CN113236292A - 一种用于盾构施工的管片及其拼装成环工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于盾构施工的管片及其拼装成环工艺，属于盾构施工用管片领域，一种用于盾构施工的管片及其拼装成环工艺，本方案利用陶瓷粘合剂代替传统的螺栓对相邻的管片进行固定，而相邻的两个管片环之间则通过螺栓进行连接，即相邻两个管片环之间会在盾构机的作用下，相互紧靠，无需进行过多的连接，而在管片进行拼装的过程中，利用混凝土板自身的重量对相邻的弹性垫片进行压迫，使得液态水和陶瓷粘合剂可以快速混合，并进行硬化起到粘接效果，可以实现大幅降低工作人员在盾构施工过程中的工作强度，工作人员可以在跟随盾构进行长时间的施工，增加工作人员单个工时，不易对盾构施工整体进程造成影响。
Description
技术领域
本发明涉及盾构施工用管片领域，更具体地说，涉及一种用于盾构施工的管片及其拼装成环工艺。
背景技术
盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建(铺设)隧道之“盾”(指支撑性管片)，它区别于敞开式施工法。
传统的盾构施工过程中，请参阅图9，每当盾构机前进10-15米便会停止，利用预制的混凝土管片拼装成环构建支撑用的管片，而这些管片通常是利用吊装机械进行吊装安装成环，之后再利用螺栓进行加固，并在已经加固的管片环外侧进行注浆构建混凝土层，之后盾构继续前进，重复上述工作，同时对已进行过加固的螺栓进行复固，增加管片的安全性，每次进行管片环拼装后，需要对最近拼装的两次管片环上的螺栓进行加固，其中加固螺栓用于管片环内的管片加固以及相邻管片组之间的加固。
然而在盾构施工过程中，盾构工作台所能提供的工作环境相对简陋，传统的混凝土管片拼装工作需要工作人员进行高强度的施工，需要及时安排工作人员进行休息，造成工作人员单个工时变短，易对盾构施工整体进程造成影响，影响盾构的施工效率。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于盾构施工的管片及其拼装成环工艺，可以实现大幅降低工作人员在盾构施工过程中的工作强度，工作人员可以在跟随盾构进行长时间的施工，增加工作人员单个工时，不易对盾构施工整体进程造成影响，不易影响盾构的施工效率。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种用于盾构施工的管片及其拼装成环工艺，包括管片，所述管片包括相互匹配的混凝土板和弹性垫片，6个管片组成一组完整的管片环，1组所述混凝土板与弹性垫片之间固定连接，6组所述混凝土板和弹性垫片相互之间首尾连接形成环状形态，所述弹性垫片包括橡胶片，所述橡胶片内开凿有多个定位腔，所述定位腔的远离混凝土板一端的开口处固定连接有与自身相匹配的密封隔膜，所述定位腔内装填有陶瓷粘合剂，所述填充腔内填充有液态水，所述混凝土板远离弹性垫片的一端固定连接有多个与定位腔相匹配的定位块，两个相邻混凝土板通过弹性垫片上的定位腔与定位块之间配合实现定位，橡胶片内开凿有填充腔，所述填充腔的侧壁上开凿有预制槽，所述预制槽位于填充腔靠近定位块的一侧，所述混凝土板靠近弹性垫片的一端固定连接有主定位杆，所述主定位杆远离混凝土板的一端贯穿橡胶片并延伸到填充腔内，所述主定位杆远离混凝土板的一端固定连接有强化栅网，所述强化栅网位于橡胶片内，所述强化栅网呈三维网格状结构，可以实现大幅降低工作人员在盾构施工过程中的工作强度，工作人员可以在跟随盾构进行长时间的施工，增加工作人员单个工时，不易对盾构施工整体进程造成影响，不易影响盾构的施工效率。
