專利名稱：一種管棚與箱涵間空隙填充墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程施工中空隙處理裝置領(lǐng)域，尤其是一種管棚與箱涵間空隙填充墊。
技術(shù)背景在既有道路，鐵路或者保護(hù)建筑物下方修建道路，為了不影響上部道路或建筑物的正常運(yùn) 營(yíng)，常常使用管棚一箱涵法施工技術(shù)，即預(yù)先將數(shù)根鋼管水平打入土中，鋼管之間鎖口相連 形成管棚或者管幕，再將已經(jīng)建造好的中空鋼筋混凝土箱涵用千斤頂推進(jìn)管幕內(nèi)部或者管棚 下方。成功穿越后，即在箱涵內(nèi)部形成下穿越的通道。在箱涵頂進(jìn)過(guò)程中，箱涵受到上部土體和路面的豎向荷載的同時(shí)，還要受到周圍土體的側(cè) 向摩擦力，為減小頂進(jìn)的摩擦力，常常是在管棚或者管幕與箱涵之間使用膨潤(rùn)土泥漿作為介 質(zhì)， 一方面利用泥漿壓力承擔(dān)上部荷載， 一方面較少二者之間的摩擦阻力。這一方法在開挖 斷面較小和含水量較高的粘土地層中使用，具有一定的效果。但是，在施工過(guò)程中仍存在如下一些問題1、 斷面較大的箱體條件下，泥漿密封效果差，容易出現(xiàn)漏漿，冒漿等現(xiàn)象；2、 泥漿的壓力控制難度較大；3、 泥漿的配合比不易達(dá)到要求，不能滿足潤(rùn)滑和浮力的要求4、 前端開挖面的土體的穩(wěn)定性受泥漿影響較大，不能支持開挖面上方土體。5、 對(duì)于上方土體和管棚的沉降變形或者下方箱涵偏移產(chǎn)生的變形沒有調(diào)整和約束作用。 目前，對(duì)于上述問題的主要解決辦法是-1、 改善泥漿套密封系統(tǒng)為保證泥漿套不會(huì)滲漏和溢出，通常在泥漿套位于箱涵網(wǎng)格前 和洞口處有專門的密封圈，但是由于斷面很大，且土體內(nèi)部情況復(fù)雜，只要有一個(gè)位置出現(xiàn) 滲漏，注漿壓力即不能保證，需要不斷地注入漿液予以補(bǔ)充，密封圈由于受摩擦易出現(xiàn)疲勞 破壞，且不是固定于箱涵之上，在頂進(jìn)過(guò)程中，箱涵出現(xiàn)偏移現(xiàn)象時(shí)，密封圈很難作出適當(dāng) 的調(diào)整，都會(huì)導(dǎo)致密封效果降低。彈性密封圈和耐疲勞材料的使用對(duì)上述情況有所改善。2、 改善泥漿性質(zhì)現(xiàn)在開發(fā)出了專用的泥漿止水劑，防止泥漿的外漏，另外，為了改善 泥漿的力學(xué)特性，靜止時(shí)支撐管幕上土體，推進(jìn)時(shí)達(dá)到良好潤(rùn)滑效果，開發(fā)出鈉基特種復(fù)合 泥漿。根據(jù)材料試驗(yàn)特性，采用鈉基膨潤(rùn)土，不同分子量聚合物，正電膠，表面活性劑等配 置成箱涵推進(jìn)專用泥漿復(fù)合劑。
現(xiàn)有的改進(jìn)措施都是在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行的材料和形狀大小的改進(jìn)，還不能從根本上 解決泥漿減阻推進(jìn)施工工法根本的缺陷，因此，需要一種新的配合使用的設(shè)施，能夠在提高 泥漿密封性的同時(shí)為泥漿套分擔(dān)一部分上部荷載。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種管棚與箱涵間空隙填充墊，克服了原管棚一箱涵法施工技術(shù)及 現(xiàn)有改進(jìn)措施在泥漿密封性上存在的問題，實(shí)現(xiàn)了增加用于減阻的泥漿套的密封性，且能夠 為泥漿套分擔(dān)部分上部荷載，并且由于自身具有一定彈性，當(dāng)箱涵發(fā)生偏移時(shí)，能夠發(fā)揮彈 性約束的作用，控制上部管棚和土體的變形。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明提供一種管棚與箱涵間空隙填充墊包括橡膠體、薄鋼板外套、 螺栓，薄鋼板外套包裹在橡膠體的外圍，整個(gè)填充墊通過(guò)螺栓固定在箱涵表面。其中，所述的橡膠體的形狀設(shè)計(jì)成楔形，底部有設(shè)有孔。楔形橡膠體的斷面由標(biāo)準(zhǔn)的直角 三角形和圓弧形構(gòu)成。所述的橡膠體底部的孔是拱形的。進(jìn)一步地，所述填充墊與箱涵表面固定的螺栓采用間隔布置。所述的薄鋼板外套外表面是 打磨過(guò)的光滑表面。所述的填充墊沿著垂直于箱涵推進(jìn)的方向間隔布置，箱涵的端部各有一個(gè)填充墊。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明填充墊是彈性形體，產(chǎn)生的阻力小，在承受上部荷載時(shí)可適當(dāng) 變形，變形的幅度滿足施工需要控制的路面沉降要求；正是由于其彈性的特點(diǎn)，自成一密封 體系，結(jié)構(gòu)合理簡(jiǎn)單，制造成本也較低，現(xiàn)場(chǎng)安裝方便，在使用管棚一箱涵法施工時(shí)可以推 廣采用。


