内壁模板单元的立体示意图；

图7是内壁模板单元连接示意图；

图8是浇注口的布置示意图；

图9是浇注口的平面详图；

图10是封闭板的立体示意图；

图11是浇注口封闭状态的示意图。

其中：1——环形导墙；2——止水帷幕；3——底部刚柔组合桩；4——连系圈梁；5——井壁钢筋笼；6——内壁模板；7——H型钢；8——井壁钢筋连接筋；9——圈梁连接筋；10——模板挂筋；11——大直径搅拌桩；12——螺纹；13——企口；14——挂筋孔；15——浇注口；16——固定耳板；17——密封橡胶圈；18——铰接螺栓；19——铰接耳板；20——封闭板；21——固定栓。

具体实施方式

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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

以下结合附图，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11对本发明的技术方案作进一步说明。

根据本方案的第一方面，提供一种软土地区顶管工作井井壁逆作体系，利用逆作法施作顶管工作井，该软土地区顶管工作井井壁逆作体系包括设置于顶管工作井井位周圈的环形导墙(1)、止水帷幕(2)、底部刚柔组合桩(3)、连系圈梁(4)、井壁钢筋笼(5)以及内壁模板(6)；底部刚柔组合桩(3)置于顶管工作井井壁的底部，止水帷幕(2)设置在底部刚柔组合桩(3)的外侧，环形导墙(1)设置在止水帷幕(2)的外侧且与止水帷幕(2)的外壁相切，其中底部刚柔组合桩(3)包括置于顶管工作井井壁的底部的大直径搅拌桩(11)以及插置于大直径搅拌桩(11)内的H型钢(7)，连系圈梁(4)设置在顶管工作井的顶部且与止水帷幕(2)内壁相切，连系圈梁(4)下部与H型钢(7)相连，井壁钢筋笼(5)搭接于H型钢(7)的两侧，内壁模板(6)通过H型钢(7)上的模板挂筋(10)固定。

具体的，如图2所示，连系圈梁(4)设置在顶管工作井的顶部且相切于止水帷幕(2)的内壁，环形导墙(1)相切于止水帷幕(2)的外壁，且环形导墙(1)的高度与连系圈梁(4)的高度一致，以方便其作为施工操作平台便于操作人员进行施工。

止水帷幕(2)与顶管工作井的外壁相切，止水帷幕(2)与顶管工作井的顶部齐平，且止水帷幕(2)的深度超过顶管工作井的深度。在本方案的实施例中，止水帷幕(2)由连续的搅拌桩相互搭接形成的。具体的，连续的搅拌桩彼此搭接形成包围顶管工作井外壁的环形止水帷幕(2)，搅拌桩选择为水泥土搅拌桩。

底部刚柔组合桩(3)设置在止水帷幕(2)内侧且置于连系圈梁(4)下部，大直径搅拌桩(11)间隔设置在顶管工作井井壁的底部，H型钢(7)竖直插入大直径搅拌桩(11)中，且H型钢(7)的顶部和连系圈梁(4)的底部连接，底部刚柔组合桩(3)的作用相当于顶管工作井的基础。

连系圈梁(4)和止水帷幕(2)高度齐平，其下部通过圈梁连接筋(9)与H型钢(7)相连。具体的，H型钢(7)顶部设有圈梁连接筋(9)，连系圈梁(4)的下部和圈梁连接筋(9)绑扎后混凝土浇筑固定。

H型钢(7)分为下部H型钢和上部H型钢，下部H型钢插设到大直径搅拌桩(11)中，上部H型钢延伸至顶管工作井的连系圈梁(4)处，H型钢(7)上部延伸部分的两侧设置井壁钢筋连接筋(8)，朝着井壁内部一侧的翼缘处设置模板挂筋(10)，顶部设置圈梁连接筋(9)，井壁钢筋连接筋(8)位于连系圈梁(4)底部，井壁钢筋笼(5)通过井壁钢筋连接筋(8)焊接固定于连系圈梁(4)的下部和H型钢(7)两侧。

其中，模板挂筋(10)的端部设有螺纹(12)。

且，井壁钢筋笼(5)属于单元预制式的，井壁钢筋笼(5)为圆弧片绕置在H型钢(7)的两侧，相邻的井壁钢筋笼(5)上下要相互搭接并焊接固定，两侧焊接固定于H型钢(7)的井壁钢筋连接筋(8)上。

