一种超大直径预制空心沉井管片结构及施工方法与流程

本发明属于沉井施工，具体为一种超大直径预制空心沉井管片结构及施工方法。

背景技术：

1、在现代基础建设工程中，超大直径超深沉井的施工技术越来越受到重视。这类工程通常涉及到深基坑开挖、大形地下结构物建设等，对施工技术的要求极高。沉井施工作为现代基坑施工的一种典形施工工法，在地铁、轨道交通、地下室工程、水利工程、建筑工程等领域应用广泛。

2、传统的沉井施工方法包括整环管片现场浇筑以及预制管片拼装、整环管片分节下沉的方式进行施工。但是对于超大直径超深沉井施工，整环管片吊装难度极大，因此通常采用预制管片现场拼装进行施工，预制管片逐个拼装形成整体管片环，管片环与环之间采用螺栓连接，因此整个施工过程中包括管片预制、运输、吊装、拼装等等施工工序，在施工过程中极易出现管片接缝不密实、管片渗漏、错台等工程问题，因此常常引发管片漏水、变形过大等严重工程问题，管片拼装质量难以保证，沉井管壁完整性往往较差，软弱地层条件下沉井基坑侧壁不均匀变形显著。

3、此外，超大直径超深沉井施工采用整环管片分节现场浇筑的方式时，管片整环现浇需要较长硬化和养护时间，且大体积混凝土浇筑目前易因施工工艺和养护条件不满足要求导致振捣不密实、混凝土开裂、浇筑不密实、蜂窝麻面等混凝土施工质量问题，将严重影响超大直径沉积施工工程进度。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种超大直径预制空心沉井管片结构及施工方法，旨在完善超大直径沉井管片预制与拼装工艺，提升沉井井壁工程质量，为沉井管片设计和施工提供参考。

2、一种超大直径预制空心沉井管片结构，包括管片拼装构件，多个管片拼装构件拼装成管片环，管片拼装构件上预留有空心浇筑区，多个管片环拼装成沉井管片结构，管片拼装构件包括环形片拼装构件和矩形管片拼装构件，矩形管片拼装构件包括板形管片拼装构件和直角管片拼装构件。

3、多个所述板形管片拼装构件拼接形成长方形管片，长方形管片与直角管片拼装构件拼装成矩形管片环，板形管片拼装构件和直角管片拼装构件内分别预留有空心浇筑区，多个矩形管片环拼装成矩形沉井管片结构。

4、所述环形管片拼装构件和板形管片拼装构件均包括内面板、外面板，内面板与外面板间绑扎内侧纵向筋、内侧环向筋、外侧纵向筋、外侧环向筋、纵向肋主筋、纵向肋箍筋、端部锚固筋、端部连接筋、端部主筋，且预留有空心浇筑区，除空心浇筑区外的内面板和外面板之间浇筑混凝土，形成环形/板形管片拼装构件，空心浇筑区包括环形/板形管片拼装构件横向端面和纵向端面上分别设置的贯穿环形/板形管片拼装构件的横向波纹方孔和纵向孔。

5、所述直角接缝管片拼装构件，包括内面板、外面板，内面板与外面板间绑扎内侧纵向筋、内侧环向筋、外侧纵向筋、外侧环向筋、端部锚固筋、端部连接筋、销接筋、腋角筋、桁架筋，且预留空心浇筑区，形成直角接缝管片拼装构件，空心区为内面板、外面板间所围成的区域。

6、所述环形管片拼装构件和板形管片拼装构件的纵向端面上设有定位鞘和密封橡胶，定位鞘用于将纵向连接的两个环形管片拼装构件或板形管片拼装构件进行定位拼装，位于上方的环形管片拼装构件或板形管片拼装构件压紧在密封橡胶上用于与下方的环形管片拼装构件或板形管片拼装构件密封。

