CN102913254B - 钢管混凝土支护结构、制备安装方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明的钢管混凝土支护结构，其特征在于：包括在钢管中填充混凝土后形成的钢管混凝土支架，每榀支架分为5段，其中圆拱形部分分为3段，节点处用角板和螺栓固定连接。本发明的钢管混凝土支护结构，在城市地下隧道中应用。本发明的有益效果是，在薄壁钢管中填充高性能混凝土后形成一种钢管混凝土构件，用于围岩的初期支护，作为一种城市暗挖隧道新的支护结构。该支护结构利用钢管和混凝土在受力过程中的相互作用，提高了支护的整体性，解决了格栅钢架、型钢为主的支护结构承载力难以有效发挥、与围岩结合不密切、易发生侧向失稳、两者的共同作用较小等问题。

Description

钢管混凝土支护结构、制备安装方法和应用

技术领域

    本发明属于建筑领域，涉及一种钢管混凝土支护结构、制备安装方法和应用。

背景技术

    城市暗挖隧道对围岩的支护，目前常用的有注浆、锚杆、喷射混凝土、钢拱架、二次衬砌等单一支护或各种方法联合支护，取得了较好的工程效果，但是存在承载力有限、工艺复杂等缺点。薄壁钢管混凝土构件支护结构，尚未在城市地下隧道使用。

发明内容

    本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种承载力高、加工简单、安装方便、安全可靠的钢管混凝土支护结构、制备安装方法和应用。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明的钢管混凝土支护结构，其特殊之处在于：包括在钢管中填充混凝土后形成的钢管混凝土支架，每榀支架分为5段，其中圆拱形部分分为3段，节点处用角板和螺栓固定连接。

每榀支架中，相邻两段其中一段的端部设有插头、钢管外侧有靠近插头的连接耳部，另一段的端部设有插孔、钢管外侧有靠近插孔的连接耳部，相邻两段的连接耳部用角板和螺栓固定连接。

本发明的钢管混凝土支护结构的制备安装方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）制作：每榀支架分为5段，其中圆拱形部分分为3段，钢管分段进行加工弯制，各段的钢管先对一端进行封堵，另一端待混凝土浇注完毕后再封堵；需首先清除钢管内的各种污渍，灌浆时尽量保持钢管的竖直，先从顶部灌注1/3钢管高度的混凝土，然后用插入式混凝土振捣棒不停地进行振捣直至钢管底部的排气孔有浆液溢出；

（2）安装：每榀支架中圆拱形部分的三段，首先要对左半段或者右半段支架进行定位，用连接筋将其固定到前一榀的格栅钢架上，然后顺次将中段、和另一边段的支架插入前段用连接筋固定好的支架中，节点处用角板和螺栓固定连接；

（3）监测：主要对隧道的顶部沉降、两侧收敛、薄壁钢管混凝土支架和格栅钢架支护所受工作阻力和应变进行监测，通过数据反馈检验支护结构设计的合理性，引进光纤光栅传感技术，对支护结构的应变实行长期系统监测。

本发明的钢管混凝土支护结构，在城市地下隧道中应用。

本发明的有益效果是，在薄壁钢管中填充高性能混凝土后形成一种钢管混凝土构件，用于围岩的初期支护，作为一种城市暗挖隧道新的支护结构。该支护结构利用钢管和混凝土在受力过程中的相互作用，提高了支护的整体性，解决了格栅钢架、型钢为主的支护结构承载力难以有效发挥、与围岩结合不密切、易发生侧向失稳、两者的共同作用较小等问题。

在薄壁钢管中填充混凝土后形成的钢管混凝构件，与格栅钢架、工字型钢等支护形式相比，可减少钢材用量，减轻焊接工作量，工程造价较低。在隧道施工中，节省了中隔壁、仰拱的施作，极大地优化了施工工序。利用钢管和混凝土相互贡献，协同互补，共同工作，提高了薄壁钢管混凝土构件的整体性，具有承载力高、韧性好、抗震性能好、施工方便、较好的耐火性能和良好的灾后可修复性以及经济指标先进等优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。图2为节点处的主视图示意图，图 3为图2的左视图示意图。

图中， 1连接耳部，2插头，3微膨胀混凝土，4封头端板一，5封头端板二，6橡胶垫，7节点，8角板。

具体实施方式

附图为本发明的一种具体实施例。

本发明的钢管混凝土支护结构，包括在钢管中填充混凝土后形成的钢管混凝土支架，每榀支架分为5段，其中圆拱形部分分为3段，节点7（即接头）处用角板和螺栓固定连接。每榀支架中，相邻两段其中一段的端部设有插头2、钢管外侧有靠近插头的连接耳部1，另一段的端部设有插孔、钢管外侧有靠近插孔的连接耳部1，相邻两段的连接耳部用角板8和螺栓固定连接。插头根部有封头端板一4，插头末端有封头端板二5和橡胶垫6。插头插入插孔后，两者之间的缝隙中填充微膨胀混凝土3灌浆。

