CN108915768B - 热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统，沿隧道内壁纵向间隔设置，隧道由预制钢筋混凝土管片拼装而成，固定传力支架组成构件主要包括钢筋混凝土仰拱、钢筋混凝土曲形柱、钢横梁、钢立柱及钢斜撑，钢筋混凝土曲形柱、钢立柱及钢斜撑分别固定于钢筋混凝土仰拱上，共同组成用以支撑供、回水管道的固定传力支架系统；由此，本发明解决了热力盾构隧道中热力管道的固定问题，形成一种相对较好的传力系统，释放热力管道在运营阶段产生的轴向和横向水平推拉力，并确保钢筋混凝土管片能够承受热力管道产生的荷载，而不发生破坏，不会因为产生较大的变形而出现管片接缝加大、错台、开裂、渗漏等情况。

Description

热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统

技术领域

本发明涉及隧道内管道架设及隧道的技术领域，尤其涉及一种热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统。

背景技术

随着我国经济迅速发展，城市化进程逐步加快，集中供热目前已成为城市供热的重要方式，在建和拟建的集中供热工程日渐增加。但是由于我国的城市地面空间大多较为宝贵，且地下空间也已经因各种用途逐渐被开发，且趋于接近饱和，修建热力隧道集中安置热力管线成为城市集中供热的首选方式。

为了便于其日后地下空间的开发，盾构法被越来越多的应用于热力隧道的开挖。与传统的浅埋暗挖法相比，盾构法具有施工速度快，劳动强度低，不影响地面交通与设施，同时施工作业深度较深不影响现有的地下管线等设施等优点，在目前的热力盾构隧道建设中，基本先由盾构机在地下掘进开挖，然后通过拼接与隧洞直径相适配的管片形成可以容纳热力供、回水管道的隧道，此时管片则是隧道的最外层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。由于隧道管片是永久衬砌结构，其承压性能直接关系到隧道的整体质量和安全。

为了使热力管道不会出现任何位移的情况，现有的热力盾构隧道内通常设有能够穿入热力管道的支架，通常情况下，固定支架固定端往往通过管片中预埋钢板带焊接固定，这种连接方式一方面需要特殊制作管片，即每环管片需预埋钢板带，制作加工繁琐复杂；另一方面固定支架与管片连接节点内力较大，可能会对管片混凝土结构及管片连接螺栓产生一定的破坏，降低热力隧道的正常使用性能。因此热力管道支架采用何种结构形式，与隧道管片连接选用何种方式，即能使支架能够承担热力管道的推力，限制热力管道所有方向的位移，又能同时尽可能不降低盾构热力隧道的使用性能，已经成为目前盾构隧道工程质量的技术难题之一。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统，其能有效克服现有技术的缺陷，结构简单，固定支撑有效，能够限制热力管道任何方向位移，又能同时不降低热力隧道的正常使用性能。

为解决上述问题，本发明公开了一种热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统，包含沿热力盾构隧道轴向通长设置的钢筋混凝土仰拱以及多个位于两侧的固定传力支架，其特征在于：

每个固定传力支架包含钢筋混凝土曲形柱、钢横梁、钢立柱、钢斜撑及热力管道固定支座，所述钢筋混凝土曲形柱为一弧形结构，其下端连接于钢筋混凝土仰拱，其外侧的弧形面与热力盾构隧道的环形管片的内表面曲率相同，所述钢横梁横向设置，其一端固定于钢筋混凝土曲形柱的内侧弧形面的上部，另一端固定于钢立柱的上端，所述钢立柱的下端固定于钢筋混凝土仰拱的上表面，所述钢立柱的上端两侧分别设有沿隧道轴向倾斜设置的钢斜撑，所述钢斜撑的下端固定于钢筋混凝土仰拱的上表面，所述钢横梁的上表面设有热力管道固定支座，且所述钢筋混凝土仰拱的上表面在钢横梁的下方设有热力管道固定支座。