7、所述环形管片拼装构件和板形管片拼装构件的纵向端面上预留有外侧纵向筋接头、内侧纵向筋接头以及纵向肋主筋接头。

8、一种超大直径预制空心沉井管片结构的施工方法，用于圆形沉井管片结构的施工，包括以下步骤：

9、管片吊装与定位

10、采用管片吊装机将第一个环形管片拼装构件吊装至指定位置并与首环管片完成纵向定位与连接；

11、环形管片环向接头连接

12、吊装其他环形管片拼装构件，每两环形管片拼装构件的端部连接筋固定连接，两端部锚固筋交错连接，端部主筋在两端部锚固筋四角处竖向分布形成整体，从而形成环形管片环；

13、环形管片环纵向接头连接

14、将两个环形管片拼装构件的纵向端面上预留的外侧纵向筋接头、内侧纵向筋接头以及纵向肋主筋接头间相互连接，并添加纵向箍筋约束，从而完成环形管片环纵向接头的连接；

15、接缝处和空心浇筑区浇筑

16、在环形管片环的环向接头和纵向接头连接处安装混凝土浇筑模板，并采用局部管片环多次浇筑的方式，边拼接边对接缝处和空心浇筑区进行浇筑作业，或采用先完成整环管片拼接，再统一对接缝处和空心浇筑区进行浇筑作业；

17、管片混凝土养护与效果检测

18、混凝土浇筑完成后按照混凝土养护规范要求进行养护，同时监测混凝土浇筑质量与管片环整体工程质量，保证沉井管片力学性能与密封防渗要求。

19、一种超大直径预制空心沉井管片结构的施工方法，用于圆形沉井管片结构的施工，包括以下步骤：

20、管片吊装与定位

21、采用管片吊装机将第一个环形管片拼装构件吊装至指定位置并与首环管片完成纵向定位与连接；

22、环形管片环向接头连接

23、吊装其他环形管片拼装构件，每两环形管片拼装构件的端部连接筋固定连接，两端部锚固筋交错连接，端部主筋在两端部锚固筋四角处竖向分布形成整体，从而形成环形管片环；

24、环形管片环纵向接头连接

25、吊装环形管片拼装构件放置在下方的环形管片拼装构件的定位鞘上，同时环形管片拼装构件压紧在密封橡胶上，用于两个环形管片拼装构件的密封，并利用螺栓将两环形管片拼装构件连接，从而完成环形管片环纵向接头的连接；

26、接缝处和空心浇筑区浇筑

27、在环形管片环的环向接头连接处安装混凝土浇筑模板，并采用局部管片环多次浇筑的方式，边拼接边对接缝处和空心浇筑区进行浇筑作业，或采用先完成整环管片拼接，再统一对接缝处和空心浇筑区进行浇筑作业；

28、管片混凝土养护与效果检测

29、混凝土浇筑完成后按照混凝土养护规范要求进行养护，同时监测混凝土浇筑质量与管片环整体工程质量，保证沉井管片力学性能与密封防渗要求。

30、一种超大直径预制空心沉井管片结构的施工方法，用于矩形沉井管片结构的施工，包括以下步骤：

31、管片吊装与定位

32、采用管片吊装机将第一个板形管片拼装构件吊装至指定位置并与首环管片完成纵向定位与连接；

33、矩形管片环向接头连接

34、吊装其他板形管片拼装构件，板形管片拼装构件的端部连接筋将该板形管片拼装构件的的外侧环形筋和内侧环向筋连接，同时，两板形管片拼装构件的端部锚固筋固定连接，端部主筋在两端部锚固筋四角处竖向分布形成整体，从而形成长方形管片；

35、长方形管片与直角管片拼装构件的端部连接筋相互连接，从而组成矩形管片环；

36、矩形管片环纵向接头连接

37、将两个板形管片拼装构件的纵向端面上预留的外侧纵向筋接头、内侧纵向筋接头以及纵向肋主筋接头间相互连接，并添加纵向箍筋约束，从而完成矩形管片环纵向接头的连接；

38、接缝处和空心浇筑区浇筑

39、在矩形管片环的环向接头和纵向接头连接处分别安装混凝土浇筑模板，并采用局部管片环多次浇筑的方式，边拼接边对接缝处、板形管片拼装构件、直角管片拼装构件的空心浇筑区进行浇筑作业，或采用先完成整环管片拼接，再统一对接缝处、板形管片拼装构件、直角管片拼装构件的空心浇筑区进行浇筑作业；

