CN108397211A - 一种可在地铁隧道内部拆除的管片及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可在地铁隧道内部拆除的管片及施工方法，它解决了盾构管片拆除困难且无法重复利用的问题，其通过封顶块和环形管片的设置，可以在隧道内部拆除管片，无需破碎，可以重复利用，其技术方案为：包括邻接围绕成弧形结构的多个标准块，弧形结构两端均紧贴一邻接块，邻接块之间设置封顶组件，标准块、邻接块和封顶组件构成圆筒形结构；所述封顶组件包括设置于邻接块之间的封顶块和弧形管片，所述封顶块和弧形管片轴向拼接共同封堵邻接块之间的间隙，所述弧形管片两侧均带有翼板，所述邻接块与弧形管片连接处设置楔块，翼板和楔块紧贴设置。

Description

一种可在地铁隧道内部拆除的管片及施工方法

技术领域

本发明涉及盾构管片技术领域，特别是涉及一种可在地铁隧道内部拆除的管片及施工方法。

背景技术

目前，各城市都在大力建设地铁，盾构机械化程度较高，掘进后及时拼装管片，并利用管片提供千斤顶反力推动盾构机前行，对管片拼装质量的要求较高。目前采用的都是混凝土管片，一整环管片由6块管片按照一定顺序拼装成圆形用于支护隧道，封顶块也称为K块，是一边宽一边窄的楔形结构，拼装管片时最后水平推入封顶块，使整环管片闭合挤紧，管片之间的连接是在隧道内通过高强度螺栓相互固定。

城市地铁的区间多采用盾构法施工，但当局部地层较硬时，可采用矿山法与盾构法配合使用，则盾构机需空推过矿山隧道，同时在矿山隧道内拼装管片以提供反力，一般矿山隧道的断面与盾构管片大小相当，盾构施工完成后，拼装的管片需要拆除，如果仅从区间的两端开始拆除管片，则效率慢、工期长。若从区间内任意位置拆除管片，由于管片外部与隧道之间没有作业空间，故拆除时需在内部进行管片拆卸，然后逐一运走吊出。而管片内径比外径小，正常情况下，组成一环管片的接触面都是垂直半径的，会随着周圈外侧压力而越箍越紧，是无法从内侧抠出来的。因此，施工过程中常将混凝土管片进行爆破或者重锤破碎，对整环管片或者旁边的管片都有不可修复的破坏，直接废弃造成巨大浪费。

综上所述，现有技术中对于盾构管片拆除困难且无法重复利用的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种可在地铁隧道内部拆除的管片，其通过封顶块和环形管片的设置，可以在隧道内部拆除管片，无需破碎，可以重复利用；

进一步的，本发明采用下述技术方案：

一种可在地铁隧道内部拆除的管片，包括邻接围绕成弧形结构的多个标准块，弧形结构两端均紧贴一邻接块，邻接块之间设置封顶组件，标准块、邻接块和封顶组件构成圆筒形结构；

所述封顶组件包括设置于邻接块之间的封顶块和弧形管片，所述封顶块和弧形管片轴向拼接共同封堵邻接块之间的间隙，所述弧形管片两侧均带有翼板，所述邻接块与弧形管片连接处设置楔块，翼板和楔块紧贴设置。

