适用于淤泥质土的混凝土倒挂井的施工结构及其施工方法

摘要

本发明公开了适用于淤泥质土的混凝土倒挂井的施工结构及其施工方法，包括高压旋喷桩止水帷幕和倒挂井主体；高压旋喷桩止水帷幕包括若干旋喷桩；倒挂井主体设置于高压旋喷桩止水帷幕内；高压旋喷桩止水帷幕侧面对应新接顶管管道的区域设置管道复合地基；倒挂井主体的下方设有倒挂井复合地基；倒挂井主体靠近下端的位置分别与既有管道和新接顶管管道连接；倒挂井主体内，底部中间位置，设有新建检查井；倒挂井主体上方的地面设有施工围栏。施工中，首先施工高压旋喷桩止水帷幕，然后，依次施工倒挂井复合地基、管道复合地基和倒挂井主体；最后在倒挂井主体内浇筑新建检查井。本发明具有适用管道材料种类多，适用管道管径齐全等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及倒挂井建造技术领域，特别涉及适用于淤泥质土的混凝土倒挂井的施工结构其施工方法。

背景技术

随着城镇化的进行，城市的规模迅速扩大，城镇居民人口不断增多，城镇既有给排水管道的规模逐渐不能满足现状使用的要求。同时，随着气候的异常变化和极端天气的增加，导致城市在丰水期出现内涝。针对上述问题，近些年来政府相关部门开始大规模的对城市给排水管网进行改扩建。由于我国市政道路管线建设还处于相互交叉而又各自为政的状态，导致道路下方既有管线错综复杂。由于沉井施工工艺不能满足复杂情况下给排水管网的施工要求，而混凝土倒挂井具有工艺简单，整体性好，方便既有管线迁改等优点，因而被广泛的运用于市政管网改扩建工程中。

在遇到淤泥质土时，规模扩大后的城市在给排水管网改扩建过程中会经常遇到淤泥质土，而倒挂井井体与顶管管道的接口一般为刚性接口，若土体处理不当，则会导致井体与管道产生不均匀下沉，接口处产生裂缝，从而导致管道中污水泄漏。

针对存在深厚淤泥质土且道路下存在既有复杂管线的市政管网改扩建工程，如何防止顶管管道与倒挂井产生不均匀沉降，同时保证改扩建给排水管道与既有管道的顺利联通成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提适用于淤泥质土的混凝土倒挂井的施工结构及其施工方法，实现的目的是施工过程中最小限度影响交通，工艺简单，整体性好，适合深厚淤泥质土且道路下方存在既有复杂管线情况下混凝土倒挂井施工。

为实现上述目的，本发明公开了适用于淤泥质土的混凝土倒挂井的施工结构；包括高压旋喷桩止水帷幕、倒挂井主体、管道复合地基、倒挂井复合地基、既有管道、新接顶管管道和施工围栏。