其中：所述热力盾构隧道包含多个环形管片，各环形管片通过纵向管片螺栓相互连接固定，每环形管片包括沿隧道环向分布的封顶管片、邻接管片和标准管片，所述封顶管片、邻接管片和标准管片通过环向管片螺栓固定连接成环。

其中：各标准管片和邻接管片均设有环向管片螺栓手孔和多个纵向管片螺栓手孔，所述环向管片螺栓手孔设置于标准管片和邻接管片的端部，所述纵向管片螺栓手孔间隔设置于标准管片和邻接管片的内表面。

其中：所述钢筋混凝土仰拱与相接的环形管片的纵向管片螺栓手孔及环向管片螺栓手孔均设置有管片手孔抗剪墩，其与钢筋混凝土仰拱一次性完成浇筑。

其中：各管片手孔抗剪墩内还设有抗剪墩钢筋笼，所述抗剪墩钢筋笼包含横向设置及纵向设置的钢筋。

其中：所述钢筋混凝土曲形柱的外侧与环形管片之间设有一定变形空间，所述变形空间内设有苯板从而形成滑动面以确保通过钢筋混凝土曲形柱将管道产生的内力传递给下端的钢筋混凝土仰拱。

其中：所述钢筋混凝土曲形柱顶部设置预埋钢板，所述钢横梁通过焊接或栓接与预埋钢板连接固定。

其中：所述钢筋混凝土仰拱的顶部设置预埋螺栓和预埋钢板，所述钢立柱通过预埋螺栓与钢筋混凝土仰拱连接固定，钢横梁和钢斜撑通过焊接或栓接与钢立柱顶部连接固定。

其中：所述钢横梁、钢立柱及钢斜撑采用型钢加工制作。

通过上述结构可知，本发明的热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统具有如下效果：

1、解决了热力盾构隧道中热力管道的固定问题，形成一种相对较好的传力系统，释放热力管道在运营阶段产生的轴向和横向推拉力，并确保钢筋混凝土管片能够承受热力管道产生的荷载，而不发生破坏，不会因为产生较大的变形，而出现管片接缝加大、错台、开裂、渗漏等情况。

2、传统的热力盾构隧道热力管道固定传力支架固定端往往通过管片中预埋钢板带焊接固定，在热力管道产生的内力作用下，这种连接方式使管片承受的内力局部增大，导致管片厚度及配筋增加，而本发明提出的热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统仅通过钢筋混凝土仰拱均匀将热力管道产生的内力传递给管片，这种传力方式不会使管片局部内力增大，因此不需要增加管片厚度及配筋，并且不需要管片中预埋钢板带，降低工程造价。

3、热力管道固定传力支架，采用现浇钢筋混凝土结构与装配式构件现场拼装连接施工方式，且各构件之间采用焊接或栓接的连接方式，确保施工质量及拼装精度，提高施工效率，降低工程成本，节约施工工期，方便后期运营维护。

本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本发明的热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统的结构示意图。

图2显示了本发明的热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统的横断面结构示意图。

图3显示了本发明的固定传力支架的纵断面结构示意图。

图4显示了本发明的钢筋混凝土预埋钢板示意图。

图5显示了本发明的管片手孔抗剪墩剖面示意图。

图6显示了本发明的管片手孔抗剪墩平面示意图。

附图标记：

1为环形管片；2为环向管片螺栓；3为纵向管片螺栓；4为标准管片；5为邻接管片；6为封顶管片；7为纵向管片螺栓手孔；8为环向管片螺栓手孔；9为固定传力支架；10为钢筋混凝土曲形柱；11为支架钢横梁；12为支架钢立柱；13为支架钢斜撑；14为钢筋混凝土仰拱；15为预埋钢板；16为钢立柱螺栓锚固钢板；17为预埋钢板锚筋；18为钢筋混凝土；19为相邻环形管片1；20为相邻环形管片2；21为管片手孔抗剪墩；22为管片手孔抗剪墩钢筋笼；23为热力供回水管道；24为热力管道固定支座。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

