CN116291590A - 一种用于联络通道端口的主动支护防渗钢管片及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于联络通道端口的主动支护防渗钢管片及施工方法。其中每块管片由管片框架和内嵌式支护防渗结构两部分组成。管片框架由钢框架、三块弧形钢板、多个注浆孔，两端的锯齿状卡扣支架构成。内嵌式支护防渗结构由弧形衬砌钢板、设有单向弹簧卡扣的支撑柱、弧形肋板、冻结管路构成。本发明钢管片安装于联络通道始发接收端，其内嵌式支护防渗结构可在管片安装完成后向环外推出，快速支护失去整体性的隧道土体，加强联络通道口围岩的稳定性，冻结管片周围土体，并形成止水冻土帷幕。最后通过注浆填充管片框架与主动支护部分的空间，使管片整体结构更加稳定，达到支护防渗的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于联络通道端口的主动支护防渗钢管片及施工方法。
背景技术
通常情况下，在地铁联络通道施工中，盾构机切割后的隧道土体比盾构管片所拼装的管环直径更大，这会导致盾构管片与隧道土体之间存在缝隙。然而，被盾构机刀盘切割的隧道土体失去整体性遭到破坏后，发生松散坍塌的风险升高。针对这种情况，通常做法是在混凝土管片拼装完成后，通过注浆孔注浆填充加固。但是注浆后需要一定的时间凝固才能发挥作用，无法及时的支护隧道周围土体。
同时，在联络通道口周围有地下水的情况下，普通的混凝土管片施工工艺不仅效果不显著，而且施工步骤繁杂。而现有的冻结法施工工艺将冻结管路焊接在盾构管片内部，盾构管片与需要被冻结的土体之间存在缝隙，冻结效率较低。
基于以上两个问题，在地铁联络通道的盾构施工中亟需一种能快速支护联络通道口土体并且能够提高冻结效率的盾构管片及施工方法。
发明内容
一种用于联络通道端口的主动支护防渗钢管片及施工方法，主动支护防渗钢管片分为标准块、邻接块、封顶块，每块主动支护防渗钢管片由内嵌式支护防渗结构和管片框架两部分组成。内嵌式支护防渗结构和管片框架通过四个卡扣拼接。
作为优选，管片框架由钢框架构成，其中外环由三块弧形钢板焊接构成，三块弧形钢板之间预留出两道对接缝，每道对接缝两端各有一个锯齿状卡扣支架，弧形钢板上有多个注浆孔。
作为优选，所述管片框架的径向断面设有多个拼接螺孔，相邻衬砌钢管片之间的拼接螺孔相互对应并彼此连通，所述多块主动支护防渗钢管片通过拼接螺孔依次拼接成一个完整的主动支护防渗钢管环。所述管片框架的轴向断面设有多个连接螺孔，相邻主动支护防渗钢管环之间的连接螺孔相互对应并彼此连通，在盾构施工过程中通过连接螺孔将相邻钢管环连接，完成联络通道始发端与接收端的多个主动支护防渗钢管片衬砌施工。
作为优选，内嵌式支护防渗结构由弧形衬砌钢板和两端的支撑柱构成，每端分别设置两个支撑柱，两端的支撑柱之间设有两块弧形肋板，共四块。内嵌式支护防渗结构在向外推动的过程中，弧形肋板与对接缝紧密贴合。
作为优选，支撑柱主体由矩形钢焊接而成，焊接时在对接卡扣支架一面预留多个卡扣槽，每个卡扣槽内有一个卡扣，每个卡扣下方设有弹簧支撑。
作为优选，弧形肋板之间设有一道冻结管路，每块钢管片内的冻结管路紧贴弧形衬砌钢板内壁，进出水口指向环内，相邻钢管片之间冻结管路的进出水口由软管串联，形成环形冻结管路。每个主动支护防渗钢管环具有两道并联的环形冻结管路，每道环形冻结管路分别有一个总出水口和总进水口。所述总进水口和总出水口与冻结设备连接。
采用上述主动支护防渗钢管片，其包括如下步骤：
步骤1加固土层：对联络通道始发端采用洞内水平注浆的方式进行微加固，确保盾构机进入联络通道始发端时，联络通道洞口的土体稳定性满足要求。
步骤2管片安装：盾构机掘进，通过联络通道口时，主动支护防渗钢管片开始安装，以标准块、邻接块、封顶块的顺序进行安装，并通过拼接螺孔拼接成一个管环，再通过连接螺孔连接相邻管环，并在环缝里装上止水橡胶密封条。
步骤3主动支护：主动支护防渗钢管环安装完成后，先从下方的标准块开始将内嵌式支护防渗结构向环外缓慢推出，推出过程中需要对管片的位置进行校核，防止管片位置因内嵌式支护防渗结构挤压土体的反力而发生变化。进一步地，将顶部的封顶块的内嵌式支护防渗结构向环外推出，直至内嵌式支护防渗结构对岩土体产生挤压。最后同时将两侧的邻接块内嵌式支护防渗结构向环外推出，直至内嵌式支护防渗结构对岩土体产生挤压，最后再次校核管片位置。
