CN105736018B - 用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构 - Google Patents
用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构，其包括至少一个管棚节；每个所述管棚节包括多根插设于土层内部的扁状钢管组，所述扁状钢管组相邻排列形成拱形的管棚节，每根所述扁状钢管组通过多跟扁状钢管节首尾插接而成，相邻的所述扁状钢管组之间通过锁扣组件连接。扁状钢管节的扁状结构，增大了钢管节与上部荷载的受力面积，从而增大了支护结构的强度。扁状钢管节内部的加强内肋可以增加扁状钢管节的竖向承压能力，从而加强管棚的抗压强度。扁状钢管组之间通过锁扣组件连接，锁扣组件不仅可以连接相邻的扁状钢管组，它还可以起到止水的作用，防止地下水渗入管棚的内部。
Description
技术领域
本发明属于隧道施工领域，尤其涉及一种用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构。
背景技术
传统的管棚注浆支护是把一组圆形钢管沿开挖轮廓外已钻好的孔中打入地层内，并与钢拱架组合形成强大的棚架预支护加固体系，支承来自于管棚上部的荷载，通过钢管的梅花形布置的注浆孔加压向地层中注浆，以加固软弱破碎的地层，提高地层的自稳能力。目前管棚注浆支护存在的问题主要是施工时管棚仰角、间距等定位不精准，控制沉降效果不理想，且无法很好地达到防渗止水的效果。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构，该用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构可以解决现有技术中存在的问题。
本发明的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构包括至少一个管棚节；每个所述管棚节包括多根插设于土层内部的扁状钢管组，所述扁状钢管组相邻排列形成拱形的管棚节，每根所述扁状钢管组通过多跟扁状钢管节首尾插接而成，相邻的所述扁状钢管组之间通过锁扣组件连接。
本发明的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构的进一步改进在于：所述锁扣组件包括T型锁扣以及C型锁扣；在任意一根所述扁状钢管组中，每个扁状钢管节的第一侧连接有T型锁扣，其第二侧连接有C型锁扣；在相邻的两根所述扁状钢管组中，一根所述扁状钢管组的T型锁扣卡固于另一根所述扁状钢管组的C型锁扣。
本发明的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构的进一步改进在于：所述T型卡扣包括和所述扁状钢管节的轴线方向平行的卡扣板以及第一连接板，所述第一连接板为条形，所述第一连接板的一侧连接于所述扁状钢管节的侧壁，其另一侧连接于所述卡扣板。
本发明的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构的进一步改进在于：所述C型卡扣包括和所述扁状钢管节的轴线方向平行的卡扣管以及第二连接板，条形的所述第二连接板的一侧连接于所述扁状钢管节的侧壁，其另一侧连接于所述卡扣管第一侧边，所述卡扣管的第二侧边开设有连接缝，所述连接缝和所述扁状钢管的轴线方向平行。
本发明的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构的进一步改进在于：在一组锁扣组件内部，所述T型锁扣的第一连接板穿过所述C型锁扣的所述连接缝，所述T型锁扣的卡扣板卡固于所述C型锁扣的卡扣管内部。
本发明的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构的进一步改进在于：所述卡扣管内部填充有阻水材料，所述阻水体材料为砂性土、粉性土、粘性土、水以及水泥中的一种或多种的混合物。
本发明的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构的进一步改进在于：所述管棚节的数目大于一；在相邻的两个管棚节中，一个管棚节的前端搭接于另一个管棚节的后端。
本发明的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构的进一步改进在于：所述扁状钢管节的侧壁开设有多个注浆孔；所述扁状钢管节的侧壁包括顶板、底板以及侧板，所述顶板以及底板为向同一方向凸起的拱形板，所述顶板和所述底板的两侧各通过一块弧形侧板连接，所述顶板和所述底板的宽度大于所述弧形侧板的宽度；所述加强内肋一侧连接于所述顶板，其另一侧连接于所述底板。
本发明的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构的进一步改进在于：在相邻的两根所述扁状钢管组中，一根所述扁状钢管组的扁状钢管节之间的接缝和另一根所述扁状钢管组的扁状钢管节之间的接缝相互错开。
本发明的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构的进一步改进在于：所述扁状钢管组以及所述锁扣组件均由镀铬不锈钢制成。
