CN114439489A - 适用于有限空间的地铁隧道盾构机接收装置及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种适用于有限空间的地铁隧道盾构机接收装置及其施工方法，包括底部钢板层和橡胶减震板层，所述底部钢板层铺设在盾构井底部，在盾构井底部设置有预埋螺栓孔位，在盾构井的一侧壁上形成有盾构机出洞口洞门，所述底部钢板层通过盾构井基坑底部的预埋螺栓进行固定，多块方形的底部钢板边缘拼装对接形成完整的底部钢板层，在底部钢板层上设置有橡胶减震板层，在底层钢板层和橡胶减震板层的周缘设置有圈梁，本装置适用于场地受限、可重复利用的盾构机接收装置，其能够更好解决市政地铁隧道有限空间内盾构施工中盾构机接收，提高接收施工的便捷性，降低施工费用。
Description
技术领域
本发明属于市政铁路隧道施工技术领域，具体涉及一种适用于有限空间的地铁隧道盾构机接收装置及其施工方法。
技术背景
目前，国内城市快速发展，施工交通压力逐渐增加，基于传统道路的公共交通已不足以承载市民日常通勤需要。伴随现代化城市建设需要，地铁逐渐成为市政规划、发展、建设的一个方向。施工技术等的不断发展，地铁隧道从过去全断面开挖，逐渐发展为盾构半机械化开挖再到如今采用全线盾构机械自动化开挖，盾构法得益于施工安全性较高，提升施工工作效率，对地铁线路周边影响较小等因素在市政地铁隧道施工中得以更加广泛的使用。
伴随着盾构施工技术的快速发展，盾构机的接收方法、方式等也因地制宜的演变出多种多样、不尽相同的方法。盾构接收施工法大致可分为两种：一种是在盾构井中进行盾构机接收，另一种是在盾构区间节点处进行接收。接收装置一般为安装盾构接收基座进行接收施工，但是由于施工场地、施工条件等限制，盾构接收装置需要进行吊装等操作，使得盾构接收施工困难重重，不利于施工效率的提升。同时由于接收装置因场地、盾构机的型号、隧道尺寸等限制，只能一次性使用，会造成浪费，增加施工费用。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术上存在的问题，提供一种适用于有限空间的地铁隧道盾构机接收装置及其施工方法，本装置适用于场地受限、可重复利用的盾构机接收装置，其能够更好解决市政地铁隧道有限空间内盾构施工中盾构机接收，提高接收施工的便捷性，降低施工费用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：适用于有限空间的地铁隧道盾构机接收装置，包括底部钢板层和橡胶减震板层，所述底部钢板层铺设在盾构井底部，在盾构井底部设置有预留螺栓孔位，盾构机出洞口洞门位于盾构井一侧侧壁，所述底部钢板层通过盾构井基坑底部的预埋螺栓进行固定，多块方形的底部钢板边缘拼装对接形成完整的底部钢板层，在底部钢板层上设置有橡胶减震板层，在底层钢板层和橡胶减震板层的周缘设置有圈梁，所述圈梁的上沿高度高于橡胶减震板层上沿高度，圈梁外侧与盾构井的侧壁防护带相接，在橡胶减震板层上铺设混凝土预制块层，多块混凝土预制块的边缘对接形成完整的混凝土预制块层，所述混凝土预制块层设置在圈梁内部，在混凝土预制块层的上端面固定设置有一组用于接收盾构机的工字钢轨。
作为优选方案，所述混凝土预制块层由多个预制好的方形混凝土块对接组成，在混凝土预制块的端面上预留螺栓孔，用于通过螺栓固定安装所述工字钢轨。