内壁模板(6)为单元组合式的钢模板，通过H型钢(7)上的模板挂筋(10)栓接固定，因此无需在其外侧设置支护结构，内壁模板(6)的上端搭接在连系圈梁(4)上。

每单元的内壁模板(6)为曲线型，内壁模板(6)的两侧设有挂筋孔(14)，四边均设有便于安装的企口(13),且内壁模板(6)的上端设有混凝土的浇筑口(15)。内壁模板(6)由多个内壁模板单元拼装成型，缝隙处做好胶条密封。

具体的，浇筑口(15)为方形截面结构，浇筑口(15)四周设有密封橡胶圈(17)，且在内壁模板(6)上活动设有与浇注口(15)尺寸相匹配的封闭板(20)。

封闭板(20)四周也设有密封橡胶圈(17)，封闭板(20)下端设有固定在内壁模板(6)上的铰接耳板(19)，封闭板(20)上端设有固定耳板(16)；相对应的，浇注口(15)下方的内壁模板(6)上设有铰接耳板(19)，浇注口(15)上方的内壁模板(6)位置设有固定耳板(16)，通过铰接螺栓(18)将封闭板(20)下端活动连接在内壁模板(6)上，再通过固定栓(21)可将封闭板(20)上端与内壁模板(6)固定契合，以起到封闭浇注口(15)的作用。

根据本方案的第二方面，提供一种软土地区顶管工作井井壁逆作体系的施工方法，用于逆作施作顶管工作井井壁，包括以下步骤：

1)施工环形导墙(1)：先在预施作工作井的最外围位置开挖形成环形圈坑，在环形圈坑内浇筑混凝土形成环形导墙(1)。

2)施工止水帷幕(2)：在环形导墙(1)和预施作工作井井壁之间施作一圈相互搭接的连续搅拌桩，形成止水帷幕(2)；

具体的，先在环形导墙(1)和预施作工作井井壁之间进行水泥土搅拌桩桩位放样，然后利用钻机就位将泥土搅拌桩桩位钻进至设计深度，打开高压注浆泵，喷水泥浆至地表在对应泥土搅拌桩桩位的位置形成水泥土搅拌桩，再施工下一根相邻桩，直至形成一圈相互搭接的连续搅拌桩，其中连续搅拌桩为水泥土搅拌桩。

3)施工底部刚柔组合桩(3)：先在预施作工作井井壁的底部进行大直径搅拌桩(11)的施工，然后竖直插入H型钢(7)至大直径搅拌桩(11)中，形成底部刚柔组合桩(3)。

4)施工连系圈梁(4)：先在预施作工作井井壁的顶部绑扎一圈连系圈梁(4)的配筋，且固定连系圈梁(4)和H型钢(7)；

具体的，将连系圈梁(4)的下部配筋与H型钢(7)顶部的圈梁连接筋绑(9)扎在一起，然后浇筑混凝土使得连系圈梁(4)与H型钢(7)相连，最后在连系圈梁(4)底部设置好井壁钢筋连接筋(8)。

5)挖井芯土体：由于工作井比较深，由上往下分节进行开挖预施作工作井，使用挖掘机开挖土方时，必须先开挖基坑中心范围，然后再对称挖掘周边泥土，最后人工进行护壁范围的挖除及修整。

6)井壁钢筋笼(5)绑扎焊接：提前制作绑扎单元预制式的井壁钢筋笼(5)，采用井下焊接搭接的施工方法，待土方开挖人工修整完毕后，立即进行井壁钢筋笼(5)搭接并焊接固定，井壁钢筋笼(5)搭接在H型钢(7)的两侧且位于连系圈梁(4)的下部。

7)挂设内壁模板(6)：内壁模板(6)由钢模拼装而成，通过H型钢(7)上的模板挂筋(10)栓接固定，内壁模板(6)由多个内壁模板单元拼装成型，缝隙处做好胶条密封，无需在其外侧设置支护结构，并在内壁模板(6)的上端设置好混凝土的浇筑口(15)。

8)浇灌混凝土：采用商品混凝土，利用导槽将混凝土下送入内壁模板(6)上的浇注口(15)，混凝土应分层对称捣筑，人工捣实。待混凝土硬化达到一定程度后拆除内壁模板(6)，完成一部分井壁的施工，准备下部相邻部分井壁施工。

9)重复步骤5)～8)，直至完成顶管工作井井壁的逆作施工。

该软土地区顶管工作井井壁逆作体系的施工方法中涉及的软土地区顶管工作井井壁逆作体系的结构参见其上所述。

根据本方案的第三方面，提供一种根据其上软土地区顶管工作井井壁逆作体系的施工方法施工得到的软土地区顶管工作井井壁。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。