进一步的，所述翼板端面竖直设置，所述楔块端面也竖直设置，邻接块未设置楔块处端面倾斜设置。

进一步的，所述弧形管片中部径向设置多个预留孔洞。

进一步的，所述弧形管片端部径向设置多个连接孔洞供穿设连接件与邻接块、封顶块连接。

进一步的，所述弧形管片中部轴向设置连接孔洞供穿设连接件与相邻弧形管片连接。

进一步的，所述翼板侧部设置连接孔洞供穿设连接件与邻接块连接。

进一步的，所述封顶块、弧形管片的轴向断面呈梯形，所述封顶块的径向断面呈扇环形；所述弧形管片径向断面的上下面呈弧面，两侧面呈平面。

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种可在地铁隧道内部拆除的管片的施工方法，包括以下步骤：

盾构机掘进，拼装标准块形成弧形结构，在弧形结构两端拼装邻接块；

水平由邻接块的间隙塞入封顶块，将封顶块和邻接块固定连接；

在邻接块间隙封顶块轴向侧部由下至上塞入弧形管片并固定；

随盾构机掘进重复以上步骤拼接下一环管片直至拼装完成。

进一步的，管片拆卸时，进行以下步骤：

拆除连接件，将弧形管片竖直取出，然后利用千斤顶将封顶块平移至弧形管片安装位置处，竖直回收千斤顶将封顶块竖直取下；再利用千斤顶依次将连接块和标准块取下；重复以上步骤，直至拆卸完成。

进一步的，若弧形管片无法直接取出时，将绳子穿入弧形管片中部径向的预留孔洞内，利用绳子将弧形管片拉出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明以弧形钢管片代替混凝土封顶块的一部分，可以从隧道内部取出，取出的空间正好可以使剩余封顶块平移至该处后取出，对常规混凝土管片没有影响，确保其结构受力体系不发生变化，且混凝土管片拼装与常规无异，仅弧形钢管片可由人工安装，无需特殊机械。

本发明可在长距离管片隧道内安装多个弧形钢管片，形成多个管片拆除的作业面，节约了管片拆除的整体时间，提高了效率，节省了工期。且整个过程无需破碎管片，重复利用率100％。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为整环管片拼装示意图；

图2为常规封顶块的立面示意图；

图3为常规封顶块的平面示意图；

图4为常规封顶块的A向视图；

图5为常规邻接块的立面示意图；

图6为常规邻接块的平面示意图；

图7为本发明封顶块的示意图；

图8为弧形管片的立面示意图；

图9为弧形管片的平面示意图；

图10为弧形管片的侧面示意图；

图11为本发明邻接块的立体示意图；

图12为本发明邻接块的立面示意图；

图13为本发明邻接块的平面示意图；

图14为本发明弧形管片、封顶块及邻接块拼装后的立面示意图；

图15为弧形管片竖直取出示意图(平面)；

图16为封顶块平移示意图(立面)；

图17为封顶块竖直取出示意图(平面)；

图中，1是常规封顶块，2是常规邻接块，3是标准块，4是封顶块，4-1是固定块，5是弧形管片，5-1是连接孔洞，5-2是连接孔洞，5-3是预留孔洞，5-4是在连接孔洞，5-5是翼板，5-6是在连接孔洞，6是邻接块，6-1楔块。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在盾构管片拆除困难且无法重复利用的问题，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种可在地铁隧道内部拆除的管片及施工方法，尤其适用于盾构空推过站或穿越矿山法隧道时，隧道外没有作业空间，需在隧道内部拆除管片。在充分利用通用型常规管片形式下，利用局部的钢管片代替混凝土管片的一部分，确保拆除后整环管片均可重复利用。

本申请的管片是对现有隧道管片所做的改进，以解决其拆除困难的问题，现有隧道管片如图1-6所示，其由三块标准块3、常规邻接块2、常规封顶块1组成。

本申请的一种典型的实施方式中，如图7-17所示，提供了一种可在地铁隧道内部拆除的管片，包括邻接围绕成弧形结构的多个标准块3，弧形结构两端均紧贴一邻接块6，邻接块6之间设置封顶组件，标准块3、邻接块6和封顶组件构成圆筒形结构；

封顶组件包括设置于邻接块6之间的封顶块4和弧形管片5，封顶块4和弧形管片5轴向拼接共同封堵邻接块6之间的间隙，弧形管片5两侧均带有翼板5-5，邻接块6与弧形管片5连接处设置楔块6-1，翼板5-5和楔块6-1紧贴设置。