作为优选方案，所述盾构机出洞口洞门所对应的侧壁上喷射有混凝土材料的侧壁防护带，所述侧壁防护带由玻璃纤维混凝土制备而成。
作为优选方案，所述混凝土预制块通过玻璃纤维混凝土预制而成。
作为优选方案，所述工字钢轨的两侧翼缘通过轨道压板和螺栓进行固定。
作为优选方案，所述侧壁防护带的高度超出混凝土预制块层上沿50cm，侧壁防护带的厚度不低于100mm厚。
作为优选方案，所述橡胶减震板层由氯丁橡胶材质制成。
作为优选方案，所述底部钢板采用高强度柔性热轧钢板，底部钢板厚度≥20mm，单片底部钢板采用1500mm×2500mm规格。
本方案还提供一种适用于有限空间的地铁隧道盾构机接收装置的施工方法，具备步骤如下：步骤一、待盾构井施工完毕，在盾构井基坑底部进行接收装置定位工作；
步骤二、定位完成后在基坑护壁处喷射玻璃纤维混凝土的侧壁防护带；
步骤三、吊装并铺设底部钢板层，在底部钢板层上铺设橡胶减震板层；
步骤四、在底部钢板层和橡胶减震板层的外缘设置有混凝土圈梁，所述圈梁的高度高于橡胶减震板层的高度，圈梁的外缘与混凝土防护带相接；
步骤五、待混凝土圈梁达到设计强度后，吊装预制完成的混凝土预制块并安放至橡胶减震板层上，进行拼装形成混凝土预制块层；
步骤六、在拼装完成的混凝土预制块层上安装工字钢轨，用以接收盾构机。
作为优选方案，所述盾构井根据施工设计图纸进行施工，并在基坑底部预埋用于作为螺栓孔位的预埋管，待整体验收通过后，进行盾构井基坑底部盾构机接收装置的定位。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
其一、本方案，对盾构机接收装置的结构进行改进，采用高强度柔性热轧钢板形成的底部钢板层具有更高的屈服强度，设置橡胶垫板层可以有效降低盾构机出洞产生的沉降、切削产生的震动对基坑底部影响。在底部钢板层和橡胶钢板层的外缘设置有混凝土圈梁，可以保护底部钢板层和橡胶垫板层，有效减少结构层产生滑移；并可以控制上部接收装置吊装位置不偏移，减少吊装误差；同时减少上部盾构机出洞产生震动、横向荷载变化产生水平位移对基坑护壁的影响，降低基坑护壁受损面积。玻璃纤维混凝土预制块由于材质特殊，保证混凝土原有抗压强度外，有效提升混凝土的抗拉，抗冲击强度，韧性更强，更能适应于盾构机出洞时产生较大震动对盾构井基坑的扰动影响，混凝土预制块上通过预埋螺栓可以适应更多盾构机出洞施工需要。
其二、本方案，优化了施工工艺，施工过程均采用预制构件，可以加快施工安装速度，高效便捷。采用严格控制的安装方式和连接结构，施工过程中各构件均采用特殊材质，提升抗压强度和抗冲击性，本施工方法不仅有效提升了接收装置的施工效率，而且由于使用高强度材质的预制构件可以多次反复利用，降低了施工成本。
附图说明
为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明盾构机接收装置的结构示意图；
图2为本发明盾构井基坑底部钢板层安装示意图；
图3为本发明盾构井基坑橡胶垫板层铺设示意图；
图4为本发明盾构机接收装置工字钢轨安装示意图；
图5为本发明盾构机接收装置工字钢轨连接结构图；
图中标记：1、底部钢板层，2、橡胶减震板层，3、圈梁，4、侧壁防护带，5、混凝土预制块层，51、预留螺栓孔，6、工字钢轨，7、轨道压板，8、螺栓，9、盾构井坑壁，10、基坑排桩，12、盾构机，13、盾构机出洞口洞门，14、预埋螺栓，15、压板。
具体实施方式
