CN116006188A - 一种管幕与隔离桩刚性结点连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管幕与隔离桩刚性结点连接装置，包括隔离桩和刚性节点，多个隔离桩沿隧道的轴向方向排列在隧道的两侧，钢护筒套设在隔离桩的外侧；端部刚性节点包括钢筋和冠梁混凝土，钢筋嵌入在冠梁混凝土的内侧形成冠梁；钢筋包括主筋和固定筋，管幕的端部设置有管幕端头板，固定筋固定在管幕端头板上，主筋的两端连接在沿隧道的轴向方向的两个隔离桩之间，固定筋与主筋之间固定连接。本发明通过钢筋与钢筋相连的形式，将隔离桩与管幕连接成稳定的结构，能够使管幕与隔离桩之间形成刚性节点，提高隧道永久结构的抗上浮能力，同时提高隧道永久结构的控制沉降能力。

Description

一种管幕与隔离桩刚性结点连接装置

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，具体涉及一种管幕与隔离桩刚性结点连接装置。

背景技术

随着城市轨道交通的发展以及地下空间的不断利用，既有地铁隧道周围的工程活动越来越频繁。邻近地铁设施的基坑工程，不仅要保证地铁设施结构的安全，还要保证地铁正常运营的安全。基坑近接已运营的地铁车站、隧道的案例越来越多，基坑开挖引起运营地铁变形的问题已经成为工程的热点及难点问题。

对于地铁隧道受基坑开挖影响的工程，若基坑开挖深度较深，且隧道顶距坑底较近，在采取土体加固还不足以控制隧道隆起变形、保证隧道安全时，可在隧道两侧设置隔离桩。隔离桩顶部与基础底板或垫层连接在一起，形成“门式框架”或“板凳桩”，以提高抗拔能力。隔离桩+管幕”的组合加固方式在地铁正上方大面积基坑开挖前形成了对近邻地铁的超前支护，可以有效减小施工过程中对既有地铁的扰动，保证施工过程中运营地铁的安全性，但管幕与隔离桩之间难以形成固定连接。

专利申请CN108278116B公开了一种浅埋大跨度管幕支护体系及其施工方法。通过浅埋大跨度管幕支护体系的倒“U”型支护框架结构钢管内间隔设置半圆型加强肋，加强了钢管的稳定性，通过钢管侧壁上的开槽处焊接连接钢板将相邻钢管过程连接在一起，提高了其横向刚度和承载力。该申请虽然增强了管幕的稳定性，但该专利难以用于管幕与隔离桩之间的连接，无法用于近邻地铁的超前支护。因此，现有技术难以解决管幕与隔离桩间固定连接形成刚性节点的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种管幕与隔离桩刚性结点连接装置，从而保证隔离桩和管幕能形成刚性节点，减少管幕施工对原有结构以及已有隧道的影响，提高施工效率和隧道的安全性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种管幕与隔离桩刚性结点连接装置，包括：隔离桩和刚性节点，多个隔离桩沿隧道的轴向方向排列在隧道的两侧，垂直于隧道轴向方向的两排隔离桩之间水平布置有管幕，所述管幕的高度高于所述隧道的顶面，所述管幕通过刚性节点与所述隔离桩连接；

所述刚性节点包括端部刚性节点和钢护筒；

所述钢护筒套设在隔离桩的外侧；所述端部刚性节点包括钢筋和冠梁混凝土，所述钢筋嵌入在所述冠梁混凝土的内侧形成冠梁；所述钢筋包括主筋和固定筋，所述管幕的端部设置有管幕端头板，所述固定筋固定在所述管幕端头板上，所述主筋的两端连接在沿隧道的轴向方向的两个隔离桩之间，所述固定筋与所述主筋之间固定连接。

可选的，多个所述隧道的轴向方向相同，多个所述隧道间同一轴向方向的管幕相互连接为一体；

所述刚性节点还包括中部刚性节点，所述中部刚性节点连接在相邻两个隧道之间的两列隔离桩上；所述中部刚性节点包括钢板和混凝土板，所述混凝土板包裹在所述钢板外侧，所述钢板一端连接在所述管幕的侧面，另一端与相邻两个隧道之间的隔离桩外的钢护筒连接。