进一步的，所述橡胶片内埋设有与自身相匹配的强化金属网，所述强化金属网位于橡胶片远离定位块的一端，增加橡胶片外壁的强度，使得橡胶片外壁不易生长出贯穿裂痕，使橡胶片内状态的陶瓷粘合剂和水不易外逸。
进一步的，所述强化金属网选用多个高韧性的弹性材料编织而成，增加强化金属网的保护效果，使得强化金属网自身不易在外力作用下撕裂。
进一步的，所述定位块内开凿有固着槽，所述固着槽开口处的直径小于固着槽内部的直径，使得硬化后的陶瓷粘合剂不易从固着槽内脱落。
进一步的，所述固着槽的内壁上固定连接有固着毯，所述固着毯包括多个固着纤维，多个所述固着纤维呈三维螺旋状，相邻所述固着纤维相互交织在一起，在陶瓷粘合剂硬化过程中会逐渐浸入多个固着纤维所组成的固着毯内，增加硬化后的陶瓷粘合剂与固着槽内壁之间的连接强度。
进一步的，所述固着纤维内开凿有与自身相匹配的弹性空腔，所述固着纤维的外壁上开凿有毛细裂纹，且毛细裂纹连通弹性空腔与外界，使得呈液体状的陶瓷粘合剂可以浸入弹性空腔内，并在弹性空腔内硬化成型，进一步增加陶瓷粘合剂与固着槽内壁之间的连接强度。
进一步的，一种用于盾构施工的管片拼装成环工艺，主要包括以下步骤：
S1、盾构掘进，盾构装置主要包括盾构机和工作平台两部分，在盾构进行掘进工作时，盾构机会带动工作平台进行运动，而盾构除了掘进之外的工作包括但不局限于管片拼装成环、废土运输和注浆加固等工作均是在工作平台上完成的，每当盾构机掘进1米后，盾构机会停止掘进，等待管片安装工作；
S2、管片环拼装，将6枚一组的管片进行拼装，形成环管型结构，在拼装过程中，由于混凝土板自身重量的作用，会将定位块刺破密封隔膜，并伸入定位腔内，之后弹性垫片继续受压，橡胶片内部存储的液态水会在混凝土板重力作用下从橡胶片内喷射出来并与定位腔内填充的陶瓷粘合剂混合，与此同时弹性垫片的体积会在混凝土板的作用下会大幅减小，使得六组管片可以拼接形成一个完成的管环个体；
S3、管片环固定，利用螺栓将相邻的管片环固定，并在管片环的外侧进行注浆加固作业；
S4、管片环养护，向相邻两个管片之间的连接处喷洒水进行养护。
进一步的，所述S1、盾构掘进中，对盾构机姿态调整的角度不宜过大，单次角度调整不应超过1.5度，增加盾构机工作的稳定性。
进一步的，所述S2、管片环拼装，其中一组管片的拼装顺序为自下而上，自左向右，进行有序安装，不易造成拼接错位等现象。
进一步的，所述S4、管片环养护中，喷洒水利用雾化喷水装置进行，降低养护用水量，减小盾构工作环境的湿度。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
本方案利用陶瓷粘合剂代替传统的螺栓对相邻的管片进行固定，而相邻的两个管片环之间则通过螺栓进行连接，由于盾构机在掘进的过程中，会对管片产生远离盾构机方向的作用力，即相邻两个管片环之间会在盾构机的作用下，相互紧靠，无需进行过多的连接。
而在管片进行拼装的过程中，利用混凝土板自身的重量对相邻的弹性垫片进行压迫，使得液态水和陶瓷粘合剂可以快速混合，并进行硬化起到粘接效果。
可以实现大幅降低工作人员在盾构施工过程中的工作强度，工作人员可以在跟随盾构进行长时间的施工，增加工作人员单个工时，不易对盾构施工整体进程造成影响，不易影响盾构的施工效率。
附图说明
图1为本发明的盾构施工过程中管片拼装成环时的示意图；
图2为本发明的管片拼装成环时的结构示意图；
图3为本发明的管片拼装成环时的正面剖视图；
图4为图3中A处的结构示意图；
图5为本发明的管片的正视图；
图6为本发明的管片的左视图；
图7为本发明的固着纤维的结构示意图；
图8为本发明的固着纤维的截面示意图；
图9为传统盾构施工过程中管片拼装成环的工作流程图；