以下通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益的结合到其它实施方式中。
需要说明的是：除非另做定义，本文所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语不表述数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，但并不排除其他具有相同功能的元件或者物件。
如图1所示，本实施例提供一种适用于有限空间的地铁隧道盾构机接收装置，能够在城市有限空间内进行吊装铺设，不仅有效缩短施工工期，降低施工成本，而且可以多次重复利用，提升其经济性。下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的说明。
盾构机接收装置包括底部钢板层1和橡胶减震板层2，底部钢板层1采用高强度柔性热轧钢板，底部钢板厚度≥20mm，单片底部钢板采用1500mm×2500mm进行铺设。橡胶减震板层2由氯丁橡胶材质制成。橡胶垫板可以将上部盾构机12出洞时从接收装置部位传递下的震动减缓，进而传递给下部高强度柔性热轧钢板，同时橡胶垫快可适当增减以保证上部接收装置达到标高要求。
本方案中，底部钢板层1铺设在盾构井底部，盾构井的底部为方形结构，在盾构井底部设置有作为螺栓孔位的预埋管，在盾构井的一侧壁上形成有盾构机出洞口洞门13，底部钢板层1通过盾构井基坑底部的螺栓孔位和螺栓配合进行固定，多块方形的底部钢板边缘拼装对接形成完整的底部钢板层1，在底部钢板层1上设置有橡胶减震板层2，在底层钢板和橡胶减震板的远离盾构井的其他三侧周缘设置有圈梁3，圈梁3的高度高于底部钢板层1和橡胶减震板2的总高度，圈梁3外侧与盾构井12的侧壁上的侧壁防护带4相接，混凝土圈梁3与基坑四周护壁相接，圈梁3的设置能够降低护壁受损面积，高度略高于高强度柔性热轧钢板与橡胶减震板的高度。
本实施例，在橡胶减震板层2上铺设混凝土预制块层5，混凝土预制块通过玻璃纤维混凝土预制而成，多块混凝土预制块的边缘对接形成完整的混凝土预制块层5，在混凝土预制块的各构件连接处施作橡胶伸缩缝，盾构机接收装置底座连接部位采用橡胶伸缩缝降低构件间的相互位移影响。混凝土预制块上预留螺栓孔51可在预制中预埋钻孔钢板，可平均分布预埋螺栓，用以重复利用，适应不同盾构机接收装置施工环境。玻璃纤维混凝土预制块由于材质特殊，保证混凝土原有抗压强度外，有效提升混凝土的抗拉，抗冲击强度，韧性更强，更能适应于盾构机12出洞时产生较大震动对盾构井基坑的扰动影响。
具体地，混凝土预制块层5设置在圈梁3内部，在混凝土预制块层5的上端面固定设置有一组用于接收盾构机12的工字钢轨6。混凝土预制块层5由多个预制好的方形混凝土预制块对接组成，在混凝土预制块的端面上形成有预留螺栓孔51，用于固定安装工字钢轨6。工字钢轨6的两侧翼缘通过多个轨道压板7和螺栓8进行固定。与玻璃纤维混凝土预制块底座进行连接后，用以稳定工字钢轨6。
本实施例中，盾构机出洞口洞门13所对应的盾构井坑壁9上喷射有混凝土防护带4，在盾构井坑壁9上设置有基坑排桩10，混凝土防护带4由玻璃纤维混凝土制备而成，喷射玻璃纤维混凝土相比普通混凝土具有抗拉、抗压、防渗等性能，喷射高度为接收装置预制构件高度+50cm即可，喷射厚度可经过设计计算，一般不低于100mm厚，用以防止盾构机12出洞后震动对基坑护壁的影响，降低基坑护壁稳定性。
