CN115853543A - 一种预制装配式管棚导向墙及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制装配式管棚导向墙，所述管棚导向墙为拼接装配式结构，包括拱顶导向墙和支撑导向墙，在拱顶导向墙的左右两侧设置支撑导向墙用于支撑拱顶导向墙，拱顶导向墙位于支撑导向墙的上方，支撑导向墙的顶端与拱顶导向墙的底部连接，支撑导向墙的底端固定连接在地基上。本发明制装配式管棚导向墙结构设计巧妙，制作和使用维护的成本低，将整体导向墙分为拱顶导向墙和下方左右两节支撑导向墙，解决了整体预制导向墙自重过重的问题；将预制装配式管棚导向墙应用到矿山法隧道超前支护施工中有其现实意义。本发明还公开了一种制装配式管棚导向墙的施工方法。
Description
技术领域
本发明属于隧道开挖支护施工技术领域，具体涉及一种预制装配式管棚导向墙及其施工方法。
背景技术
关于矿山法隧道工程采用大管棚进行超前支护施工时，目前采用的现场混凝土浇筑施工，在作业过程中，通常需要安装模板、钢架架立、孔口管安装、现浇混凝土、养护等一系列工序，对人工、材料和加工场地要求较高，特别在公路或铁路隧道群施工过程中，需要使用大量的人工和机械设备，当受季节气候影响时，施工工期较长。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、操作方便、制作和使用维护成本低的预制装配式管棚导向墙，本发明还提供了一种预制装配式管棚导向墙的施工方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种预制装配式管棚导向墙，所述管棚导向墙为拼接装配式结构，包括拱顶导向墙和支撑导向墙，在拱顶导向墙的左右两侧设置支撑导向墙用于支撑拱顶导向墙，拱顶导向墙位于支撑导向墙的上方，支撑导向墙的顶端与拱顶导向墙的底部连接，支撑导向墙的底端固定连接在地基上。
进一步的，所述管棚导向墙还包括弧形螺栓，拱顶导向墙和支撑导向墙拼装后通过弧形螺栓穿过拱顶导向墙和支撑导向墙上的弧形连接孔，且弧形螺栓的两端与螺母配合就进行紧固。
进一步的，所述拱顶导向墙和支撑导向墙相互连接的一端均设有弧形连接孔、用于供弧形螺栓穿过和安装螺母的手孔，手孔与弧形连接孔对应并连通，安装螺母位于手孔中。
进一步的，所述拱顶导向墙的两端部设有凹榫，支撑导向墙上与拱顶导向墙连接的一端端部设有凸榫，支撑导向墙与拱顶导向墙拼装时，凸榫插接在凹榫中。
进一步的，所述拱顶导向墙和支撑导向墙的主体结构采用钢架支撑，每榀钢架与管棚孔口管焊成整体，钢架之间采用钢筋连接，浇筑时，拱顶导向墙和支撑导向墙上的弧形连接孔的位置采用PVC预埋套管。
基于上述一种预制装配式管棚导向墙，本发明还提供了一种预制装配式管棚导向墙的施工方法，所述施工方法包括：
S1、预制装配式管棚导向墙在工厂预制完成，以分节的形式运输到施工现场；
S2、预制导向墙现场安装时，首先测量放样土体开挖，开挖台阶根据测量放样确定的导向墙位置，采用挖掘机配合人工开挖，开挖过程中应尽量减少对原土的扰动，预留核心土；
S3、开挖完成后对放置导向墙的基础进行处理，基础承载力不低于设计要求；