步骤4冻结防渗：内嵌式支护防渗结构位置固定后，用软管将相邻管片之间的冻结管路依次连通形成环形冻结管路，预留出总进水口和出水口连接冻结设备。冷冻液实现冻结设备—总进水口—环形冻结管路—总出水口—冻结设备不断循环，对管片周围的土体进行冻结。
步骤5注浆填充：在冻结完成后，通过注浆孔对内嵌式支护防渗结构与管片框架之间的空隙进行注浆填充，使内嵌式支护防渗结构所承受的岩土体压力有更多路径传递到管片框架，力的传递面积更平均，整体结构更加稳定。
步骤6：主动支护防渗钢管片实现其效果，管片周围土体稳定，止水冻土帷幕形成，管片整体结构稳定，盾构机继续前进。
本发明的有益效果
普通管片施工在注浆后需要一定的时间凝固才能发挥作用，本发明钢管片在拼装完成后可以直接将内嵌式支护防渗结构推出，快速有效地支护隧道土体，维持联络通道口周围土体的稳定性。
本发明钢管片中的冻结管路紧贴内嵌式支护防渗结构的弧形衬砌钢板内壁，而衬砌钢板内壁直接接触隧道土体，传热路径更加直接，传热效率提升，对隧道土体的冻结速度更快、效果更好。
本发明在内嵌式支护防渗结构和管片框架之间的空隙注浆，混凝土浆液填充满中空部分后，管片的结构更加完整，传力部位从四个卡扣变为硬化后的混凝土浆体，受到的岩土体压力可以均匀地传递到主要受力的管片框架上。此外，混凝土浆体被内嵌式支护防渗结构的弧形衬砌钢板覆盖，比普通注浆后的混凝土浆体表面更加均匀，承力效果更好。
附图说明
图1为本发明主动支护防渗钢管片整体结构示意图
图2为本发明内嵌式支护防渗结构示意图
图3为本发明内嵌式支护防渗结构A部示意图
图4为本发明管片框架结构示意图
图5为本发明主动支护防渗钢管片剖面示意图
图6为本发明主动支护防渗钢管片支护时剖面示意图
图中标号：1内嵌式支护防渗结构、11弧形衬砌钢板、12支撑柱、121矩形钢、122卡扣、123弹簧、124卡扣槽、13弧形肋板、14冻结管路、2管片框架、21钢框架、22卡扣支架、23注浆孔、24拼接螺孔、25连接螺孔、26弧形钢板、27对接缝、3软管、4总进水口、5总出水口。
具体实施方式
以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。
实施例详见图1-6。
图1所示，主动支护防渗钢管片分为标准块、邻接块、封顶块，每块主动支护防渗钢管片由1内嵌式支护防渗结构和2管片框架两部分组成。1内嵌式支护防渗结构和2管片框架通过四个122卡扣拼接。
图2所示，1内嵌式支护防渗结构由11弧形衬砌钢板和两端的12支撑柱构成，每端分别设置两个12支撑柱，两端的12支撑柱之间设有两块13弧形肋板，共四块。1内嵌式支护防渗结构在向外推动的过程中，13弧形肋板与27对接缝紧密贴合。
图3所示，12支撑柱主体由121矩形钢焊接而成，焊接时在对接22卡扣支架一面预留多个124卡扣槽，每个124卡扣槽内有一个122卡扣，每个122卡扣下方设有123弹簧支撑。
图4所示，2管片框架由21钢框架构成，其中外环由三块26弧形钢板焊接构成，三块26弧形钢板之间预留出两道27对接缝，每道27对接缝两端各有一个锯齿状22卡扣支架，26弧形钢板上有多个23注浆孔。所述2管片框架的径向断面设有多个24拼接螺孔，相邻衬砌钢管片之间的24拼接螺孔一一对应并彼此连通，所述多块主动支护防渗钢管片通过24拼接螺孔依次拼接成一个完整的主动支护防渗钢管环。所述管片框架的轴向断面设有多个25连接螺孔，相邻主动支护防渗钢管环之间的25连接螺孔一一对应并彼此连通，在盾构施工过程中通过25连接螺孔将相邻钢管环连接，完成联络通道始发端与接收端的多个主动支护防渗钢管片衬砌施工。
图5所示，13弧形肋板之间设有一道14冻结管路，每块钢管片内的14冻结管路紧贴11弧形衬砌钢板内壁，进出水口指向环内，相邻钢管片之间14冻结管路的进出水口由3软管串联，形成环形冻结管路。每个主动支护防渗钢管环具有两道并联的环形冻结管路，每道环形冻结管路分别有一个4总进水口和5总出水口。所述4总进水口和5总出水口与冻结设备连接。
图6所示，采用上述主动支护防渗钢管片进行盾构施工的方法，包括下列施工步骤：
步骤1加固土层：对联络通道始发端采用洞内水平注浆的方式进行微加固，确保盾构机进入联络通道始发端时，联络通道洞口的土体稳定性满足要求。