可选的，所述混凝土板设置在相邻两个隧道之间的两列隔离桩的桩体中心内侧，所述管幕、钢板及隔离桩均与所述混凝土板固定连接，所述混凝土板的厚度大于所述管幕的外径。

可选的，所述钢板包括管幕钢板和连接钢板，所述管幕钢板固定在管幕的侧面上，所述连接钢板一端与管幕钢板连接，另一端与钢护筒连接。

可选的，所述管幕钢板沿管幕侧面的弧顶轴向双面焊接。

可选的，所述管幕钢板的轴向与所述管幕的轴向相同，所述连接钢板与管幕钢板之间的夹角为30°至35°或40°至45°。

可选的，所述固定筋为U形筋，所述固定筋的两个端部固定在管幕端头板上。

可选的，所述钢筋还包括箍筋，所述箍筋设置在所述主筋外侧。

可选的，所述固定筋的数量大于一个均匀设置在所述管幕端头板上，所述固定筋水平设置且与所述主筋垂直。

可选的，所述主筋与钢护筒之间通过接驳器连接，连接强度为I级接头要求。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过在隔离桩外设置钢护筒，并通过主筋与隔离桩连接，并在管幕的管幕端头板上设置固定筋，再将主筋与固定筋相连，通过钢筋与钢筋相连的形式，将隔离桩与管幕连接成稳定的结构，并浇筑混凝土形成冠梁增强稳定性，能够使管幕与隔离桩之间形成刚性节点。本发明能够提高隧道永久结构的抗上浮能力，同时提高隧道永久结构的控制沉降能力。

进一步，本发明在管幕侧面设置了管幕钢板，并通过连接钢板与管幕钢板和钢护筒连接，形成稳定的钢筋结构并浇筑混凝土，形成中部刚性节点，使隧道两侧以及上下行之间的隔离桩与管幕形成的整体结构，使相邻隧道间的管幕与隔离桩形成稳定的刚性节点。

进一步，本发明的混凝土板厚度大于管幕的外径，能够与管幕、钢板及隔离桩间形成固定连接，提高了中部刚性节点的稳定性。

进一步，本发明的连接钢板与管幕钢板之间的夹角为30°至35°或40°至45°，提高了混凝土板的承载力，从而提高中部刚性节点连接的整体稳定性。

进一步，本发明的固定筋为U形筋，能够增强与主筋连接的稳定性，提高端部刚性节点的稳定性。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。在附图中：

图1为本发明的侧视图；

图2为本发明的中部刚性节点的俯视图；

图3为本发明的管幕端头板的局部正视图；

图4为本发明的管幕端头板的局部俯视图；

图5为本发明的端部刚性节点的正视图；

图6为本发明端部刚性节点的侧视图；

图7为本发明中部刚性节点的俯视图。

其中，1-隔离桩、11-钢护筒、2-管幕、21-管幕端头板、3-端部刚性节点、31-钢筋、311-主筋、312-箍筋、313-固定筋、32-冠梁、4-中部刚性节点、41-钢板、411-管幕钢板、412-连接钢板、42-混凝土板、5-隧道。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明的一种管幕与隔离桩刚性结点连接装置，包括隔离桩1，管幕2和刚性节点。本实施例中，隧道5的数量为两个，其中，管幕2布置于垂直隧道5轴向方向的两排隔离桩1之间，所述管幕2设置在隧道5上方，防止整体结构上浮。每个所述隧道5外侧沿隧道5的轴向方向的两侧均设置有两列隔离桩1。所述刚性节点包括钢护筒11、端部刚性节点3和中部刚性节点4；所述钢护筒11套设在所述隔离桩1外侧，通过隔离桩自身的混凝土与隔离桩1形成固定连接，所述端部刚性节点3布置在两个隧道5不相邻的外侧，所述中部刚性节点4布置在两个隧道5之间。