翼板5-5端面竖直设置，楔块6-1端面也竖直设置，邻接块6未设置楔块6-1处端面倾斜设置。这样在管片拆除时，由于弧形管片的翼板和邻接块的楔块端面均竖直，可以先竖直取出弧形管片，剩余封顶块滑移到弧形管片处再下落取出，并依次拆除邻接块和标准块，拆除简单方便。

弧形管片5可以采用钢管片。

弧形管片5中部径向设置多个预留孔洞5-3。预留孔洞5-3预留设置于弧形管片在内侧钢板的靠近中间位置。预留孔洞5-3之间连通，且在制作时可以只在多个预留孔洞之间形成连通通道，其他设置成实体，这样在弧形管片拆除遇到困难时，可以穿入绳子，绳子由一预留孔洞进入，由另一预留孔洞穿出，进而将弧形管片拉出即可。

弧形管片5端部径向设置多个连接孔洞5-1、连接孔洞5-2供穿设连接件与邻接块6、封顶块4连接。连接孔洞5-1预留设置于弧形管片在内侧钢板的侧翼边缘；连接孔洞5-2预留设置在弧形管片在内侧钢板的宽窄端边缘。

弧形管片5中部轴向设置连接孔洞5-4供穿设连接件与相邻弧形管片5连接。连接孔洞5-4预留设置于弧形管片的宽窄端侧面。

翼板5-5侧部设置连接孔洞5-6供穿设连接件与邻接块6连接。

封顶块4、弧形管片5的轴向断面呈梯形，封顶块4的径向断面呈扇环形；弧形管片5径向断面的上下面呈弧面，两侧面呈平面。

本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种可在地铁隧道内部拆除的管片的施工方法，包括以下步骤：

盾构机掘进，拼装标准块形成弧形结构，在弧形结构两端拼装邻接块；

水平由邻接块的间隙塞入封顶块，将封顶块和邻接块固定连接；

在邻接块间隙封顶块轴向侧部由下至上塞入弧形管片并固定；

随盾构机掘进重复以上步骤拼接下一环管片直至拼装完成。

进一步的，管片拆卸时，进行以下步骤：

拆除连接件，将弧形管片竖直取出，然后利用千斤顶将封顶块平移至弧形管片安装位置处，竖直回收千斤顶将封顶块竖直取下；再利用千斤顶依次将连接块和标准块取下；重复以上步骤，直至拆卸完成。

进一步的，若弧形管片无法直接取出时，将绳子穿入弧形管片中部径向的预留孔洞内，利用绳子将弧形管片拉出。具体操作为：绳子从弧形管片5中部的一个预留孔洞5-3穿过后，从另一个预留孔洞5-3穿出，进而拉动绳子将弧形管片拽出。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。

以常规管片为例。一整环管片由6块管片(其中三块标准块，两块邻接块，一块封顶块)拼装而成，管片宽度1200mm，厚度300mm，外径6400mm，内径5800mm。

本申请管片的施工步骤过程为：

第一步，管片的生产。1.封顶块的生产：在浇筑封顶块的楔形模具里，在较宽的一端封堵，只浇筑750mm宽的混凝土封顶块。2.弧形管片的生产：采用厚钢板拼接而成，两侧翼板竖直，内外侧弧形管片与整环管片的内外径相同，其弧长与封顶块的最长弧长相同，弧形管片的宽度为450mm，与750mm宽的封顶块拼在一起后和1200mm宽的管片一致，确保弧形管片与混凝土管片无缝拼装。然后在弧形管片内侧的钢板上靠中间位置设置预留孔洞，方便绳子穿入，同时在每一侧边预留一个洞，提供与周边管片用螺栓固定的操作空间。3.邻接块的生产：在浇筑邻接块的模具里，在与封顶块封堵处对应的位置处放入一楔块(长450mm)，其中一面紧贴混凝土邻接块，确保邻接块在拼装时该450mm长的接触面竖直向下，与弧形管片的翼板相匹配，其余位置与常规管片形状相同。