在本发明中，管棚节由扁状钢管节构成。扁状钢管节的扁状结构，增大了钢管节与上部荷载的受力面积，从而增大了支护结构的强度。扁状钢管节内部的加强内肋可以增加扁状钢管节的竖向承压能力，从而加强管棚的抗压强度。扁状钢管组之间通过锁扣组件连接，锁扣组件不仅可以连接相邻的扁状钢管组，它还可以起到止水的作用，防止地下水渗入管棚的内部。
附图说明
图1为本发明的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构中的管棚节的截面视图；
图2为本发明的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构中的扁状钢管的截面视图；
图3为多根相互连接的扁状钢管组的剖视图；
图4为Ⅰ型扁状钢管节的剖视图；
图5为Ⅱ型扁状钢管节的剖视图；
图6为Ⅲ型扁状钢管节的剖视图；
图7为扁状钢管节的截面视图；以及
图8为本发明的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构包含多组管棚节时的剖面视图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
下面结合附图对本发明的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构进行介绍：
如图1和图2所示，本发明的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构包括至少一个管棚节10。每个管棚节10包括多根插设于土层内部的扁状钢管组11。扁状钢管组11相邻排列形成拱形的管棚节10。相邻的扁状钢管组11之间通过锁扣组件12连接。扁状钢管组11以及锁扣组件12均由镀铬不锈钢制成。相邻的扁状钢管组11之间通过锁扣组件12连接。锁扣组件12包括C型锁扣13以及T型锁扣14。
如图2和图3所示，每根扁状钢管组11通过多跟扁状钢管节首尾插接而成。在本实施例中，扁状钢管节包括Ⅰ型扁状钢管节21、Ⅱ型扁状钢管节22以及Ⅲ型扁状钢管节23。上述扁状钢管节中，一侧连接有C型锁扣13，另一侧连接有T型锁扣14。上述三种扁状钢管节的侧壁开设有多个注浆孔24。注浆孔24呈梅花状排列，这种排列结构可以使得注浆更加均匀。
如图3至图6所示，Ⅰ型扁状钢管节21的前端为尖端，Ⅰ型扁状钢管节21安装在每根扁状钢管组11的最前端，在顶进扁状钢管组11的过程中尖端使得顶进的阻力更小。在扁状钢管组11中Ⅰ型扁状钢管节21的后端依次插接有多跟Ⅱ型扁状钢管节22。Ⅱ型扁状钢管节22的前端和C型锁扣13以及T型锁扣14的连接处设置有缺口25，于此相配合Ⅰ型扁状钢管节21以及Ⅱ型扁状钢管节22的尾端设置有和缺口25配合的插接段26，插接时插接段26的管壁卡设于缺口25中。Ⅲ型扁状钢管节23为扁状钢管组11的尾端，Ⅲ型扁状钢管节23的前端设置有和Ⅱ型扁状钢管节22相同的缺口，但是Ⅲ型扁状钢管节23的尾端没有设置有插接段。
如图3所示，在相邻的两根扁状钢管组11中，两根Ⅰ型扁状钢管节21具有不同的长度，而Ⅱ型扁状钢管节22均具有相同的长度。这样使得两根相邻的两根扁状钢管组11中，一根扁状钢管组11的扁状钢管节之间的接缝和另一根扁状钢管组11的扁状钢管节之间的接缝相互错开。这种接缝相互错开的结构可以避免接缝处受力集中，并且可以增强管棚的承压能力，进而解决管棚结构在隧道开挖过程中容易导致沉降的问题。
如图2、图3以及图7所示，在任意一根扁状钢管组11中，每个扁状钢管节30的第一侧连接有T型锁扣14，其第二侧连接有C型锁扣13。这样扁状钢管节30插接成的扁状钢管组11的一侧全部为C型锁扣13，其另一侧全部为T型锁扣14。在相邻的两根扁状钢管组11中，一根扁状钢管组11的T型锁扣14卡固于另一根扁状钢管组11的C型锁扣13。
具体的，如图5和图7所示，T型锁扣14包括和扁状钢管节30的轴线方向平行的卡扣板31以及第一连接板32。第一连接板32为条形，第一连接板32的一侧连接于扁状钢管节30的侧壁，其另一侧连接于卡扣板31。
C型锁扣13包括和扁状钢管节30的轴线方向平行的卡扣管33以及第二连接板34。条形的第二连接板34的一侧连接于扁状钢管节30的侧壁，其另一侧连接于卡扣管33第一侧边。卡扣管33的第二侧边开设有连接缝35，连接缝35和扁状钢管节30的轴线方向平行。
如图2和图7所示，在一组锁扣组件12内部，T型锁扣14的第一连接板32穿过C型锁扣13的连接缝35。T型锁扣14的卡扣板31卡固于C型锁扣13的卡扣管33内部。卡扣管33内部填充有阻水材料，阻水体材料为砂性土、粉性土、粘性土、水以及水泥中的一种或多种的混合物。锁扣组件12不仅可以连接相邻的扁状钢管组11，它还可以起到止水的作用，防止地下水渗入管棚的内部。
如图5和图7所示，扁状钢管节30的侧壁包括顶板36、底板37以及侧板38。顶板36以及底板37为向同一方向凸起的拱形板。顶板36和底板37的两侧各通过一块弧形侧板38连接。顶板36和底板的宽度大于弧形侧板的宽度；加强内肋39一侧连接于顶板，其另一侧连接于底板37。扁状钢管节30的扁状结构，增大了钢管节与上部荷载的受力面积，从而增大了支护结构的强度。扁状钢管节30内部的加强内肋39可以增加扁状钢管节30的竖向承压能力，从而加强管棚的抗压强度。