图10为本发明的盾构施工过程中管片拼装成环的工作流程图。
图中标号说明：
1盾构机、2工作平台、3管片、301混凝土板、302弹性垫片、4橡胶片、5填充腔、6预制槽、7主定位杆、8强化栅网、9强化金属网、10定位块、11定位腔、12固着槽、13固着毯、1301固着纤维、1302弹性空腔、1303毛细裂纹、14，密封隔膜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是适配型号元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1-8，一种用于盾构施工的管片，包括管片3，管片3包括相互匹配的混凝土板301和弹性垫片302，6个管片3组成一组完整的管片环，1组混凝土板301与弹性垫片302之间固定连接，6组混凝土板301和弹性垫片302相互之间首尾连接形成环状形态，弹性垫片302包括橡胶片4，橡胶片4内开凿有多个定位腔11，定位腔11的远离混凝土板301一端的开口处固定连接有与自身相匹配的密封隔膜14，定位腔11内装填有陶瓷粘合剂，填充腔5内填充有液态水，混凝土板301远离弹性垫片302的一端固定连接有多个与定位腔11相匹配的定位块10，两个相邻混凝土板301通过弹性垫片302上的定位腔11与定位块10之间配合实现定位，橡胶片4内开凿有填充腔5，填充腔5的侧壁上开凿有预制槽6，预制槽6位于填充腔5靠近定位块10的一侧，混凝土板301靠近弹性垫片302的一端固定连接有主定位杆7，主定位杆7远离混凝土板301的一端贯穿橡胶片4并延伸到填充腔5内，主定位杆7远离混凝土板301的一端固定连接有强化栅网8，强化栅网8位于橡胶片4内，强化栅网8呈三维网格状结构。
特别的，本方案中为了展示清楚，对多个零件的尺寸进行了适当的放大和缩小，其中为了结构的稳定，混凝土板301的弧面角度不应小于59.5度，而弹性垫片302的弧面角度应在1.5度以内，而弹性垫片302的弧面角度主要影响自身可携带的陶瓷粘接剂的量，需要本领域技术人员根据实际需要进行选择。
橡胶片4内埋设有与自身相匹配的强化金属网9，强化金属网9位于橡胶片4远离定位块10的一端，增加橡胶片4外壁的强度，使得橡胶片4外壁不易生长出贯穿裂痕，使橡胶片4内状态的陶瓷粘合剂和水不易外逸，强化金属网9选用多个高韧性的弹性材料编织而成，增加强化金属网9的保护效果，使得强化金属网9自身不易在外力作用下撕裂，定位块10内开凿有固着槽12，固着槽12开口处的直径小于固着槽12内部的直径，使得硬化后的陶瓷粘合剂不易从固着槽12内脱落，固着槽12的内壁上固定连接有固着毯13，固着毯13包括多个固着纤维1301，多个固着纤维1301呈三维螺旋状，相邻固着纤维1301相互交织在一起，在陶瓷粘合剂硬化过程中会逐渐浸入多个固着纤维1301所组成的固着毯13内，增加硬化后的陶瓷粘合剂与固着槽12内壁之间的连接强度，固着纤维1301内开凿有与自身相匹配的弹性空腔1302，固着纤维1301的外壁上开凿有毛细裂纹1303，且毛细裂纹1303连通弹性空腔1302与外界，使得呈液体状的陶瓷粘合剂可以浸入弹性空腔1302内，并在弹性空腔1302内硬化成型，进一步增加陶瓷粘合剂与固着槽12内壁之间的连接强度。
可以实现大幅降低工作人员在盾构施工过程中的工作强度，工作人员可以在跟随盾构进行长时间的施工，增加工作人员单个工时，不易对盾构施工整体进程造成影响，不易影响盾构的施工效率。
请参阅图10，一种用于盾构施工的管片拼装成环工艺，主要包括以下步骤：