热力盾构隧道建设中，基本先由盾构机在地下掘进开挖，然后通过拼接与隧洞直径相适配的环形管片形成可以容纳热力供、回水管道仅示意的隧道，此时环形管片则是隧道的最外层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。而环形管片的永久衬砌结构，直接关系到隧道的整体质量和安全，影响热力盾构隧道的防水性能及耐久性能。

参见图1和2，显示了本发明的热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统。

所述热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统布置于热力盾构隧道内部，其包含多个沿着热力盾构隧道纵向间隔分布的固定传力支架，整个系统可由钢筋混凝土仰拱14、钢筋混凝土曲形柱10、管片手孔抗剪墩21、钢横梁11、钢立柱12、钢斜撑13及热力管道固定支座24组成，所述热力供回水管道23沿着热力盾构隧道设置且固定于各固定传力支架上。

所述热力盾构隧道包含钢筋混凝土管片结构层，所述钢筋混凝土管片结构层包括沿隧道轴向依次分布的若干组钢筋混凝土管片，各钢筋混凝土管片是热力盾构隧道的最外层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用，每钢筋混凝土管片包含多个环形管片，各环形管片通过纵向管片螺栓3相互连接固定，加强了整体的承压性能，形成一条容纳热力管道的隧道。每环形管片可包括沿隧道环向分布的一个封顶管片6、两个邻接管片5和五个标准管片4，参见图2所示，所述五个标准管片4相互连接以形成环形管片的底部和两侧中部，所述两个邻接管片5分别位于五个标准管片4的两侧上部，所述封顶管片6设置于两个邻接管片5之间以形成最终的整体环形，各个管片方便提前预制好，在施工时直接进行拼接，提高施工效率。所述封顶管片6、两个邻接管片5和五个标准管片4通过环向管片螺栓2固定连接成环，相邻环形管片中的环向拼接管片形成错缝结构。进一步的，每个环形管片环宽1.6米，拼装顺序一般从下部的5块标准管片4开始，依次左右两侧交替安装标准管片4，然后左右两端分别拼装一块邻接管片5，最后安装封顶管片6，当然，本领域技术人员可知的是，上述各管片的数量和位置可根据需要进行调整，该实施例仅显示了最优选的情况。

其中，所述标准管片4的宽度和邻接管片5的宽度大致相同，所述封顶管片6的宽度大致为标准管片的1/3，且各标准管片4和邻接管片5均设有环向管片螺栓手孔8和多个纵向管片螺栓手孔7，所述环向管片螺栓手孔8设置于标准管片4和邻接管片5的端部，所述纵向管片螺栓手孔7间隔设置于标准管片4和邻接管片5的内表面，所述封顶管片6的内表面也可设有纵向管片螺栓手孔7，优选的是，最底部的标准管片4的两端均设有连接两侧标准管片4的环向管片螺栓手孔8，其余四片标准管片以及两邻接管片5的上端设有连接的环向管片螺栓手孔8，所述环向管片螺栓手孔8供环向管片螺栓2置入并进行两管片之间的固定，所述标准管片4和邻接管片5的内表面间隔设有三个纵向管片螺栓手孔7，以供纵向管片螺栓3置入并将邻接的环形管片3进行紧固，这些紧固组件保证了环形管片本身的强度和结构稳定性，也保证了整个隧道的抗压性能。