圖1是本發(fā)明填充墊結(jié)構(gòu)剖面圖；圖2是本發(fā)明填充墊剖面示例尺寸圖；圖3是本發(fā)明填充墊俯視圖；圖4是本發(fā)明填充墊在箱涵頂部的平面布置圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。首先請(qǐng)參閱圖l，圖1是本發(fā)明填充墊結(jié)構(gòu)剖面。本發(fā)明的管棚與箱涵間空隙填充墊，包 括單個(gè)填充墊的斷面設(shè)計(jì)和填充墊的布置。單個(gè)填充墊包括橡膠體l、薄鋼板外套2、螺栓 3。薄鋼板外套2包裹在橡膠體1的外圍，整個(gè)填充墊通過(guò)螺栓3固定在箱涵4表面。填充墊 沿著垂直于箱涵4推進(jìn)的方向間隔布置， 一般間距為2-4m。盡量保證箱涵4的端部各有一個(gè) 填充墊，將注漿孔設(shè)置在每個(gè)間隔內(nèi)的箱涵頂部。在一個(gè)實(shí)施例中將本發(fā)明應(yīng)用于某使用管棚一箱涵法下穿越高速公路的工程，該工程的制 約條件是1、 箱涵穿越的是高速公路，施工期間，高速公路正常運(yùn)營(yíng)，對(duì)于路面的變形控制要求較高；2、 高速公路路基高4m，箱涵頂部覆土 1. 4 2ffl，箱涵埋入地下約6. 6m;3、 箱涵長(zhǎng)52m，共三節(jié)，分別是17m, 18m, 17m，寬度為23.4m;4、 箱涵位于亞砂土層中，箱涵底的土層為松散細(xì)砂，箱涵底處于亞砂土和細(xì)砂土層的交 界層，該處的地下水穩(wěn)定水位為地面向下1. 2米。針對(duì)此工程，對(duì)本發(fā)明的管棚與箱涵間空隙填充墊進(jìn)行設(shè)計(jì)，如下 如圖2所示，考慮要承受上部豎向荷載和前方土體的壓力和阻力，本發(fā)明填充墊的形狀設(shè) 計(jì)成楔形，底部有半徑為250mm的拱形的孔，拱形底邊的中心距該拱形所在圓的圓心的距離 為150隨，更加有利于受力和變形。為便于工業(yè)制作，整個(gè)斷面由標(biāo)準(zhǔn)的直角三角形和圓形構(gòu) 成，其受力和變形經(jīng)過(guò)有限元軟件ANSYS計(jì)算符合要求。本次設(shè)計(jì)的直角三角形的斜邊長(zhǎng)為 700mm，斷面所在的直角邊的對(duì)角為60度角，圓的半徑為350mm。填充墊的主要部分是用來(lái)承受荷載的橡膠體，本設(shè)計(jì)中采用的是在橋梁支座中廣泛使用的 氯丁橡膠，它具有以下特點(diǎn)-1、 應(yīng)具有較高的抗壓強(qiáng)度；2、 有良好的彈性且無(wú)很大的蠕變；3、 熱天不會(huì)變軟，強(qiáng)度無(wú)顯著下降，冬天不會(huì)變脆，仍能保持所需的彈性；4、 耐老化性能良好；5、 膠料工藝性能良好；6、 成本合理。如圖1所示，單個(gè)填充墊包括橡膠體l、薄鋼板外套2、螺栓3。在橡膠體1的外圍包裹有一層薄鋼板外套2， 一方面可以減小表面的摩擦力， 一方面可以 提高整個(gè)填充墊的強(qiáng)度，以免在箱涵4推進(jìn)過(guò)程中遭到磨損。整個(gè)填充墊使用間隔布置的螺
釘3與箱涵4表面固定。考慮到制作上的方便，橡膠體作可分段用模具制作最后搭界形成長(zhǎng)條的填充墊。請(qǐng)參閱圖3，圖3是本發(fā)明填充墊俯視圖。如圖3所示，針對(duì)此工程，在工廠按要求用模 具生產(chǎn)加工好，可按照l(shuí)m每段制作，以方便生產(chǎn)和運(yùn)輸。同時(shí)，在相關(guān)工廠購(gòu)買好寬lm、長(zhǎng) 1.8m、厚2.5mm的鋼板，鋼板內(nèi)表面按照橡膠體的表面形狀進(jìn)行滾壓成槽，鋼板外表面需打 磨光滑。在鋼板兩端每延米選用等稱預(yù)留3個(gè)Q235直徑為20mm的螺栓條形槽，以便安裝時(shí) 用螺栓3固定于箱涵4頂部。請(qǐng)參閱圖4，圖4是本發(fā)明填充墊在箱涵頂部的平面布置圖。