S1、盾构掘进，盾构装置主要包括盾构机1和工作平台2两部分，在盾构进行掘进工作时，盾构机1会带动工作平台2进行运动，而盾构除了掘进之外的工作包括但不局限于管片拼装成环、废土运输和注浆加固等工作均是在工作平台2上完成的，每当盾构机1掘进1米后，盾构机1会停止掘进，等待管片安装工作，具体掘进长度由管片2的尺寸决定；
S2、管片环拼装，利用工作平台2上的钓台装置将6枚一组的管片3进行拼装，形成环管型结构，在拼装过程中，由于混凝土板301自身重量的作用，会将定位块10刺破密封隔膜14，并伸入定位腔11内，之后弹性垫片302继续受压，橡胶片4内部存储的液态水会在混凝土板301重力作用下从橡胶片4内喷射出来并与定位腔11内填充的陶瓷粘合剂混合，与此同时弹性垫片302的体积会在混凝土板301的作用下会大幅减小，使得六组管片3可以拼接形成一个完成的管环个体，其中，位于填充腔5内的主定位杆7和强化栅网8成为陶瓷粘合剂在定位腔11内的强化筋，而固着毯13则成为陶瓷粘合剂在固着槽12内的强化筋，大幅增加陶瓷粘合剂固化后的连接强度，增加管片环的强度；
S3、管片环固定，利用螺栓将相邻的管片环固定，并在管片环的外侧进行注浆加固作业；
S4、管片环养护，向相邻两个管片3之间的连接处喷洒水进行养护。
特别的，S3管片环固定工作完成后，盾构即可以重复进行S1、盾构掘进的工作，S4、管片环养护并不在盾构工作的整个步骤之中，仅为单个管片环成型步骤，而本方案为管片拼装成环工艺，故在工艺流程中保留养护步骤。
S1、盾构掘进中，对盾构机1姿态调整的角度不宜过大，单次角度调整不应超过1.5度，增加盾构机1工作的稳定性，S2、管片环拼装，其中一组管片3的拼装顺序为自下而上，自左向右，进行有序安装，不易造成拼接错位等现象，S4、管片环养护中，喷洒水利用雾化喷水装置进行，降低养护用水量，减小盾构工作环境的湿度。
本方案利用陶瓷粘合剂代替传统的螺栓对相邻的管片3进行固定，而相邻的两个管片环之间则通过螺栓进行连接，由于盾构机1在掘进的过程中，会对管片3产生远离盾构机1方向的作用力，即相邻两个管片环之间会在盾构机1的作用下，相互紧靠，无需进行过多的连接，而在管片3进行拼装的过程中，利用混凝土板301自身的重量对相邻的弹性垫片302进行压迫，使得液态水和陶瓷粘合剂可以快速混合，并进行硬化起到粘接效果，可以实现大幅降低工作人员在盾构施工过程中的工作强度，工作人员可以在跟随盾构进行长时间的施工，增加工作人员单个工时，不易对盾构施工整体进程造成影响，不易影响盾构的施工效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于盾构施工的管片，包括管片(3)，其特征在于：所述管片(3)包括相互匹配的混凝土板(301)和弹性垫片(302)，6个管片(3)组成一组完整的管片环，1组所述混凝土板(301)与弹性垫片(302)之间固定连接，6组所述混凝土板(301)和弹性垫片(302)相互之间首尾连接形成环状形态，所述弹性垫片(302)包括橡胶片(4)，所述橡胶片(4)内开凿有多个定位腔(11)，所述定位腔(11)的远离混凝土板(301)一端的开口处固定连接有与自身相匹配的密封隔膜(14)，所述定位腔(11)内装填有陶瓷粘合剂，所述填充腔(5)内填充有液态水，所述混凝土板(301)远离弹性垫片(302)的一端固定连接有多个与定位腔(11)相匹配的定位块(10)，两个相邻混凝土板(301)通过弹性垫片(302)上的定位腔(11)与定位块(10)之间配合实现定位，橡胶片(4)内开凿有填充腔(5)，所述填充腔(5)的侧壁上开凿有预制槽(6)，所述预制槽(6)位于填充腔(5)靠近定位块(10)的一侧，所述混凝土板(301)靠近弹性垫片(302)的一端固定连接有主定位杆(7)，所述主定位杆(7)远离混凝土板(301)的一端贯穿橡胶片(4)并延伸到填充腔(5)内，所述主定位杆(7)远离混凝土板(301)的一端固定连接有强化栅网(8)，所述强化栅网(8)位于橡胶片(4)内，所述强化栅网(8)呈三维网格状结构。