如图2至图6所示，所述管幕2的端部设置有管幕端头板21。所述端部刚性节点3包括钢筋31和冠梁混凝土32，所述冠梁混凝土32浇筑在钢筋31外侧形成冠梁。所述钢筋31包括主筋311、箍筋312和固定筋313。所述主筋311为同一高度上平行排列的多个钢筋。所述箍筋312设置在所述主筋311外侧。

所述主筋311的一端焊接在所述钢护筒11上，另一端焊接在另一隔离桩1的钢护筒11上。所述固定筋313为U形筋，所述固定筋313的两端固定在所述管幕端头板21上，所述固定筋313与所述主筋311固定连接，所述固定筋313与所述主筋311相互垂直。再将所述主筋311、箍筋312与固定筋313外侧浇筑混凝土，形成冠梁混凝土32。如图2所示，所述冠梁混凝土32与管幕2相垂直。

如图5所示，所述钢护筒11上焊接有多层主筋311，每层主筋311上均固定连接有固定筋313。

可选的，如图3至图4所示，所述管幕端头板21为圆形，所述管幕端头板21顶部和底部中央均设置有一个固定筋313，所述管幕端头板21中部等间距设置有三层固定筋313，每层固定筋313的数量为两个，每层的两个固定筋313对称设置在管幕端头板21竖直方向的中间轴的两侧。

如图7所示，所述中部刚性节点4包括钢板41和混凝土板42。所述管幕2的侧面通过钢板41与隔离桩1外的钢护筒11连接。所述钢板41包括管幕钢板411和连接钢板412，所述管幕钢板411固定在管幕2的侧面上，所述管幕钢板411沿管幕2侧面的弧顶轴向双面焊接，所述连接钢板412一端与管幕钢板411连接，另一端与钢护筒11连接。所述管幕2外侧浇筑混凝土，形成混凝土板42。所述管幕钢板411的轴向与所述管幕2的轴向相同，所述连接钢板412与管幕钢板411之间的夹角为30°至35°或40°至45°。

作为本实施例可选的实施方式，所述管幕2采用钢管幕，且采用始发井和接收井顶进管幕施工工法进行施工。

作为本实施例可选的实施方式，所述固定筋313与管幕端头板21之间采用塞焊连接。

作为本实施例优选的实施方式，所述主筋311与钢护筒11之间采用接驳器连接，连接强度为I级接头要求。

作为本实施例优选的实施方式，所述管幕2的内直径不小于0.8m，壁厚不小于16mm，所述管幕2灌入混凝土强度等级不小于C30。

作为本实施例优选的实施方式，所述冠梁混凝土32的截面尺寸不小于800mm。

作为本实施例优选的实施方式，所述混凝土板42的混凝土强度等级不小于C30，板厚不小于500mm。

作为本实施例优选的实施方式，所述管幕钢板411沿管幕2侧面的弧顶轴向双面焊接，焊缝长度不小于5倍钢筋直径；钢护筒焊接的焊缝高度不小于8mm。

作为本实施例优选的实施方式，所述钢板41的厚度不小于20mm，所述钢板41在钢护筒11和管幕2的正上方焊接，形成连续的钢板2，所述钢板2焊接的焊缝高度不小于10mm。

本发明的一种管幕与隔离桩刚性结点连接装置，施工时，隔离桩1采用干成孔方式进行钻孔，并埋设所述钢护筒11。采用始发井和接收井顶进施工工法将管幕2顶进。随后采用管幕端头板21对管幕2进行封口，并用固定筋313与管幕端头板21进行塞焊。

在所述隔离桩1下放钢筋笼后，提前预埋钢护筒11，管幕2顶进完成后，凿除隔离桩1预留位置的混凝土保护层，通过接驳器将主筋311与钢护筒11进行焊接，并将箍筋312与管幕端头板21预埋的固定筋313进行整体连接。整体浇筑混凝土，形成冠梁混凝土32。

在所述管幕2的侧面中部焊接管幕钢板411，并在管幕钢板411上焊接连接钢板412，所述连接钢板412的另一端焊接在钢护筒11上，最后整体浇筑两列隔离桩1之间的部分形成混凝土板42。