S4、将预制装配式管棚导向墙运至掌子面，采用汽车吊将左右两节支撑导向墙吊至安装位置，现场采用支架机构对支撑导向墙进行侧向支撑，安装过程中还应对支架机构和支撑导向墙结构进行观察，发现变形时应及时处理，确保左右两节支撑导向墙位置准确；
S5、待左右两节支撑导向墙固定后，采用汽车吊将拱顶导向墙吊至左右两节支撑导向墙上方，支撑导向墙上的凸榫插接在顶导向墙的凹榫中，弧形螺栓穿过拱顶导向墙和支撑导向墙上的弧形连接孔，弧形螺栓的两端部位于手孔中并通过螺母紧固，将拱顶导向墙与支撑导向墙固定连接，完成导向墙结构安装；
S6、导向墙安装完成后，钻孔并安装热轧无缝钢管，注浆封堵，完成超前大管棚施工。
进一步的，所述预留核心土为梯形结构，在预留核心土上喷射混凝土进行硬化处理，或预留核心土为岩石。
进一步的，所述支架机构为槽钢+钢管焊接的组合结构，包括槽钢、钢管Ⅰ和钢管Ⅱ，钢管Ⅰ和钢管Ⅱ的一端相交均焊接在槽钢上，钢管Ⅰ和钢管Ⅱ远离槽钢的一端均与预留核心土侧面接触，钢管Ⅰ、钢管Ⅱ与预留核心土的侧面构成三角形结构。
进一步的，所述槽钢的长度与支撑导向墙的宽度相同，槽钢的平面与支撑导向墙的内壁贴合，槽钢的两端部均设有钢管Ⅰ和钢管Ⅱ。
采用本发明技术方案的优点为：
1、本发明制装配式管棚导向墙结构设计巧妙，制作和使用维护的成本低，将整体导向墙分为拱顶导向墙和下方左右两节支撑导向墙，解决了整体预制导向墙自重过重的问题；同时，通过凹凸榫和4组弧形螺栓，解决了导向墙的拼装问题，将预制装配式管棚导向墙应用到矿山法隧道超前支护施工中有其现实意义。
2、本发明利用预制装配式管棚导向墙和汽车吊即可快速完成管棚导向墙安装工作，预制装配式管棚导向墙在拱顶导向墙和下方左右两节支撑导向墙拼接及拱脚定位过程中不需要大量工人，同时，短时间内即可完成导向墙的施工工作，极大的提高了隧道开挖支护施工的工效。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为本发明装配式管棚导向墙结构示意图；
图2为本发明弧形螺栓连接局部放大示意图；
图3为本发明支撑导向墙架设示意图；
图4为本发明拱顶导向墙架设示意图。
上述图中的标记分别为：1、拱顶导向墙；11、凹榫；3、支撑导向墙；31、凸榫；4、弧形螺栓；5、螺母；6、手孔；71、槽钢；72、钢管Ⅰ；73、钢管Ⅱ；8、预留核心土。
具体实施方式
在本发明中，需要理解的是，术语“长度”；“宽度”；“上”；“下”；“前”；“后”；“左”；“右”；“竖直”；“水平”；“顶”；“底”“内”；“外”；“顺时针”；“逆时针”；“轴向”；“平面方向”；“周向”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。
如图1至图4所示，一种制装配式管棚导向墙，所述管棚导向墙为拼接装配式结构，包括拱顶导向墙1和支撑导向墙3，在拱顶导向墙1的左右两侧设置支撑导向墙3用于支撑拱顶导向墙1，拱顶导向墙1位于支撑导向墙3的上方，支撑导向墙3的顶端与拱顶导向墙1的底部连接，支撑导向墙3的底端固定连接在地基上。本发明制装配式管棚导向墙结构设计巧妙，制作和使用维护的成本低，将整体导向墙分为拱顶导向墙和下方左右两节支撑导向墙，解决了整体预制导向墙自重过重的问题；将预制装配式管棚导向墙应用到矿山法隧道超前支护施工中有其现实意义。