第二步，管片的拼装。盾构机掘进后，按照封顶块位于正上方的常规情况，以正常方式(先抓起再旋转至指定位置)拼装三块标准块和两块邻接块，在拼装邻接块的时候注意开口大的一侧朝向未拼装的那一侧，确保接下来可以将封顶块水平塞入；然后塞入750mm宽的封顶块与邻接块固定，最后再由下向上塞入弧形管片，并由弯螺栓与混凝土管片固定在一起。盾构机继续掘进后循环拼接下一环管片。

第三步，本环管片的拆除。当整段区间贯通后，盾构机吊装出来，开始进行管片拆除。与安装顺序相反，首先卸除螺栓，将弧形管片竖直抠出，若由于弧形管片挤紧不易取出时，可将绳子穿入内侧弧形管片预留孔洞内，用绳子将弧形管片拽出。由于弧形管片重量远不如混凝土管片，此步骤可由两个工人配合完成，无需大型机械。然后利用千斤顶将750mm封顶块平移到邻接块宽口处(原弧形钢管片处)，竖直回收千斤顶，封顶块竖直向下脱离邻接块，取出后运走。最后拆除邻接块和标准块，由于封顶块位置空出，利用千斤顶依次将两个邻接块先沿管片半径向封顶块位置旋转一段距离后脱离标准块，收回千斤顶将邻接块取出，同样方法拆除标准块。

第四步，相邻环管片的拆除。利用邻边已拆除管片的空间，拆除顺序与安装顺序相反，首先水平抽出封顶块取下来运走，邻接块及标准块的拆除与第三步相同。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可在地铁隧道内部拆除的管片，其特征是，包括邻接围绕成弧形结构的多个标准块，弧形结构两端均紧贴一邻接块，邻接块之间设置封顶组件，标准块、邻接块和封顶组件构成圆筒形结构；

所述封顶组件包括设置于邻接块之间的封顶块和弧形管片，所述封顶块和弧形管片轴向拼接共同封堵邻接块之间的间隙，所述弧形管片两侧均带有翼板，所述邻接块与弧形管片连接处设置楔块，翼板和楔块紧贴设置。

2.如权利要求1所述的管片，其特征是，所述翼板端面竖直设置，所述楔块端面也竖直设置，邻接块未设置楔块处端面倾斜设置。

3.如权利要求1所述的管片，其特征是，所述弧形管片中部径向设置多个预留孔洞。

4.如权利要求1所述的管片，其特征是，所述弧形管片端部径向设置多个连接孔洞供穿设连接件与邻接块、封顶块连接。

5.如权利要求1所述的管片，其特征是，所述弧形管片中部轴向设置连接孔洞供穿设连接件与相邻弧形管片连接。

6.如权利要求1所述的管片，其特征是，所述翼板侧部设置连接孔洞供穿设连接件与邻接块连接。

7.如权利要求1所述的管片，其特征是，所述封顶块、弧形管片的轴向断面呈梯形，所述封顶块的径向断面呈扇环形；所述弧形管片径向断面的上下面呈弧面，两侧面呈平面。

8.如权利要求1-7任一项所述的管片的施工方法，其特征是，包括以下步骤：

盾构机掘进，拼装标准块形成弧形结构，在弧形结构两端拼装邻接块；

水平由邻接块的间隙塞入封顶块，将封顶块和邻接块固定连接；

在邻接块间隙封顶块轴向侧部由下至上塞入弧形管片并固定；

随盾构机掘进重复以上步骤拼接下一环管片直至拼装完成。

9.如权利要求8所述的施工方法，其特征是，管片拆卸时，进行以下步骤：

拆除连接件，将弧形管片竖直取出，然后利用千斤顶将封顶块平移至弧形管片安装位置处，竖直回收千斤顶将封顶块竖直取下；再利用千斤顶依次将连接块和标准块取下；重复以上步骤，直至拆卸完成。

10.如权利要求9所述的施工方法，其特征是，若弧形管片无法直接取出时，将绳子穿入弧形管片中部径向的预留孔洞内，利用绳子将弧形管片拉出。