[發明專利]一種富水地層預設頂管門洞的圓形工作井及其施工方法

有效

• 申請號: 201910731037.4
• 申請日: 2019-08-08
• 公開（公告）號: CN110485465B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 王復明;潘艷輝;方宏遠;趙鵬;郭成超
• 申請（專利權）人: 南方工程檢測修復技術研究院
• 主分類號: E02D29/12
• 分類號: E02D29/12;E02D23/00;E02D23/08;E02D23/16;E02D29/16;E02D31/02
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 趙磊

本發明具體包括如下步驟：（一）圓形頂管工作井的功能需求設計；（二）圓形頂管工作井維護結構沉井施工；（三）臨時臨邊防護施工；（四）井內土方開挖；(五)圓形頂管工作井封底；（六）進入圓形頂管工作井的爬梯安裝；(七)接縫滲漏治理；(八)洞口止水壓板安裝；(九)預設門洞頂部夾心砼板墻提升；(十)頂管頂進施工；即完成富水地層預設頂管門洞的圓形頂管工作井的設計施工。本發明構建的富水地層預設頂管門洞的圓形頂管工作井結構體系功能明確、安全快捷、設計靈巧等諸多優點，尤其是克服了富水地層頂管穿透井壁過程中的突發涌水涌砂安全隱患，為水利、市政、熱力、通訊等地下管道的非開挖施工提供了新方法。

技術領域

本發明屬于水利、市政、熱力、通訊等基礎設施的非開挖施工及修復領域，具體涉及為水利、市政、熱力、通訊等地下管道的非開挖施工及修復提供了一種富水地層預設頂管門洞的圓形工作井及其施工方法。

背景技術

城市化的進程加快，不僅要新建大量的地下基礎配套設施，還面臨大量老舊地下管道的整改升級問題，使得許多城市道路地下管網非常復雜，地下管道損壞導致的路面坍塌和安全事故頻繁。在通行要求和綠色環保理念日益被人重視的情況下，常規的開挖填埋式施工，不僅施工效率低，還面臨嚴重的工后沉降，多用于新建城區的淺埋式雨水、污水管道的施工。定向鉆、頂管施工等非開挖施工技術逐漸成為城市地下管道的主流技術，其中頂管施工因其斷面選擇靈活、埋深較大，可有效避免與上部既有管線的沖突，僅需較小范圍設置相應的工作井、接收井及中繼間等，即可實現長距離的地下管道施工需要，越來越受到工程師們的重視。此外，老城區大量老舊管網的整改升級問題，在采用頂管式施工小截面管廊結構時，急需要增設臨時工作井，更需要設置一定數量的永久性工作井，以保證地下管線的運營檢修需要。目前，關于工作井、接收井及中續間的設計及施工，仍主要選擇沉井工藝或倒掛井工藝，雖然安全可靠，但造價高、工期長、也偶爾存在下沉困難、傾斜及操作不當導致的失穩事故等。

尤其是我國南方城市，河流密布，地下水位高，絕大部分屬于富水地層，為節省投資，與此同時，富水地層工作井的建設是一個非常困難的過程，主要體現在施工工藝和質量控制方面均需要考慮地下水帶來的不利影響。此外，最關鍵的環節是富水地層頂管施工前，后開門洞是一個十分危險的過程，不僅耗時長，作業難度大，耗費工期長，極易出現管涌、流沙及周邊塌陷等事故。可見，尋求一種適用于富水地層的更安全可靠的工作井和頂管門洞的設計施工方法，成為行業進一步發展的重大需求。

發明內容

針對水利、市政、熱力、通訊等地下管道的非開挖施工及修復發展需求和目前富水地層工作井設計施工存在的不足，本發明提供了一種富水地層預設頂管門洞的圓形工作井及其設計施工方法。本發明是從富水地層建造圓形工作井的安全及用途出發，首次創新性提出并采用頂管門洞采用薄壁素混凝土空腔與工作井結構同步設計實施的理念，并在工作井結構體系中首次引入夾心砼板墻設計施工工藝。利用本發明可安全快速的完成水利、市政、熱力、通訊等地下管道的非開挖施工所需的圓形工作井建造，井內作業完畢后，增加工作井頂部蓋板及防水處理，作為水利、市政、熱力、通訊等地下管道的非開挖施工所需的圓形工作井的設計施工新方法，不僅安全可靠、技術理念先進，而且經濟適用。

本發明的技術方案具體為：

一種富水地層預設頂管門洞的圓形工作井的施工方法，包括以下步驟，

（一）圓形工作井的功能需求設計，包括：

（1）收集相關資料，確定滿足井內作業要求的平面尺寸、深度及工作井封底的處理方式；

（2）根據擬建管道的位置、直徑、材質及連接方式等確定預設頂管門洞的標高及直徑，預設頂管門洞的數量至少是一個；

（3）圓形工作井的結構計算及繪圖：采用桿系單元法與數值模擬對比計算分析，獲取最優圓形工作井支護結構組成，然后進行繪圖，完成圓形工作井功能需求的設計工作；

（二）圓形工作井的圍護結構沉井的施工具體步驟如下：