管棚导向墙还包括弧形螺栓4，拱顶导向墙1和支撑导向墙3拼装后通过弧形螺栓4穿过拱顶导向墙1和支撑导向墙3上的弧形连接孔，且弧形螺栓4的两端与螺母5配合就进行紧固。拱顶导向墙1和支撑导向墙3相互连接的一端均设有弧形连接孔、用于供弧形螺栓4穿过和安装螺母5的手孔6，手孔6与弧形连接孔对应并连通，安装螺母5位于手孔6中。
拱顶导向墙1的两端部设有凹榫11，支撑导向墙3上与拱顶导向墙1连接的一端端部设有凸榫31，支撑导向墙3与拱顶导向墙1拼装时，凸榫31插接在凹榫11中。
具体的，拱顶导向墙和下方左右两节支撑导向墙分别通过螺栓固定；螺栓之间均安装垫片，螺栓穿过手孔后通过螺母紧密固定。本发明通过凹凸榫和4组弧形螺栓，解决了导向墙的拼装问题。
拱顶导向墙1和支撑导向墙3的主体结构采用钢架支撑，每榀钢架与管棚孔口管焊成整体，钢架之间采用钢筋连接，浇筑时，拱顶导向墙1和支撑导向墙3上的弧形连接孔的位置采用PVC预埋套管。
具体的，预制装配式管棚导向墙分为一节拱顶导向墙和下方左右两节支撑导向墙，主体结构根据设计要求由钢架制成主要骨架，每榀钢架与管棚孔口管焊成整体，钢架之间采用钢筋连接。
导向墙主要钢架结构安装完成后，安装模板，拱顶导向墙采用凹榫，下方左右两节支撑导向墙采用凸榫，浇筑混凝土后养护，混凝土浇筑时螺栓连接孔位置预设4个连接孔，采用PVC预埋套管，以保证螺栓能顺利安装。
预制导向墙安装时，采用吊车将导向墙结构吊至设计位置，拱顶导向墙和下方左右两节支撑导向墙分别通过左右2根共4根8.8级M30弧形螺栓连接固定。螺栓之间均安装垫片，螺栓穿过连接板后通过螺母紧密固定。
本发明提供的预制装配式管棚导向墙具有较大的实用性和经济性。以某公路隧道群大管棚超前支护为例，利用预制装配式管棚导向墙进行超前支护施工，在不需要大量施工人员和机械设备的情况下，通过吊车完成拼接预制装配式导向墙，以较低的成本投入，便出色完成了隧道超前支护任务，取得了良好的经济效益。
基于上述一种预制装配式管棚导向墙，本发明还提供了一种预制装配式管棚导向墙的施工方法，预制装配式管棚导向墙在工厂预制完成，以分节的形式运输到施工现场。运至掌子面时，用汽车吊完成拱顶导向墙和下方左右两节支撑导向墙拼接。当预制装配式管棚导向墙准确定位前，需提前对拱脚地基进行加固。预制装配式管棚导向墙各节之间的预埋套管和配套螺栓提前在工厂加工完成，在隧道掌子面旁一次拼装到位。本发明利用预制装配式管棚导向墙和汽车吊即可快速完成管棚导向墙安装工作，预制装配式管棚导向墙在拱顶导向墙和下方左右两节支撑导向墙拼接及拱脚定位过程中不需要大量工人，同时，短时间内即可完成导向墙的施工工作，极大的提高了隧道开挖支护施工的工效。
预制装配式管棚导向墙分为一节拱顶导向墙结构和下方左右两节支撑导向墙结构，主体结构根据设计要求由多榀钢架制成主要骨架，每榀钢架与管棚导向管焊成整体，钢架之间采用钢筋连接。
导向墙主要钢架、导向管及钢筋连接结构安装完成后，导向墙模板采用精密钢模制成，拱顶导向墙采用凹榫，下方左右两节支撑导向墙采用凸榫，预制装配式导向墙经过模具清理、涂脱模剂、安装内部钢架结构及预埋螺栓PVC套管、浇筑及振捣混凝土、抹面、自然养护等工序进行制作。混凝土浇筑时螺栓连接孔位置预设4个连接孔，采用PVC预埋套管，以保证螺栓能顺利安装。