本发明的钢管混凝土支护结构，在城市地下隧道中应用。

技术原理：在薄壁钢管中填充混凝土后形成钢管混凝土构件，在受力过程中钢管和混凝土的相互作用，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能大为改善。同时由于混凝土的存在可以避免或延缓薄壁钢管发生局部屈曲，从而保证材料性能的充分发挥。

本发明的实现过程:

1、制作：为了方便运输安装和减轻构件自重，每榀支架分为5段，其中圆拱形部分分为3段，钢管分段进行加工弯制，各段的钢管先对一端进行封堵，另一端待混凝土浇注完毕后再封堵，为了保证混凝土在钢管内的密实性，需首先清除钢管内的各种污渍，灌浆时尽量保持钢管的竖直，先从顶部灌注1/3钢管高度的混凝土，然后用插入式混凝土振捣棒不停地进行振捣直至钢管底部的排气孔有浆液溢出。

2、安装：每榀支架中圆拱形部分的三段，首先要对左半段或者右半段支架进行较为准确的定位，用连接筋将其固定到前一榀的格栅钢架上；然后顺次将中段、和另一边段的支架插入前段用连接筋固定好的支架中，节点处用角板和螺栓固定连接。

3、监测：主要对隧道的顶部沉降、两侧收敛、薄壁钢管混凝土支架和格栅钢架支护所受工作阻力和应变进行监测，通过数据反馈检验支护结构设计的合理性，引进光纤光栅传感技术，对支护结构的应变实行长期系统监测。

施工步骤：测量放线→封闭掌子面→打入超前小导管→超前小导管注浆加固地层→留核心土开挖上台阶土方→测量开挖断面轮廓→初喷混凝土5cm→薄壁钢管混凝土→挂钢筋网→复喷混凝土至设计厚度→左侧边墙土方开挖→测量开挖断面轮廓→初喷混凝土5cm→薄壁钢管混凝土→挂钢筋网→复喷混凝土至设计厚度→右侧边墙土方开挖→测量开挖断面轮廓→初喷混凝土5cm→薄壁钢管混凝土→挂钢筋网→复喷混凝土至设计厚度。

在济南东部城区220KV高压线电缆化改造隧道工程中首次进行试验应用，相比较格栅钢架、工字型钢支护形式具有承载力高、用钢量少、焊接量少、连接方式优越、加工简单、安装方便以及经济性好等优点，而且在隧道施工过程中，省去了中隔壁、仰拱的施作，优化了施工工序和支护参数，应用效果显著。

Claims (1)

1.一种钢管混凝土支护结构，其特征在于：包括在钢管中填充混凝土后形成的钢管混凝土支架，每榀支架分为5段顺次连接，其中圆拱形部分分为3段，节点处用角板和螺栓固定连接；

每榀支架中，相邻两段其中一段的端部设有插头、钢管外侧有靠近插头的连接耳部，另一段的端部设有插孔、钢管外侧有靠近插孔的连接耳部，相邻两段的连接耳部用角板和螺栓固定连接；

插头根部有封头端板一，插头末端有封头端板二和橡胶垫；插头插入插孔后，两者之间的缝隙中填充微膨胀混凝土灌浆；

钢管混凝土支护结构的制备安装方法，包括以下步骤：

（1）制作：每榀支架分为5段，其中圆拱形部分分为3段，钢管分段进行加工弯制，各段的钢管先对一端进行封堵，另一端待混凝土浇注完毕后再封堵；需首先清除钢管内的各种污渍，灌浆时尽量保持钢管的竖直，先从顶部灌注1/3钢管高度的混凝土，然后用插入式混凝土振捣棒不停地进行振捣直至钢管底部的排气孔有浆液溢出；

（2）安装：每榀支架中圆拱形部分的三段，首先要对左半段或者右半段支架进行定位，用连接筋将其固定到前一榀的格栅钢架上，然后顺次将中段、和另一边段的支架插入前段用连接筋固定好的支架中，节点处用角板和螺栓固定连接；

钢管混凝土支护的施工步骤为：测量放线→封闭掌子面→打入超前小导管→超前小导管注浆加固地层→留核心土开挖上台阶土方→测量开挖断面轮廓→初喷混凝土5cm→薄壁钢管混凝土安装→挂钢筋网→复喷混凝土至设计厚度→左侧边墙土方开挖→测量开挖断面轮廓→初喷混凝土5cm→薄壁钢管混凝土安装→挂钢筋网→复喷混凝土至设计厚度→右侧边墙土方开挖→测量开挖断面轮廓→初喷混凝土5cm→薄壁钢管混凝土安装→挂钢筋网→复喷混凝土至设计厚度；

（3）监测：主要对隧道的顶部沉降、两侧收敛、薄壁钢管混凝土支架和格栅钢架支护所受工作阻力和应变进行监测，通过数据反馈检验支护结构设计的合理性，引进光纤光栅传感技术，对支护结构的应变实行长期系统监测。