如图8所示，管棚节10的数目大于一时，在相邻的两个管棚节10中，一个管棚节10的前端搭接于另一个管棚节10的后端。
如图1和图3所示，在施工管棚节10的过程中，依次将扁状钢管组11顶进至土层内部。在扁状钢管组11顶进过程中，首先将Ⅰ型扁状钢管节21顶进至土层内部，随后依次将Ⅱ型扁状钢管节22以及Ⅲ型扁状钢管节23顶进至土层内部。待所有的扁状钢管组11顶进完成后通过注浆孔24向管棚节10周围的土层注浆。
在本发明中，管棚节10由扁状钢管节30构成。扁状钢管节30的扁状结构，增大了钢管节与上部荷载的受力面积，从而增大了支护结构的强度。扁状钢管节30内部的加强内肋39可以增加扁状钢管节30的竖向承压能力，从而加强管棚的抗压强度。扁状钢管组11之间通过锁扣组件12连接，锁扣组件12不仅可以连接相邻的扁状钢管组11，它还可以起到止水的作用，防止地下水渗入管棚的内部。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构，其特征在于：包括至少一个管棚节；每个所述管棚节包括多根插设于土层内部的扁状钢管组，所述扁状钢管组相邻排列形成拱形的管棚节，每根所述扁状钢管组通过多根扁状钢管节首尾插接而成，在相邻的两根所述扁状钢管组中，一根所述扁状钢管组的扁状钢管节之间的接缝和另一根所述扁状钢管组的扁状钢管节之间的接缝相互错开，相邻的所述扁状钢管组之间通过锁扣组件连接。
2.如权利要求1所述的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构，其特征在于：所述锁扣组件包括T型锁扣以及C型锁扣；在任意一根所述扁状钢管组中，每个扁状钢管节的第一侧连接有T型锁扣，其第二侧连接有C型锁扣；在相邻的两根所述扁状钢管组中，一根所述扁状钢管组的T型锁扣卡固于另一根所述扁状钢管组的C型锁扣。
3.如权利要求2所述的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构，其特征在于：所述T型锁扣包括和所述扁状钢管节的轴线方向平行的卡扣板以及第一连接板，所述第一连接板为条形，所述第一连接板的一侧连接于所述扁状钢管节的侧壁，其另一侧连接于所述卡扣板；
所述C型锁扣包括和所述扁状钢管节的轴线方向平行的卡扣管以及第二连接板，条形的所述第二连接板的一侧连接于所述扁状钢管节的侧壁，其另一侧连接于所述卡扣管第一侧边，所述卡扣管的第二侧边开设有连接缝，所述连接缝和所述扁状钢管节的轴线方向平行；
所述卡扣管内部填充有阻水材料，所述阻水材料为砂性土、粉性土、粘性土、水以及水泥中的一种或多种的混合物。
4.如权利要求1所述的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构，其特征在于：
所述扁状钢管节包括Ⅰ型扁状钢管节、Ⅱ型扁状钢管节和Ⅲ型扁状钢管节；
所述Ⅰ型扁状钢管节的前端为尖端，所述Ⅰ型扁状钢管节的尾端设置有插接段；
所述Ⅱ型扁状钢管节插接于所述Ⅰ型扁状钢管节的后端，所述Ⅱ型扁状钢管节的前端设置有和所述插接段配合的缺口，插接时所述Ⅰ型扁状钢管节的插接段的管壁卡设于所述Ⅱ型扁状钢管节的缺口中；
所述Ⅲ型扁状钢管节插接于所述Ⅱ型扁状钢管节的后端，所述Ⅱ型扁状钢管节的尾端设置有和所述Ⅰ型扁状钢管节相同的插接段，所述Ⅲ型扁状钢管节的前端设置有和所述Ⅱ型扁状钢管节相同的缺口，插接时所述Ⅱ型扁状钢管节的插接段的管壁卡设于所述Ⅲ型扁状钢管节的缺口中。
5.如权利要求4所述的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构，其特征在于：
在相邻的两根扁状钢管组中，两根Ⅰ型扁状钢管节具有不同的长度，而Ⅱ型扁状钢管节均具有相同的长度，使得两根相邻的两根扁状钢管组中，一根扁状钢管组的扁状钢管节之间的接缝和另一根扁状钢管组的扁状钢管节之间的接缝相互错开。
6.如权利要求1所述的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构，其特征在于：所述管棚节的数目大于一；在相邻的两个管棚节中，一个管棚节的前端搭接于另一个管棚节的后端。
7.如权利要求1所述的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构，其特征在于：所述扁状钢管节的侧壁开设有多个注浆孔；所述扁状钢管节的侧壁包括顶板、底板以及侧板，所述顶板以及底板为向同一方向凸起的拱形板，所述顶板和所述底板的两侧各通过一块弧形侧板连接，所述顶板和所述底板的宽度大于所述弧形侧板的宽度；加强内肋一侧连接于所述顶板，其另一侧连接于所述底板。
8.如权利要求1所述的用于软弱地层隧道的压入式管棚支护结构，其特征在于：所述扁状钢管组以及所述锁扣组件均由镀铬不锈钢制成。
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2016
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