其中，所述高压旋喷桩止水帷幕包括若干旋喷桩；每两根相邻的所述旋喷桩之间的咬合距离大于相应的所述旋喷桩的桩体高度的1/100；

所述倒挂井主体设置于所述高压旋喷桩止水帷幕内，从上向下包括若干节段井芯；

若干所述节段井芯中包括位于所述倒挂井主体最上端的端部节段井芯，以及位于所述端部节段井芯下方，依次连接的若干中间节段井芯；

每一所述中间节段井芯的内孔均为上端直径小于下端直径的锥台形，且每一所述中间节段井芯的上端面均设有装配凸台；

每一所述中间节段井芯的所述装配凸台均与上方相邻的所述端部节段井芯或者所述中间节段井芯的下端内孔相匹配；

所述高压旋喷桩止水帷幕侧面对应所述新接顶管管道的区域设置所述管道复合地基；每一所述管道复合地基均包括若干管道地基桩；

所述倒挂井主体的下方设有所述倒挂井复合地基，用于加固顶管地基；所述倒挂井复合地基包括若干倒挂井地基桩；

所述倒挂井主体靠近下端的位置分别与所述既有管道和所述新接顶管管道连接；

所述倒挂井主体内，底部中间位置，设有新建检查井；

所述倒挂井主体上方的地面设有所述施工围栏。

优选的，所述高压旋喷桩止水帷幕采用强度等级为42.5级普通硅酸盐水泥浆液浇筑。

优选的，每一所述管道复合地基均包括若干倒挂井地基桩；

每一所述倒挂井地基桩桩体长度及间距均根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)进行确定；

所述管道复合地基承载力大于等于100KPa。

优选的，所述倒挂井复合地基土体纵向加固范围为从所述新接顶管管道的管线上2.0m处至管线下3.0m处。

优选的，所述既有管道的管材为钢筋混凝土管、钢管、聚乙烯螺旋波纹管或者钢筒混凝土管，管径为直径500mm至3000mm。

优选的，所述新接顶管管道的管材为混凝土管或者钢管，管径适用于直径800mm至3000mm。

优选的，所述既有管道和所述新接顶管管道在穿过所述倒挂井主体的井壁位置均设有外套钢管；

所述外套钢管的管材为不锈钢、玻璃钢或者铝合金。

优选的，所述施工围栏的高度在1.2m以上。

本发明还提供适用于淤泥质土的混凝土倒挂井的施工方法，步骤如下：

步骤1、对场地进行通水、通电、通路以及平整场地，以满足施工需要；

步骤2、施工所述高压旋喷桩止水帷幕，具体如下：

步骤2.1、平整场地；

步骤2.2、机具就位、贯入喷射管至所述倒挂井主体的井底标高下5m；

步骤2.3、喷射注浆至所述旋喷桩标高；

步骤2.4、拔管和冲洗；

步骤2.5、重复步骤2.2至步骤2.5直至全部所述旋喷桩完成；

步骤3、施工所述倒挂井复合地基和所述管道复合地基，具体如下；

步骤3.1、施工所述高压旋喷桩止水帷幕范围区域内的所述倒挂井复合地基，具体如下：

步骤3.2.1、机具就位、贯入喷射管至设计桩底标高；

步骤3.2.2、喷射注浆至井底高程上0.5m；

步骤3.2.3、拔管和冲洗；

步骤3.2、施工所述高压旋喷桩止水帷幕外侧5m范围内的所述管道复合地基，土体纵向加固范围为从新接顶管管道的管线上2.0m处至管线下3.0m处，具体如下：

步骤3.3.1、机具就位、贯入喷射管至设计桩底标高；

步骤3.3.2、喷射注浆至所述新接顶管管道上方0.5m；

步骤3.3.3、拔管和冲洗；

步骤4、施工所述倒挂井主体；

步骤5、当所述倒挂井主体和所述既有管道工结束后，在所述倒挂井主体内浇筑新建检查井。

优选的，在所述步骤4中，施工所述倒挂井主体的具体步骤如下：

步骤4.1、清理施工场地并开挖至地面下1m；

步骤4.2、定位井体边线；

步骤4.3、开挖端部节段井芯土方；

步骤4.4、浇筑所述倒挂井主体顶层圈梁；

步骤4.5、在所述倒挂井主体井壁上二次测量标高及井位十字轴线—安装排水、照明及通风等设施；

步骤4.6、以分段跳挖方式开挖中间节段井芯井芯土方；

步骤4.7、浇筑所述倒挂井主体的中间节段井芯混凝土；

步骤4.8、重复步骤4.5至步骤4.7直至完整所有所述中间节段井芯；

步骤4.9、设置外套钢管；

步骤4.10、素混凝土封底；

步骤4.11、采用机械或者人工方式顶管顶入所述倒挂井主体中。

本发明的有益效果：

本发明适用于深厚淤泥质土且道路下存在既有复杂管线的市政管网改扩建工程；本发明可以在不破坏既有管道的前提下顺利联通新建给排水管道与既有管道；本发明具有适用管道材料种类多，适用管道管径齐全等优点。