本实施例还提供一种适用于有限空间的地铁隧道盾构机接收装置的施工方法，具体制备方法如下：盾构井根据施工设计图纸进行施工，并在基坑底部预埋作为螺栓孔位的预埋管，待整体验收通过后，进行盾构井基坑底部盾构机接收装置定位。
步骤1、采用全站仪确定基坑底部盾构机接收装置中心轴线及混凝土圈梁3位置，并在适当位置进行保护，根据确定的轴线位置进行现场校验，复查。进行测量定位时需根据具体情况进行盾构井基坑底面清平，保证基坑底部平整，同时需要进行基坑底部混凝土层承载力验算试验，以满足盾构机、盾构机接收设备等施工所需。
步骤2、根据测量点在基坑底部预埋螺栓孔位，用以通过螺栓固定盾构机接收装置底板高强度柔性热轧钢板，并连接混凝土圈梁3。
步骤3、采用水准仪定位喷射玻璃纤维混凝土材料的侧壁防护带4顶部高度，根据设计要求喷射不低于盾构机接收装置高度500mm的护壁，喷射厚度≥100mm。有效利用玻璃纤维混凝土抗拉，抗压，防渗等性能优势，用以后期降低在盾构机12出洞时通过接受装置传递横向荷载，避免对盾构井基坑防护带4产生破坏作用。
步骤4、高强度柔性热轧钢板，钢板厚度≥20mm，单片钢板采用1500mm×2500mm进行铺设。两片钢板间采用预埋螺栓14与压板15进行固定连接，在四周的钢板边缘采用同样方法进行固定安装即可。
步骤5、橡胶减震板层2采用氯丁橡胶减震垫板，其具有自然抗老化，抗寒，耐热等性能，不仅可以降低盾构机接收装置从上而下传递的盾构机12震动作用，并且可以反复，多次利用，最大化发挥利用橡胶材质较大摩擦力、较强抗剪抗拉性能。在进行橡胶垫板安装时根据高强度柔性热轧钢板铺设方式进行错缝铺设，在底板边缘处氯丁橡胶减震垫板可以逆行切割，根据实际尺寸进行填补铺设即可。
步骤6、铺设混凝土圈梁3模板，根据盾构机接收装置底板中底部钢板与橡胶减震板结合后整体高度+200至500mm进行铺设，圈梁3宽度可按底板边缘线至基坑底边距离进行铺设。可选的在混凝土圈梁3部位基坑预埋螺栓14进行钢筋绑扎，将预埋螺栓14相连为一个整体，再进行混凝土浇筑。进行混凝土圈梁3浇筑时可将标定位置边缘的高强度柔性热轧钢板上螺栓覆盖浇筑，与钢板、基坑底面形成整体，更好抵抗盾构机12出洞对下部结构产生的横向剪切力影响。
步骤7、待混凝土圈梁3达到设计强度后，吊装预制完成的玻璃纤维混凝土预制块做底座，安放至橡胶减震板上。优选地，预制盾构机接收装置混凝土预制层3采用分段拼接而成，可按标准尺寸进行制作，拼装时在预制块间加入橡胶垫块，做伸缩缝使用，橡胶垫块较大的抗剪能力也可降低盾构机出洞时的横向力影响。玻璃纤维混凝土预制块在预制场提前进行制作，根据实际需要埋设钢板,并在钢板上的孔位上对应固定预埋螺栓，孔位可按100×100mm2进行布置。
步骤8、吊装工字钢轨6，并与玻璃纤维材质的混凝土预制块相连接。连接机构为螺栓8辅以轨道压板7在钢轨两侧翼缘底板进行安装，以稳定工字钢轨6。在进行工字钢轨6安装时，轨道压板7可进行预先弯折，再进行反扣，安装螺栓8并进行预压。轨道全线均需要进行螺栓8压紧安装，并按预留螺栓孔位一孔不差的进行安装，不得漏孔。预留螺栓孔位51可以重复利用，适应不同施工环境中盾构机接收装置安装盾构机轨道所用。工字钢轨6底部可采用橡胶垫块进行铺垫，其一可减少盾构机12竖向荷载对接收装置玻璃纤维混凝土预制块底座产生较大应力集中现象，其二可以在接收装置钢轨顶部高度与盾构隧道底部标高相差较小时，适当提升工字钢轨6高度，以适应盾构机12出洞时与隧道内钢轨衔接。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，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 (10)