进一步的，所述热力管道固定传力支架系统包含沿热力盾构隧道轴向通长设置的钢筋混凝土仰拱14以及多个位于两侧的固定传力支架，根据管道要求确定每固定传力支架的布置间距，沿隧道纵向间隔布置，隧道左右两侧的支架可沿隧道纵向交错布置。每个固定传力支架可包含钢筋混凝土曲形柱10、钢横梁11、钢立柱12、钢斜撑13及热力管道固定支座24，所述钢筋混凝土曲形柱10为一弧形结构，其下端可连接于钢筋混凝土仰拱14的上表面的侧边，其外侧的弧形面与热力盾构隧道的环形管片的内表面曲率相同，所述钢横梁11横向设置，其一端固定于钢筋混凝土曲形柱10的内侧弧形面的上部，另一端固定于钢立柱12的上端，所述钢立柱12的下端固定于钢筋混凝土仰拱14的上表面，所述钢立柱12的上端两侧分别设有沿隧道轴向倾斜设置的钢斜撑13，所述钢斜撑13的下端固定于钢筋混凝土仰拱14的上表面，所述钢横梁11的上表面设有热力管道固定支座24，且所述钢筋混凝土仰拱14的上表面在钢横梁11的下方设有热力管道固定支座24。

进一步的，钢立柱12及钢斜撑13分别固定于钢筋混凝土仰拱14上，从而提供有力的支撑。钢筋混凝土仰拱14为现浇钢筋混凝土结构，所述钢筋混凝土仰拱14与相接的环形管片的纵向管片螺栓手孔7及环向管片螺栓手孔8均设置有管片手孔抗剪墩21，参见图5所示，所述管片手孔抗剪墩21为伸入纵向管片螺栓手孔7及环向管片螺栓手孔8的弧形拱起结构，其优选与钢筋混凝土仰拱14一次性完成浇筑，且各管片手孔抗剪墩21内还设有抗剪墩钢筋笼22，参见图6所示，所述抗剪墩钢筋笼22可包含横向设置及纵向设置的钢筋，在图中实施例中，所述横向设置的钢筋包含两条U型钢筋，所述横向设置的钢筋包含两条U型钢筋，从而有效提高整个仰拱的抗剪承载能力。

进一步的，所述钢筋混凝土曲形柱10的外侧与环形管片之间设有一定变形空间，所述变形空间内设有苯板，从而形成滑动面，确保钢筋混凝土曲形柱10产生变形后不与环形管片的结构相接触，从而能在各种情形下保证通过钢筋混凝土曲形柱10将管道产生的内力传递给下端的钢筋混凝土仰拱14，优选的是，所述钢筋混凝土曲形柱10与钢筋混凝土仰拱14一次性完成浇筑，沿隧道纵向通长布置的钢筋混凝土仰拱14采用模板台车的现场浇筑方式，提高施工效率。

进一步的，参见图4所示，所述钢筋混凝土曲形柱10顶部设置预埋钢板15，所述钢横梁11通过焊接或栓接与预埋钢板15连接固定，其中，所述预埋钢板15通过多根预埋钢板锚筋17固定至钢筋混凝土曲形柱10的钢筋混凝土18内，从而更好的进行固定。

进一步的，参见图3所示，所述钢筋混凝土仰拱14的顶部设置预埋螺栓16和预埋钢板15，所述钢立柱12通过预埋螺栓16与钢筋混凝土仰拱14连接固定，钢斜撑13通过预埋钢板15与钢筋混凝土仰拱14连接固定，所述预埋钢板15通过多根预埋钢板锚筋17固定至钢筋混凝土仰拱14的钢筋混凝土18内，所述钢横梁11、钢斜撑13通过焊接或栓接与钢立柱12顶部连接固定。如此组成了盾构热力管道固定传力支架系统，热力供水管道仅示意和热力回水管道仅示意穿行在支架结构中。固定传力支架系统不仅有效地限制了热力管道任何方向的位移，而且仅通过钢筋混凝土仰拱14将热力管道产生的内力均匀的传递给管片，防止管片局部内力过大，发生破坏。

进一步的，所述钢横梁11、钢立柱12及钢斜撑13采用型钢加工制作，优选的选用H型钢，且环向管片螺栓优选的采用斜螺栓。

由此可见，本发明的热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统具有如下优点：

1、采用现浇钢筋混凝土结构钢筋混凝土曲形柱和钢筋混凝土仰拱与装配式构件钢横梁、钢立柱、钢斜撑现场拼装连接施工方式，且各构件之间采用焊接或栓接的连接方式，确保施工质量及拼装精度，提高施工效率，方便后期运营维护。