在以上实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件，所涉及的结构设置方式、工作方式或控制方式如无特别说明，均为本领域常规的设置方式、工作方式或控制方式。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种管幕与隔离桩刚性结点连接装置，其特征在于，包括：隔离桩(1)和刚性节点，多个隔离桩(1)沿隧道(5)的轴向方向排列在隧道(5)的两侧，垂直于隧道(5)轴向方向的两排隔离桩(1)之间水平布置有管幕(2)，所述管幕(2)的高度高于所述隧道(5)的顶面，所述管幕(2)通过刚性节点与所述隔离桩(1)连接；

所述刚性节点包括端部刚性节点(3)和钢护筒(11)；

所述钢护筒(11)套设在隔离桩(1)的外侧；所述端部刚性节点(3)包括钢筋(31)和冠梁混凝土(32)，所述钢筋(31)嵌入在所述冠梁混凝土(32)的内侧形成冠梁；所述钢筋(31)包括主筋(311)和固定筋(313)，所述管幕(2)的端部设置有管幕端头板(21)，所述固定筋(313)固定在所述管幕端头板(21)上，所述主筋(311)的两端连接在沿隧道(5)的轴向方向的两个隔离桩(1)之间，所述固定筋(313)与所述主筋(311)之间固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种管幕与隔离桩刚性结点连接装置，其特征在于，多个所述隧道(5)的轴向方向相同，多个所述隧道(5)间同一轴向方向的管幕(2)相互连接为一体；

所述刚性节点还包括中部刚性节点(4)，所述中部刚性节点(4)连接在相邻两个隧道(5)之间的两列隔离桩(1)上；所述中部刚性节点(4)包括钢板(41)和混凝土板(42)，所述混凝土板(42)包裹在所述钢板(41)外侧，所述钢板(41)一端连接在所述管幕(2)的侧面，另一端与相邻两个隧道(5)之间的隔离桩(1)外的钢护筒(11)连接。

3.根据权利要求2所述的一种管幕与隔离桩刚性结点连接装置，其特征在于，所述混凝土板(42)设置在相邻两个隧道(5)之间的两列隔离桩(1)的桩体中心内侧，所述管幕(2)、钢板(41)及隔离桩(1)均与所述混凝土板(42)固定连接，所述混凝土板(42)的厚度大于所述管幕(2)的外径。

4.根据权利要求2所述的一种管幕与隔离桩刚性结点连接装置，其特征在于，所述钢板(41)包括管幕钢板(411)和连接钢板(412)，所述管幕钢板(411)固定在管幕(2)的侧面上，所述连接钢板(412)一端与管幕钢板(411)连接，另一端与钢护筒(11)连接。

5.根据权利要求4所述的一种管幕与隔离桩刚性结点连接装置，其特征在于，所述管幕钢板(411)沿管幕(2)侧面的弧顶轴向双面焊接。

6.根据权利要求4所述的一种管幕与隔离桩刚性结点连接装置，其特征在于，所述管幕钢板(411)的轴向与所述管幕(2)的轴向相同，所述连接钢板(412)与管幕钢板(411)之间的夹角为30°至35°或40°至45°。

7.根据权利要求1所述的一种管幕与隔离桩刚性结点连接装置，其特征在于，所述固定筋(313)为U形筋，所述固定筋(313)的两个端部固定在管幕端头板(21)上。

8.根据权利要求1所述的一种管幕与隔离桩刚性结点连接装置，其特征在于，所述钢筋(31)还包括箍筋(312)，所述箍筋(312)设置在所述主筋(311)外侧。

9.根据权利要求1所述的一种管幕与隔离桩刚性结点连接装置，其特征在于，所述固定筋(313)的数量大于一个均匀设置在所述管幕端头板(21)上，所述固定筋(313)水平设置且与所述主筋(311)垂直。

10.根据权利要求1所述的一种管幕与隔离桩刚性结点连接装置，其特征在于，所述主筋(311)与钢护筒(11)之间通过接驳器连接，连接强度为I级接头要求。

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