CN110410091A - 一种可铺设地下管线的新型管幕结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可铺设地下管线的新型管幕结构，其包括多个套管和多个连接钢管，每个套管包括外钢管、内钢管、加劲肋、第一上翼缘板、第二上翼缘板、第一下翼缘板和第二下翼缘板，内钢管内套设与外钢管中，内钢管与外钢管通过多个加劲肋固定连接，在外钢管的外侧沿纵轴的一侧平行设有第一上翼缘板和第一下翼缘板，另一侧平行设有第二上翼缘板和第二下翼缘板，两个相邻套管通过一个套管第一上翼缘板与相邻套管上的第二上翼缘板搭接，一个套管的第一下翼缘板与相邻套管上的第二下翼缘板搭接，两个相邻套管之间通过连接钢管连通两内钢管。本发明的结构有效减轻管幕结构的自重，节省材料，同时为地下管线的铺设预留空间，相比传统管幕结构横纵向刚度有大幅度提高。

Description

一种可铺设地下管线的新型管幕结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种可铺设地下管线的新型管幕结构及其施工方法，属于地铁与隧道工程技术领域。
背景技术
伴随着目前经济水平的飞速提升与城市化进程的逐步推进，地表可利用空间日趋紧张，因此，大力推进地下工程的开发能有效缓解城市运营的压力。在地下空间诸多的开发手段中，城市地铁扮演着举足轻重的地位。
城市地铁隧道建设的方法主要有明挖法，盾构法，矿山法和浅埋暗挖法，而管幕工法属于浅埋暗挖法中的一种施工方法，由于其安全性高，对地表环境与地层扰动影响小，施工速度快，因而逐渐成为城市地铁修建的主要工法。在传统的管幕工法中，钢管采用注有止水剂的锁扣相连接，并在管内填充混凝土，形成一个类似封闭止水帷幕的结构，管幕形状多样可设计成圆形，半圆形，门形，口字形等。但是传统管幕结构采用锁扣连接，管间连接相对薄弱，结构整体抗弯刚度小，此外，在城市地下超浅埋管幕工法施工时，钢管及管间完全注入混凝土，会增加管幕结构自重，且阻碍城市地下管线布置。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种可铺设地下管线的新型管幕结构，其基本构造为采用加劲肋连接的中空夹层双钢管混凝土结构，有效减轻了管幕自重，提高了材料利用率。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种可铺设地下管线的新型管幕结构，其包括多个套管和多个连接钢管，每个套管包括外钢管、内钢管、加劲肋、第一上翼缘板、第二上翼缘板、第一下翼缘板和第二下翼缘板，内钢管内套设与外钢管中，内钢管与外钢管通过多个加劲肋固定连接，在外钢管的外侧沿纵轴的一侧平行设有第一上翼缘板和第一下翼缘板，另一侧平行设有第二上翼缘板和第二下翼缘板，两个相邻套管通过一个套管第一上翼缘板与相邻套管上的第二上翼缘板搭接，一个套管的第一下翼缘板与相邻套管上的第二下翼缘板搭接，两个相邻套管之间通过连接钢管连通两内钢管。
在一个优选的实施方案中，所述外钢管与内钢管之间灌注有混凝土，所述相邻外钢管与所有翼缘板之间灌注有混凝土。
在一个优选的实施方案中，所述加劲肋均匀分布在内钢管与外钢管之间。
在一个优选的实施方案中，所述加劲肋设有至少三个。
在一个优选的实施方案中，所述外钢管直径为1200mm，内钢管直径为900mm，壁厚均为20mm。
在一个优选的实施方案中，所述加劲肋焊接在内钢管与外钢管上，所述加劲肋与水平夹角为45度。
在一个优选的实施方案中，所述第一上翼缘板、第一下翼缘板、第二上翼缘板和第二下翼缘板的厚度均为20mm，宽度均为110mm。
如上所述新型管幕结构的施工方法，其包括如下步骤：
S1、施工前从地面开挖两个工作井，分别作为始发井和接收井；
S2、施工做工作井的围护结构，接着进行工作井基坑开挖，并及时加设内支撑；开挖完成后，及时施做工作井底板及主体结构，同时在洞口环梁上安设顶管止水预埋件；
S3、所述套管采用顶管机顶进施工，逐一顶进套管，每个工作井内采用2台顶管机进行套管A、B错位顶进施工；
S4、管幕顶进施工采用始发、顶进和接收进行；
S5、所有套管顶进完成形成管排后，相邻套管的邻接内钢管、外钢管的进行切割，切割出用于连接连接钢管的预留连接孔，在外钢管上切割出方形切割孔，用于掏空管间土；
S6、进行混凝土浇筑，先对外钢管的管间进行混凝土浇筑，然后对内钢管与外钢管间进行混凝土浇筑；依次循环；最终形成永久的主体结构。