预制装配式管棚导向墙的施工方法具体包括：
S1、预制装配式管棚导向墙在工厂预制完成，以分节的形式运输到施工现场；
S2、预制导向墙现场安装时，首先测量放样土体开挖，开挖台阶根据测量放样确定的导向墙位置，采用挖掘机配合人工开挖，开挖过程中应尽量减少对原土的扰动，预留核心土8；
S3、开挖完成后对放置导向墙的基础进行处理，基础承载力不低于设计要求；
S4、将预制装配式管棚导向墙运至掌子面，采用汽车吊将左右两节支撑导向墙3吊至安装位置，现场采用支架机构对支撑导向墙进行侧向支撑，安装过程中还应对支架机构和支撑导向墙结构进行观察，发现变形时应及时处理，确保左右两节支撑导向墙位置准确；
S5、待左右两节支撑导向墙3固定后，采用汽车吊将拱顶导向墙1吊至左右两节支撑导向墙3上方，支撑导向墙3上的凸榫31插接在顶导向墙1的凹榫11中，弧形螺栓4穿过拱顶导向墙1和支撑导向墙3上的弧形连接孔，弧形螺栓4的两端部位于手孔6中并通过螺母紧固，将拱顶导向墙1与支撑导向墙3固定连接，完成导向墙结构安装；具体的，人工利用扭矩扳手通过左右2根共4根8.8级M30弧形螺栓对各节导向墙连接固定，完成导向墙结构安装。
S6、导向墙安装完成后，钻孔并安装热轧无缝钢管，注浆封堵，完成超前大管棚施工。
支架机构为槽钢+钢管焊接的组合结构，包括槽钢71、钢管Ⅰ71和钢管Ⅱ73，钢管Ⅰ71和钢管Ⅱ73的一端相交均焊接在槽钢71上，钢管Ⅰ71和钢管Ⅱ73远离槽钢71的一端均与预留核心土侧面接触，钢管Ⅰ71、钢管Ⅱ73与预留核心土8的侧面构成三角形结构。槽钢71的长度与支撑导向墙3的宽度相同，槽钢71的平面与支撑导向墙3的内壁贴合，槽钢71的两端部均设有钢管Ⅰ71和钢管Ⅱ73，增加结构的稳定性。
为使施工方便且保证结构的稳定性，设计预留核心土为梯形结构，在预留核心土上喷射混凝土进行硬化处理，或预留核心土为岩石。由于钢管Ⅰ71和钢管Ⅱ73的端部是抵在预留核心土的侧面上的，为防止钢管Ⅰ71和钢管Ⅱ73在支撑导向墙3的压力下发生内陷，所以将预留核心土进行硬化处理或预留核心土为岩石。
本发明一种预制装配式管棚导向墙的施工方法具有较大的实用性和经济性。以某公路隧道全断面法超前支护为例，通过利用一种预制装配式管棚导向墙施工方法进行隧道超前支护作业，利用汽车吊，在不需要大量施工人员的情况下，通过预制装配式导向墙，以较低的成本投入，便出色完成了隧道超前支护任务，取得了良好的经济效益。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种预制装配式管棚导向墙，其特征在于：所述管棚导向墙为拼接装配式结构，包括拱顶导向墙(1)和支撑导向墙(3)，在拱顶导向墙(1)的左右两侧设置支撑导向墙(3)用于支撑拱顶导向墙(1)，拱顶导向墙(1)位于支撑导向墙(3)的上方，支撑导向墙(3)的顶端与拱顶导向墙(1)的底部连接，支撑导向墙(3)的底端固定连接在地基上。
2.如权利要求1所述的一种预制装配式管棚导向墙，其特征在于：所述管棚导向墙还包括弧形螺栓(4)，拱顶导向墙(1)和支撑导向墙(3)拼装后通过弧形螺栓(4)穿过拱顶导向墙(1)和支撑导向墙(3)上的弧形连接孔，且弧形螺栓(4)的两端与螺母(5)配合就进行紧固。