2、热力管道固定传力支架系统仅通过钢筋混凝土仰拱均匀将热力管道产生的内力传递给管片，确保管片不产生较大变形而出现管片接缝加大、错台、开裂、渗漏等情况。

3、钢筋混凝土仰拱为现浇钢筋混凝土结构，仰拱与每环管片相接处纵向管片螺栓手孔及环向管片螺栓手孔均设置管片手孔抗剪墩，其与仰拱一次性完成浇筑，且管片手孔抗剪墩内有抗剪墩钢筋笼，提高仰拱的抗剪承载能力。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (8)

1.一种热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统，包含沿热力盾构隧道轴向通长设置的钢筋混凝土仰拱以及多个位于两侧的固定传力支架，其特征在于：

每个固定传力支架包含钢筋混凝土曲形柱、钢横梁、钢立柱、钢斜撑及热力管道固定支座，所述钢筋混凝土曲形柱为一弧形结构，其下端连接于钢筋混凝土仰拱，其外侧的弧形面与热力盾构隧道的环形管片的内表面曲率相同，所述钢横梁横向设置，其一端固定于钢筋混凝土曲形柱的内侧弧形面的上部，另一端固定于钢立柱的上端，所述钢立柱的下端固定于钢筋混凝土仰拱的上表面，所述钢立柱的上端两侧分别设有沿隧道轴向倾斜设置的钢斜撑，所述钢斜撑的下端固定于钢筋混凝土仰拱的上表面，所述钢横梁的上表面设有热力管道固定支座，且所述钢筋混凝土仰拱的上表面在钢横梁的下方设有热力管道固定支座；

所述热力盾构隧道包含多个环形管片，各环形管片通过纵向管片螺栓相互连接固定；

所述钢筋混凝土曲形柱的外侧与环形管片之间设有一定变形空间，所述变形空间内设有苯板从而形成滑动面以确保通过钢筋混凝土曲形柱将管道产生的内力传递给下端的钢筋混凝土仰拱。

2.如权利要求1所述的热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统，其特征在于：每环形管片包括沿隧道环向分布的封顶管片、邻接管片和标准管片，所述封顶管片、邻接管片和标准管片通过环向管片螺栓固定连接成环。

3.如权利要求2所述的热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统，其特征在于：各标准管片和邻接管片均设有环向管片螺栓手孔和多个纵向管片螺栓手孔，所述环向管片螺栓手孔设置于标准管片和邻接管片的端部，所述纵向管片螺栓手孔间隔设置于标准管片和邻接管片的内表面。

4.如权利要求3所述的热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统，其特征在于：所述钢筋混凝土仰拱与相接的环形管片的纵向管片螺栓手孔及环向管片螺栓手孔均设置有管片手孔抗剪墩，其与钢筋混凝土仰拱一次性完成浇筑。

5.如权利要求4所述的热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统，其特征在于：各管片手孔抗剪墩内还设有抗剪墩钢筋笼，所述抗剪墩钢筋笼包含横向设置及纵向设置的钢筋。

6.如权利要求1所述的热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统，其特征在于：所述钢筋混凝土曲形柱顶部设置预埋钢板，所述钢横梁通过焊接或栓接与预埋钢板连接固定。

7.如权利要求1所述的热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统，其特征在于：所述钢筋混凝土仰拱的顶部设置预埋螺栓和预埋钢板，所述钢立柱通过预埋螺栓与钢筋混凝土仰拱连接固定，钢横梁和钢斜撑通过焊接或栓接与钢立柱顶部连接固定。

8.如权利要求1所述的热力盾构隧道内热力管道固定传力支架系统，其特征在于：所述钢横梁、钢立柱及钢斜撑采用型钢加工制作。