在一个优选的实施方案中，在步骤S4中，所述始发时应保证线路的轨道与内钢管管口设计轴线均处于同一轴线上，始发完成后，依靠推进油缸将机头及管节在地层中沿设计轴线推进，利用渣土车将切削下来的土体运至工作井外，同时采用触变泥浆进行钢管顶进期间的减阻，最后进行接收顶管机。
在一个优选的实施方案中，在步骤S5中，所示预留连接孔每隔2m进行设置，所述方形切割孔与预留连接孔交错设置。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
本发明提供一种可铺设地下管线的新型管幕结构，结构新颖独特，有效解决传统管幕工法在复杂城市工况下的安全问题，如地下结构上覆超高层大型建筑等，且本发明首次提出采用中空夹层钢管混凝土，有效减轻管幕结构的自重，节省材料，同时为地下管线的铺设预留空间。钢管中空夹层采用加劲肋连接，并填充混凝土，外层钢管之间通过连接钢管和翼缘板连接，相比传统管幕结构横纵向刚度有大幅度提高。
附图说明
图1为本发明一优选新型管幕结构的横向剖面图；
图2为套管A的结构示意图；
图3为套管B的结构示意图；
图4为切割处的结构示意图；
图5为新型管幕结构的整体结构示意图。
【附图标记说明】
1：外钢管；
2：内钢管；
3：加劲肋；
4：连接钢管；
5：第一上翼缘板；
6：第二上翼缘板；
7：第一下翼缘板；
8：第二下翼缘板；
9：混凝土；
10：套管A；
11：套管B；
12：预留连接孔；
13：切割孔。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
实施例1
本发明提出了一种可铺设地下管线的新型管幕结构，如图1所示，其包括多个套管、连接钢管，每个套管包括外钢管1、内钢管2和加劲肋3、第一上翼缘板、第二上翼缘板、第一下翼缘板和第二下翼缘板，内钢管2内套设与外钢管1中，内钢管2与外钢管1通过4个加劲肋3固定连接，4个加劲肋3可均匀分布在内外钢管之间，在外钢管的外侧沿纵轴的一侧平行设有第一上翼缘板5、第一下翼缘板7，另一侧平行设有第二上翼缘板和第二下翼缘板，两个套管之间通过连接钢管将两个套管的内钢管连通，套管A10与套管B 11之间通过连接钢管4，将两个内管连通，可在内管与连接钢管之间布线，如图2为套管A 10的示意图，如图3为套管B 11的示意图，套管B 11的第二上翼缘板6搭接在套管A 10的第一上翼缘板5上，套管A10的第一下翼缘板7搭结在套管B 11的第二下翼缘板8上，多个套管之间通过第一上翼缘板与第二上翼缘板，及第一下翼缘板与第二下翼缘板连接，内外钢管之间灌注有混凝土9。
本发明的基本构造为采用加劲肋连接的中空夹层双钢管混凝土结构，有效减轻了管幕自重，提高了材料利用率。内、外钢管用4根加劲肋连接，加劲肋的作用是固定内钢管位置，且增大结构的纵向抗弯刚度。管幕横向采用连接钢管连接，提高结构整体抗弯刚度的同时，便于地下管线的布置。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上，其中，外钢管直径为1200mm，内钢管直径为900mm，壁厚均为20mm，内外钢管之间通过4个加劲肋焊接在一起，加劲肋与水平夹角为45度。连接钢管的直径为200mm，壁厚为20mm。每个套管的第一上翼缘板，第一下翼缘板，第二上翼缘板，第二下翼缘板的厚度为20mm，宽度为110mm。混凝土采用自密实混凝土，强度为C40。混凝土浇筑在内外钢管之间，及外钢管外侧壁与各个翼缘板之间。
本发明提供的管幕结构具体施工方法如下：
1、管幕施工前，从地面开挖两个工作井，分别作为始发井和接收井。
2、首先施工做工作井的围护结构，接着进行工作井基坑开挖，并及时加设内支撑；开挖完成后，及时施做工作井底板及主体结构，同时在洞口环梁上安设顶管止水预埋件。
3、外管直径为1200mm，内管直径为900mm，内外钢管采用加劲肋连接，且带有翼缘板的套管结构采用顶管机顶进施工，先顶进套管A，后顶进套管B，交替顶进，套管A、B之间的间距为200mm，两个工作井共配置4台顶管机，每个工作井内采用2台顶管机进行套管A、B错位顶进施工。
4、管幕顶进施工工艺流程为：始发、顶进和接收。始发时应保证线路的轨道与内钢管管口设计轴线均处于同一轴线上，始发完成后，依靠推进油缸将机头及管节在地层中沿设计轴线推进，利用渣土车将切削下来的土体运至工作井外，同时采用触变泥浆进行钢管顶进期间的减阻，最后进行接收顶管机。