2.根据权利要求1所述的一种用于盾构施工的管片，其特征在于：所述橡胶片(4)内埋设有与自身相匹配的强化金属网(9)，所述强化金属网(9)位于橡胶片(4)远离定位块(10)的一端。
3.根据权利要求2所述的一种用于盾构施工的管片，其特征在于：所述强化金属网(9)选用多个高韧性的弹性材料编织而成。
4.根据权利要求1所述的一种用于盾构施工的管片，其特征在于：所述定位块(10)内开凿有固着槽(12)，所述固着槽(12)开口处的直径小于固着槽(12)内部的直径。
5.根据权利要求4所述的一种用于盾构施工的管片，其特征在于：所述固着槽(12)的内壁上固定连接有固着毯(13)，所述固着毯(13)包括多个固着纤维(1301)，多个所述固着纤维(1301)呈三维螺旋状，相邻所述固着纤维(1301)相互交织在一起。
6.根据权利要求5所述的一种用于盾构施工的管片，其特征在于：所述固着纤维(1301)内开凿有与自身相匹配的弹性空腔(1302)，所述固着纤维(1301)的外壁上开凿有毛细裂纹(1303)，且毛细裂纹(1303)连通弹性空腔(1302)与外界。
7.根据权利要求1所述的一种用于盾构施工的管片的拼装成环工艺，其特征在于：主要包括以下步骤：
S1、盾构掘进，盾构装置主要包括盾构机(1)和工作平台(2)两部分，在盾构进行掘进工作时，盾构机(1)会带动工作平台(2)进行运动，而盾构除了掘进之外的工作包括但不局限于管片拼装成环、废土运输和注浆加固等工作均是在工作平台(2)上完成的，每当盾构机(1)掘进1米后，盾构机(1)会停止掘进，等待管片安装工作；
S2、管片环拼装，将6枚一组的管片(3)进行拼装，形成环管型结构，在拼装过程中，由于混凝土板(301)自身重量的作用，会将定位块(10)刺破密封隔膜(14)，并伸入定位腔(11)内，之后弹性垫片(302)继续受压，橡胶片(4)内部存储的液态水会在混凝土板(301)重力作用下从橡胶片(4)内喷射出来并与定位腔(11)内填充的陶瓷粘合剂混合，与此同时弹性垫片(302)的体积会在混凝土板(301)的作用下会大幅减小，使得六组管片(3)可以拼接形成一个完成的管环个体；
S3、管片环固定，利用螺栓将相邻的管片环固定，并在管片环的外侧进行注浆加固作业；
S4、管片环养护，向相邻两个管片(3)之间的连接处喷洒水进行养护。
8.根据权利要求7所述的一种用于盾构施工的管片的拼装成环工艺，其特征在于：所述S1、盾构掘进中，对盾构机(1)姿态调整的角度不宜过大，单次角度调整不应超过1.5度。
9.根据权利要求7所述的一种用于盾构施工的管片的拼装成环工艺，其特征在于：所述S2、管片环拼装，其中一组管片(3)的拼装顺序为自下而上，自左向右，进行有序安装。
10.根据权利要求7所述的一种用于盾构施工的管片的拼装成环工艺，其特征在于：所述S4、管片环养护中，喷洒水利用雾化喷水装置进行。
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| US11718942B2 (en) | 2021-06-28 | 2023-08-08 | Jiangnan University | Delayed-cure durable press finishing technology for cotton fabrics |
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