3.如权利要求2所述的一种预制装配式管棚导向墙，其特征在于：所述拱顶导向墙(1)和支撑导向墙(3)相互连接的一端均设有弧形连接孔、用于供弧形螺栓(4)穿过和安装螺母(5)的手孔(6)，手孔(6)与弧形连接孔对应并连通，安装螺母(5)位于手孔(6)中。
4.如权利要求2或3所述的一种预制装配式管棚导向墙，其特征在于：所述拱顶导向墙(1)的两端部设有凹榫(11)，支撑导向墙(3)上与拱顶导向墙(1)连接的一端端部设有凸榫(31)，支撑导向墙(3)与拱顶导向墙(1)拼装时，凸榫(31)插接在凹榫(11)中。
5.如权利要求4所述的一种预制装配式管棚导向墙，其特征在于：所述拱顶导向墙(1)和支撑导向墙(3)的主体结构采用钢架支撑，每榀钢架与管棚孔口管焊成整体，钢架之间采用钢筋连接，浇筑时，拱顶导向墙(1)和支撑导向墙(3)上的弧形连接孔的位置采用PVC预埋套管。
6.一种预制装配式管棚导向墙的施工方法，其特征在于：基于权利要求1至5任意一项所述的一种预制装配式管棚导向墙，所述施工方法包括：
S1、预制装配式管棚导向墙在工厂预制完成，以分节的形式运输到施工现场；
S2、预制导向墙现场安装时，首先测量放样土体开挖，开挖台阶根据测量放样确定的导向墙位置，采用挖掘机配合人工开挖，开挖过程中应尽量减少对原土的扰动，预留核心土(8)；
S3、开挖完成后对放置导向墙的基础进行处理，基础承载力不低于设计要求；
S4、将预制装配式管棚导向墙运至掌子面，采用汽车吊将左右两节支撑导向墙(3)吊至安装位置，现场采用支架机构对支撑导向墙进行侧向支撑，安装过程中还应对支架机构和支撑导向墙结构进行观察；
S5、待左右两节支撑导向墙(3)固定后，采用汽车吊将拱顶导向墙(1)吊至左右两节支撑导向墙(3)上方，支撑导向墙(3)上的凸榫(31)插接在顶导向墙(1)的凹榫(11)中，弧形螺栓(4)穿过拱顶导向墙(1)和支撑导向墙(3)上的弧形连接孔，弧形螺栓(4)的两端部位于手孔(6)中并通过螺母紧固，将拱顶导向墙(1)与支撑导向墙(3)固定连接，完成导向墙结构安装；
S6、导向墙安装完成后，钻孔并安装热轧无缝钢管，注浆封堵，完成超前大管棚施工。
7.如权利要求6所述的一种预制装配式管棚导向墙的施工方法，其特征在于：所述预留核心土为梯形结构，在预留核心土上喷射混凝土进行硬化处理，或预留核心土为岩石。
8.如权利要求6所述的一种预制装配式管棚导向墙的施工方法，其特征在于：所述支架机构为槽钢+钢管焊接的组合结构，包括槽钢(71)、钢管Ⅰ(72)和钢管Ⅱ(73)，钢管Ⅰ(72)和钢管Ⅱ(73)的一端相交均焊接在槽钢(72)上，钢管Ⅰ(72)和钢管Ⅱ(73)远离槽钢(71)的一端均与预留核心土侧面接触，钢管Ⅰ(72)、钢管Ⅱ(73)与预留核心土(8)的侧面构成三角形结构。
9.如权利要求8所述的一种预制装配式管棚导向墙的施工方法，其特征在于：所述槽钢(71)的长度与支撑导向墙(3)的宽度相同，槽钢(71)的平面与支撑导向墙(3)的内壁贴合，槽钢(71)的两端部均设有钢管Ⅰ(71)和钢管Ⅱ(73)。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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