5、所有套管顶进完成形成管排后，进行相邻套管的邻接部位的切割，相邻两个套管的中间横向采用连接钢管连接，如图4所示，内钢管、外钢管的横向切割有预留连接孔12，连接钢管4布置在内钢管、外钢管预留的预留连接孔12中，每个预留连接孔12的间距为2米。为保证安全，在外钢管上每隔2m，切割长度与宽度均为500mm的切割孔13，便于掏空管间土。预留连接孔12设置在切割孔13的中间，即切割孔与预留连接孔交错设置。
6、然后进行混凝土浇筑，采用C40自密实混凝土，先对外钢管管间进行混凝土浇筑，然后对内钢管与外钢管间进行混凝土建筑；依次循环；最终形成永久的主体结构，结构如图5所示。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其它形式的限制，任何本领域技术人员可以利用上述公开的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，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、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种可铺设地下管线的新型管幕结构，其特征在于，其包括多个套管和多个连接钢管，每个套管包括外钢管、内钢管、加劲肋、第一上翼缘板、第二上翼缘板、第一下翼缘板和第二下翼缘板，内钢管内套设与外钢管中，内钢管与外钢管通过多个加劲肋固定连接，在外钢管的外侧沿纵轴的一侧平行设有第一上翼缘板和第一下翼缘板，另一侧平行设有第二上翼缘板和第二下翼缘板，两个相邻套管通过一个套管第一上翼缘板与相邻套管上的第二上翼缘板搭接，一个套管的第一下翼缘板与相邻套管上的第二下翼缘板搭接，两个相邻套管之间通过连接钢管连通两内钢管。
2.如权利要求1所述的新型管幕结构，其特征在于，所述外钢管与内钢管之间灌注有混凝土，所述相邻外钢管与所有翼缘板之间灌注有混凝土。
3.如权利要求1所述的新型管幕结构，其特征在于，所述加劲肋均匀分布在内钢管与外钢管之间。
4.如权利要求1所述的新型管幕结构，其特征在于，所述加劲肋设有至少三个。
5.如权利要求1所述的新型管幕结构，其特征在于，所述外钢管直径为1200mm，内钢管直径为900mm，壁厚均为20mm。
6.如权利要求1所述的新型管幕结构，其特征在于，所述加劲肋焊接在内钢管与外钢管上，所述加劲肋与水平夹角为45度。
7.如权利要求1所述的新型管幕结构，其特征在于，所述第一上翼缘板、第一下翼缘板、第二上翼缘板和第二下翼缘板的厚度均为20mm，宽度均为110mm。
8.如权利要求1-7中任一项所述的新型管幕结构的施工方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S1、施工前从地面开挖两个工作井，分别作为始发井和接收井；
S2、施工做工作井的围护结构，接着进行工作井基坑开挖，并及时加设内支撑；开挖完成后，及时施做工作井底板及主体结构，同时在洞口环梁上安设顶管止水预埋件；
S3、所述套管采用顶管机顶进施工，逐一顶进套管，每个工作井内采用2台顶管机进行套管A、B错位顶进施工；
S4、管幕顶进施工采用始发、顶进和接收进行；
S5、所有套管顶进完成形成管排后，相邻套管的邻接内钢管、外钢管的进行切割，切割出用于连接连接钢管的预留连接孔，在外钢管上切割出方形切割孔，用于掏空管间土；
S6、进行混凝土浇筑，先对外钢管的管间进行混凝土浇筑，然后对内钢管与外钢管间进行混凝土浇筑；依次循环；最终形成永久的主体结构。
9.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于，在步骤S4中，所述始发时应保证轨道与孔口管设计轴线均处于同一轴线上，始发完成后，依靠推进油缸将机头及管节在地层中沿设计轴线推进，利用渣土车将切削下来的土体运至工作井外，同时采用触变泥浆进行钢管顶进期间的减阻，最后进行接收。
10.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于，在步骤S5中，所示预留连接孔每隔2m进行设置，所述方形切割孔与预留连接孔交错设置。
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