本发明中高压旋喷桩止水帷幕可以防止地下水渗入倒挂井中，确保了施工人员的人身安全，同时避免了由于施工降水而导致的施工影响区域内建(构)筑物的下沉或倾斜。

本发明中混凝土倒挂井承载力高，整体性好，同时在施工过程中可以有效的保护并迁改道路下方既有管线；当混凝土倒挂井体积较小时，浇筑内部检查井可以利用混凝土倒挂井预支井壁当做外模板，从而节约了成本，同时还可以有效的增加了检查井的刚度及承载力。

本发明中倒挂井和管道复合地基可以提高沉井及管道下方土体承载力，消除管道与倒挂井之间的不均匀沉降，从而避免因管道产生裂缝而导致管道中污水泄漏。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1示出本发明一实施例的平面结构示意图。

图2示出本发明图1中AA出剖面结构示意图。

图3示出本发明一实施例中中间节段井芯的结构示意图。

图4示出本发明一实施例中中间节段井芯的钢筋布设示意图。

图5示出本发明一实施例中上端节段井芯的钢筋布设示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1至图5所示，适用于淤泥质土的混凝土倒挂井的施工结构；包括高压旋喷桩止水帷幕1、倒挂井主体2、管道复合地基3、倒挂井复合地基4、既有管道5、新接顶管管道6和施工围栏9；

