本技术介绍了一种创新的拼装式密贴顶管管节,适用于地下顶管施工。该管节包含管节体和适应机械顶管推插的拼接节点,节点由凸节点和凹节点组成,形成自锁榫卯结构。施工时,先行管节体通过拼接节点形成长条滑槽,为后续顶管施工提供精确锚点。后行顶管管节体采用推插顶进方法,实现与先行管节体的精确连接。该技术有效解决了传统顶管管节体顶进过程中后施工顶管顶进姿态难以控制的问题,并通过拼接节点实现结构整体弯矩在两矩形顶管间的连续传递,同时具备一定的防渗能力。
背景技术
随着地下轨道交通建设快速发展,往往不可避在繁华城区的繁华道路上修建地下建筑结构,如地铁车站等。若阻断道路并进行交通疏解以方便施工,不但会导致城市交通拥堵,而且会因交通疏解产生额外的费用,并影响其他设施。同时如果需要修建的地下结构在地层深部,将结构上部土体完全挖出再进行地下结构建设的施工诉求难以实现。为应对这类情况,非开挖工程技术得益于其不挖掘或极少挖掘地表的施工方法,在近些年中飞速发展。而顶管施工技术作为三大非开挖技术之一,通过在施工区段的两头分别开挖竖井,借助于主顶油缸及管道中继间等的推力,将管节体依次顶进两竖井之间的土体中,从而实现地下空间结构的建设。因其在稳定土层和环境保护方面具有显著优势,顶管施工技术已然成为地下深层大空间实现的重要手段。
然而,随着城市化日益发展,城市空间向地下不断扩张,顶管工程数量突增,并朝着更大更长的地下空间结构方向发展。当现有顶管的单个矩形截面难以满足地下大空间的需求,双洞顶管密贴施工的出现,揭开了矩形组合式大断面顶管密贴顶进施工的序幕。通过两个顶管并行密贴施工,然后将施工后密贴面上的临时实体拆除并采取相应的加固措施来进行临时结构与永久结构的体系转化,从而实现地下深部更大空间的建设。在深圳地铁12号线某地铁站项目中,目前世界最大组合式矩形断面的顶管机,结合多洞密贴顶进施工技术首次得以实践。
虽然双洞密贴顶管施工相关工程实例已经落地,但由于现有研究十分有限,工程经验缺失,给密贴顶进施工技术留下了太多可以提升的空间。一方面,在密贴顶管施工过程中,尽管有相关密贴顶进技术支持,但是由于双洞顶管的顶进过程相对独立,矩形顶管通道之间不可避免地会出现厘米级的宏观施工缝隙。这使得结构整体的弯矩无法在两矩形顶管之间连续传递,同时也使整个结构面临严峻的防渗挑战。另一方面,独立顶进过程也使得后施工顶管的顶进姿态难以控制,这同时使得不同横截面上密贴管节体之间的宏观缝隙存在差异,这种不确定性给工程施工、后续运维、模拟计算带来了极大困难。在密贴顶管施工完成后,虽然在后续工程中会通过增设纵梁和采取在纵梁内灌浆等方式来解决多洞密贴顶管之间的连接问题,从而勉强满足结构受力和防渗需要,但事实上这些措施仅在结果上暂时性地解决上述问题。从结构韧性的角度上来看,这一定程度上为结构的整体韧性性能的稳定带来了更大的负担,又由于其不确定的宏观缝隙难以模拟计算,无法准确为密贴结构进行风险预测,这使得地下结构在后续运营过程中存在巨大的安全隐患。
实现思路