1.适用于有限空间的地铁隧道盾构机接收装置，其特征在于：包括底部钢板层和橡胶减震板层，所述底部钢板层铺设在盾构井底部，在盾构井底部设置有预留螺栓孔位，盾构机出洞口洞门位于盾构井一侧侧壁，所述底部钢板层通过盾构井基坑底部的预埋螺栓进行固定，多块方形的底部钢板边缘拼装对接形成完整的底部钢板层，在底部钢板层上设置有橡胶减震板层，在底层钢板层和橡胶减震板层的周缘设置有圈梁，所述圈梁的上沿高度高于橡胶减震板层上沿高度，圈梁外侧与盾构井的侧壁防护带相接，在橡胶减震板层上铺设混凝土预制块层，多块混凝土预制块的边缘对接形成完整的混凝土预制块层，所述混凝土预制块层设置在圈梁内部，在混凝土预制块层的上端面固定设置有一组用于接收盾构机的工字钢轨。
2.如权利要求1所述的适用于有限空间的地铁隧道盾构机接收装置，其特征在于：所述混凝土预制块层由多个预制好的方形混凝土块对接组成，在混凝土预制块的端面上预留螺栓孔，用于通过螺栓固定安装所述工字钢轨。
3.如权利要求1所述的适用于有限空间的地铁隧道盾构机接收装置，其特征在于：所述盾构机出洞口洞门所对应的侧壁上喷射有混凝土材料的侧壁防护带，所述侧壁防护带由玻璃纤维混凝土制备而成。
4.如权利要求1所述的适用于有限空间的地铁隧道盾构机接收装置，其特征在于：所述混凝土预制块通过玻璃纤维混凝土预制而成。
5.如权利要求1所述的适用于有限空间的地铁隧道盾构机接收装置，其特征在于：所述工字钢轨的两侧翼缘通过轨道压板和螺栓进行固定。
6.如权利要求3所述的适用于有限空间的地铁隧道盾构机接收装置，其特征在于：所述侧壁防护带的高度超出混凝土预制块层上沿50cm，侧壁防护带的厚度不低于100mm厚。
7.如权利要求3所述的适用于有限空间的地铁隧道盾构机接收装置，其特征在于：所述橡胶减震板层由氯丁橡胶材质制成。
8.如权利要求3所述的适用于有限空间的地铁隧道盾构机接收装置，其特征在于：所述底部钢板采用高强度柔性热轧钢板，底部钢板厚度≥20mm，单片底部钢板采用1500mm×2500mm规格。
9.根据权利要求1-8任一所述的适用于有限空间的地铁隧道盾构机接收装置的施工方法，其特征在于：
步骤一、待盾构井施工完毕，在盾构井基坑底部进行接收装置定位工作；
步骤二、定位完成后在基坑护壁处喷射玻璃纤维混凝土的侧壁防护带；
步骤三、吊装并铺设底部钢板层，在底部钢板层上铺设橡胶减震板层；
步骤四、在底部钢板层和橡胶减震板层的外缘设置有混凝土圈梁，所述圈梁的高度高于橡胶减震板层的高度，圈梁的外缘与混凝土防护带相接；
步骤五、待混凝土圈梁达到设计强度后，吊装预制完成的混凝土预制块并安放至橡胶减震板层上，进行拼装形成混凝土预制块层；
步骤六、在拼装完成的混凝土预制块层上安装工字钢轨，用以接收盾构机。
10.根据权利要求9所述的适用于有限空间的地铁隧道盾构机接收装置的施工方法，其特征在于：所述盾构井根据施工设计图纸进行施工，并在基坑底部预埋用于作为螺栓孔位的预埋管，待整体验收通过后，进行盾构井基坑底部盾构机接收装置的定位。
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