40、管片混凝土养护与效果检测

41、混凝土浇筑完成后按照混凝土养护规范要求进行养护，同时监测混凝土浇筑质量与管片环整体工程质量，保证沉井管片力学性能与密封防渗要求。

42、一种超大直径预制空心沉井管片结构的施工方法，用于矩形沉井管片结构的施工，包括以下步骤：

43、管片吊装与定位

44、采用管片吊装机将第一个板形管片拼装构件吊装至指定位置并与首环管片完成纵向定位与连接；

45、矩形管片环向接头连接

46、吊装其他板形管片拼装构件，板形管片拼装构件的端部连接筋将该板形管片拼装构件的的外侧环形筋和内侧环向筋连接，其端部锚固筋将两板形管片拼装构件固定连接，端部主筋在两端部锚固筋四角处竖向分布形成整体，从而形成长方形管片；

47、长方形管片与直角管片拼装构件的端部连接筋相互连接，从而组成矩形管片环；

48、矩形管片环纵向接头连接

49、吊装板形管片拼装构件放置在下方的板形管片拼装构件的定位鞘上，同时板形管片拼装构件压紧在密封橡胶上，用于两个板形管片拼装构件的密封，并利用螺栓将两板形管片拼装构件连接，从而完成矩形管片环纵向接头的连接；

50、接缝处和空心浇筑区浇筑

51、在矩形管片环的环向接头连接处安装混凝土浇筑模板，并采用局部管片环多次浇筑的方式，边拼接边对接缝处、板形管片拼装构件、直角管片拼装构件的空心浇筑区进行浇筑作业，或采用先完成整环管片拼接，再统一对接缝处、板形管片拼装构件、直角管片拼装构件的空心浇筑区进行浇筑作业；

52、管片混凝土养护与效果检测

53、混凝土浇筑完成后按照混凝土养护规范要求进行养护，同时监测混凝土浇筑质量与管片环整体工程质量，保证沉井管片力学性能与密封防渗要求。

54、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

55、1、本发明所示不同类形的管片拼装构建，其截面尺寸和配筋可以进行统一设计和生产。管片拼装构件生产过程中严格控制构件截面尺寸，预埋件位置。管片拼装构件内外侧面板作为后期现场模筑混凝土的模板。面板外观好，无需后期抹灰处理，整体质量可控，生产精度高且成本低，后期维护成本可有效降低。

56、2、本发明的预制拼装构件设计及生产流程前置，在施工开挖前，管片拼装构件生产可以满足工程要求；同时管片结构主体在工厂内生产，大部分结构钢筋已经绑扎成形，现场只需绑扎少量钢筋，从而大大降低施工周期，保证施工进度以及施工环境质量。

57、3、拼装构件内部较大面积的中空结构作为后期混凝土浇筑区域，极大降低了预制管片结构的重量，便于管片运输、吊装和拼装。同时预制构件内侧面板和外侧面板作为浇筑混凝土模板，现场浇筑模板数量相比现浇显著减少。现场只需在预制构件接缝处添加少量的混凝土浇筑模板即可，减少了现场作业人员，优化了现场施工环境。

58、4、预制构件拼接先是接口处的钢筋焊接，然后是接口处的混凝土浇筑，同时预制管片构件连接后内部纵向孔和环向的波纹方孔可以形成交错贯通的注浆区域，注浆区域可以一体成形，无施工缝，整体性良好，从而保证浇筑混凝土沉井管片整体性和完整性，有效克服了传统的预制沉井管片施工带来的渗漏水问题以及应力集中等施工质量问题。