如圖4所示，填充墊5的布 置垂直于箱涵4頂進(jìn)方向，即圖中箭頭方向，以4m的間隔布置，亦可按箱涵4長(zhǎng)度等分4段 布置，如此可按照固定填充墊的位置，埋設(shè)與螺栓3相匹配的螺帽在混凝土表面，待混凝土 凝固后，螺帽即會(huì)牢固的固定在箱涵4表面。在箱涵4進(jìn)洞前，將填充墊5用螺栓3安裝到箱涵4表面，最后在一節(jié)箱涵4表面形成4 道填充墊5， 3個(gè)注漿區(qū)間，每個(gè)單元安裝就緒后，對(duì)接形成長(zhǎng)條狀，在接口出進(jìn)行必要的焊 接。盡量保證箱涵4的端部各有一個(gè)填充墊5，將注漿孔設(shè)置在每個(gè)間隔內(nèi)的箱涵4頂部，由 此注入的減阻泥漿是各自獨(dú)立存在于橡膠體形成的間隔中，發(fā)揮的減阻和承載作用是整體的， 但是如果有某個(gè)區(qū)間的泥漿套出現(xiàn)問題，其他區(qū)間的泥漿套仍然能發(fā)揮作用。結(jié)合以上說(shuō)明，總的施工步驟是1、 制作以lm為一單元的橡膠體，預(yù)制外套薄鋼；2、 箱涵制作的同時(shí)在箱涵表面埋設(shè)螺栓帽；3、 現(xiàn)場(chǎng)安裝填充墊，對(duì)接形成長(zhǎng)條狀，在接口出進(jìn)行必要的焊接；4、 箱涵推進(jìn)，填充墊與箱涵共同承受荷載。填充墊的材料和幾何設(shè)計(jì)，具體可根據(jù)不同的工程有所變化，主要是考慮上部管棚和土體 的重量以及箱涵的大小。以上介紹的僅僅是基于本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不能以此來(lái)限定本發(fā)明的范圍。任何對(duì)本 發(fā)明的裝置作本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)熟知的部件的替換、組合、分立，以及對(duì)本發(fā)明實(shí)施步驟作本技 術(shù)領(lǐng)域內(nèi)熟知的等同改變或替換均不超出本發(fā)明的揭露以及保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種管棚與箱涵間空隙填充墊，其特征在于它包括橡膠體、薄鋼板外套、螺栓，薄鋼板外套包裹在橡膠體的外圍，整個(gè)填充墊通過(guò)螺栓固定在箱涵表面。
2、 如權(quán)利要求1所述的管棚與箱涵間空隙填充墊，其特征在于所述的橡膠體的形狀設(shè) 計(jì)成楔形，底部有設(shè)有孔。
3、 如權(quán)利要求2所述的管棚與箱涵間空隙填充墊，其特征在于所述的楔形橡膠體的斷 面由標(biāo)準(zhǔn)的直角三角形和圓弧形構(gòu)成。
4、 如權(quán)利要求2所述的管棚與箱涵間空隙填充墊，其特征在于所述的橡膠體底部的孔 是拱形的。
5、 如權(quán)利要求1所述的管棚與箱涵間空隙填充墊，其特征在于所述的填充墊與箱涵表 面固定的螺栓采用間隔布置。
6、 如權(quán)利要求1所述的管棚與箱涵間空隙填充墊，其特征在于所述的薄鋼板外套外表 面是打磨過(guò)的光滑表面。
7、 如權(quán)利要求1所述的管棚與箱涵間空隙填充墊，其特征在于所述的填充墊沿著垂直 于箱涵推進(jìn)的方向間隔布置，箱涵的端部各有一個(gè)填充墊。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種管棚與箱涵間空隙填充墊，該填充墊包括橡膠體、薄鋼板外套、螺栓。薄鋼板外套包裹在橡膠體的外圍，整個(gè)填充墊通過(guò)螺栓固定在箱涵表面。填充墊沿著垂直于箱涵推進(jìn)的方向間隔布置，盡量保證箱涵的端部各有一個(gè)填充墊，將注漿孔設(shè)置在每個(gè)間隔內(nèi)的箱涵頂部。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了增加用于減阻的泥漿套的密封性，且能夠?yàn)槟酀{套分擔(dān)部分上部荷載，并且由于自身具有一定彈性，當(dāng)箱涵發(fā)生偏移時(shí)，能夠發(fā)揮彈性約束的作用，控制上部管棚和土體的變形。
文檔編號(hào)E02D29/045GK101109182SQ20071009386
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2007年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月14日
發(fā)明者丁文其, 徐海寧, 朱合華, 蔡永昌 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)