高压旋喷桩止水帷幕1包括若干旋喷桩；每两根相邻的旋喷桩之间的咬合距离大于相应的旋喷桩的桩体高度的1/100；

倒挂井主体2设置于高压旋喷桩止水帷幕1内，从上向下包括若干节段井芯；

若干节段井芯中包括位于倒挂井主体2最上端的端部节段井芯，以及位于端部节段井芯下方，依次连接的若干中间节段井芯；

每一中间节段井芯的内孔均为上端直径小于下端直径的锥台形，且每一中间节段井芯的上端面均设有装配凸台；

每一中间节段井芯的装配凸台均与上方相邻的端部节段井芯或者中间节段井芯的下端内孔相匹配；

高压旋喷桩止水帷幕1侧面对应新接顶管管道6的区域设置管道复合地基3；每一管道复合地基3均包括若干管道地基桩；

倒挂井主体2的下方设有倒挂井复合地基4，用于加固顶管地基；倒挂井复合地基4包括若干倒挂井地基桩；

倒挂井主体2靠近下端的位置分别与既有管道5和新接顶管管道6连接；

倒挂井主体2内，底部中间位置，设有新建检查井8；

倒挂井主体2上方的地面设有施工围栏9。

本发明的原理如下：

高压旋喷桩止水帷幕1的内边缘同时可以作为混凝土倒挂井的外模板，方便浇筑倒挂井主体2的井壁浇筑。

每一中间节段井芯的上端面的装配凸台可以增加相邻节段井芯连接处的抗剪能力，能增大倒挂井主体2的刚度，还可以提高倒挂井抗渗水性。

在某些实施例中，高压旋喷桩止水帷幕1采用强度等级为42.5级普通硅酸盐水泥浆液浇筑。

在某些实施例中，每一管道复合地基3均包括若干倒挂井地基桩；

每一倒挂井地基桩桩体长度及间距均根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)进行确定；

管道复合地基3承载力大于等于100KPa。

上述结构可确保倒挂井地基稳定，保证混凝土倒挂井不发生倾斜或不均匀下沉。

在某些实施例中，倒挂井复合地基4土体纵向加固范围为从新接顶管管道6的管线上2.0m处至管线下3.0m处。

上述结构能够确保顶管地基稳定，保证顶管管道不会发生不均匀下沉及裂缝。

在某些实施例中，既有管道5的管材为钢筋混凝土管、钢管、聚乙烯PE螺旋波纹管或者钢筒混凝土管，管径为直径500mm至3000mm。

在某些实施例中，新接顶管管道6的管材为混凝土管或者钢管，管径适用于直径800mm至3000mm。

在某些实施例中，既有管道5和新接顶管管道6在穿过倒挂井主体2的井壁位置均设有外套钢管7；

外套钢管7的管材为不锈钢、玻璃钢或者铝合金。

外套钢管7用于保护既有管道5和新接顶管管道6在施工过程中不受破坏。

在某些实施例中，施工围栏9的高度在1.2m以上。

施工围栏9在施工中可起到围挡作用，防止人或物体坠落。

本发明还提供适用于淤泥质土的混凝土倒挂井的施工方法，步骤如下：

步骤1、对场地进行通水、通电、通路以及平整场地，以满足施工需要；

步骤2、施工高压旋喷桩止水帷幕1，具体如下：

步骤2.1、平整场地；

步骤2.2、机具就位、贯入喷射管至倒挂井主体2的井底标高下5m；

步骤2.3、喷射注浆至旋喷桩标高；

步骤2.4、拔管和冲洗；

步骤2.5、重复步骤2.2至步骤2.5直至全部旋喷桩完成；

步骤3、施工倒挂井复合地基4和管道复合地基3，具体如下；

步骤3.1、施工高压旋喷桩止水帷幕1范围区域内的倒挂井复合地基4，具体如下：

步骤3.2.1、机具就位、贯入喷射管至设计桩底标高；

步骤3.2.2、喷射注浆至井底高程上0.5m；

步骤3.2.3、拔管和冲洗；

步骤3.2、施工高压旋喷桩止水帷幕1外侧5m范围内的管道复合地基3，土体纵向加固范围为从新接顶管管道6的管线上2.0m处至管线下3.0m处，具体如下：

步骤3.3.1、机具就位、贯入喷射管至设计桩底标高；

步骤3.3.2、喷射注浆至新接顶管管道6上方0.5m；

步骤3.3.3、拔管和冲洗；

步骤4、施工倒挂井主体2；

步骤5、当倒挂井主体2和既有管道5工结束后，在倒挂井主体2内浇筑新建检查井8。

在实际应用中，新建检查井8设计使用年限为50年，当倒挂井尺寸较大而检查井体积要求不高时，可以在倒挂井内部正常浇筑检查井；

当倒挂井尺寸较小而检查井体积要求较高时，可以利用倒挂井的井壁作为外模板，浇筑内部检查井。

在检查井施工中，既有管道5由于尚在运行，故施工中应小心保护，避免施工将既有管道5损坏，当新建检查井8施工完成后，破除既有管道5，清除破损管道管壁，最终完成施工。

在某些实施例中，在步骤4中，施工倒挂井主体2的具体步骤如下：

步骤4.1、清理施工场地并开挖至地面下1m；

步骤4.2、定位井体边线；

步骤4.3、开挖端部节段井芯土方；

步骤4.4、浇筑倒挂井主体2顶层圈梁；

步骤4.5、在倒挂井主体2井壁上二次测量标高及井位十字轴线—安装排水、照明及通风等设施；

步骤4.6、以分段跳挖方式开挖中间节段井芯井芯土方；

步骤4.7、浇筑倒挂井主体2的中间节段井芯混凝土；

步骤4.8、重复步骤4.5至步骤4.7直至完整所有中间节段井芯；

步骤4.9、设置外套钢管7；

步骤4.10、素混凝土封底；

步骤4.11、采用机械或者人工方式顶管顶入倒挂井主体2中。

实施例2

以某市双桥河区域初期雨水调蓄工程为例，倒挂井为四通井，井内有一现状管道，首先施工高压旋喷桩止水帷幕，止水帷幕采用600mm双排高压旋喷桩，当遭遇现状管线时，应在确定管线高程条件下，高压旋喷桩从地面下1m施打至现状管道上方0.5m处即可；施工止水帷幕范围内复合地基和止水帷幕范围外管道横向纵向复合地基；施工倒挂井，清理施工场地并开挖至地面下1m—定位井体边线—开挖第一节井芯土方—浇筑倒挂井顶层圈梁—在井壁上二次测量标高及井位十字轴线—安装排水、照明及通风等设施—开挖第二节井芯土方(分段跳挖)—浇筑第二节混凝土倒挂井护壁—重复第二节所有工序直至井底标高—素混凝土封底—机械(人工)顶管顶入倒挂井中；最后施工检查井。

最后，还需注意的是，以上施工方法包括了多种施工方式，还可以适用于多种复杂情况，如：适用于深厚淤泥的混凝土倒挂井；适用于深厚素填土的混凝土倒挂井等。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。