步骤2管片安装：盾构机掘进，通过联络通道口时，主动支护防渗钢管片开始安装，以标准块、邻接块、封顶块的顺序进行安装，并通过24拼接螺孔拼接成一个管环。再通过25连接螺孔连接相邻管环，并在环缝里装上止水橡胶密封条。
步骤3主动支护：主动支护防渗钢管环安装完成后，先从下方的标准块开始将1内嵌式支护防渗结构向环外缓慢推出，推出过程中需要对管片的位置进行校核，防止管片位置因1内嵌式支护防渗结构挤压土体的反力而发生变化。进一步地，将顶部的封顶块的1内嵌式支护防渗结构向环外推出，直至1内嵌式支护防渗结构对岩土体产生挤压。最后同时将两侧的邻接块1内嵌式支护防渗结构向环外推出，直至1内嵌式支护防渗结构对岩土体产生挤压，最后再次校核管片位置。
步骤4冻结防渗：1内嵌式支护防渗结构位置固定后，用3软管将相邻管片之间的冻结管路依次连通形成环形冻结管路，预留的4总进水口和5总出水口连接冻结设备。冷冻液实现冻结设备—4总进水口—环形冻结管路—5总出水口—冻结设备不断循环，对管片周围的土体进行冻结。
步骤5注浆填充：在冻结完成后，通过23注浆孔对1内嵌式支护防渗结构与2管片框架之间的空隙进行注浆填充，使1内嵌式支护防渗结构所承受的岩土体压力有更多路径传递到2管片框架，力的传递面积更平均，整体结构更加稳定。
步骤6：主动支护防渗钢管片实现其效果，管片周围土体稳定，止水冻土帷幕形成，管片整体结构稳定，盾构机继续前进。
具体施工中，钢管片无楔形量，环缝设置凹凸榫。单向卡扣的拼接方式也可更换为液压升降的方式。此皆为现有的成熟技术，其他施工与现有技术相同，不再赘述。
需要说明的是，本发明中未详细阐述部分属于本领域公知技术，或可直接从市场上采购获得，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得，其具体的连接方式在本领域或日常生活中有着极其广泛的应用，此处不再详述。
此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种用于联络通道端口的主动支护防渗钢管片，其特征在于，主动支护防渗钢管片分为标准块、邻接块、封顶块，每块主动支护防渗钢管片由内嵌式支护防渗结构(1)和管片框架(2)两部分组成。内嵌式支护防渗结构(1)和管片框架(2)通过四个卡扣(122)拼接。
2.根据权利要求1所述的一种用于联络通道端口的主动支护防渗钢管片，其特征在于，管片框架(2)由钢框架(21)构成，其中外环由三块弧形钢板(26)焊接构成，三块弧形钢板(26)之间预留出两道对接缝(27)，每道对接缝(27)两端各有一个锯齿状卡扣支架(22)，弧形钢板(26)上有多个注浆孔(23)。
3.根据权利要求2所述的一种用于联络通道端口的主动支护防渗钢管片，其特征在于，所述管片框架(2)的径向断面设有多个拼接螺孔(24)，相邻衬砌钢管片之间的拼接螺孔(24)一一对应并彼此连通，所述多块主动支护防渗钢管片通过拼接螺孔(24)依次拼接成一个完整的主动支护防渗钢管环。所述管片框架的轴向断面设有多个连接螺孔(25)，相邻主动支护防渗钢管环之间的连接螺孔(25)一一对应并彼此连通，在盾构施工过程中通过连接螺孔(25)将相邻钢管环连接，完成联络通道始发端与接收端的多个主动支护防渗钢管片衬砌施工。
4.根据权利要求3所述的一种用于联络通道端口的主动支护防渗钢管片，其特征在于，内嵌式支护防渗结构(1)由弧形衬砌钢板(11)和两端的支撑柱(12)构成，每端分别设置两个支撑柱(12)，两端的支撑柱(12)之间设有两块弧形肋板(13)，共四块。内嵌式支护防渗结构(1)在向外推动的过程中，弧形肋板(13)与对接缝(27)紧密贴合。
5.根据权利要求4所述的一种用于联络通道端口的主动支护防渗钢管片，其特征在于，支撑柱(12)主体由矩形钢(121)焊接而成，焊接时在对接卡扣支架(22)一面预留多个卡扣槽(124)，每个卡扣槽(124)内有一个卡扣(122)，每个卡扣(122)下方设有弹簧(123)支撑。
6.根据权利要求5所述的一种用于联络通道端口的主动支护防渗钢管片，其特征在于，弧形肋板(13)之间设有一道冻结管路(14)，每块钢管片内的冻结管路(14)紧贴弧形衬砌钢板(11)内壁，进出水口指向环内，相邻钢管片之间冻结管路(14)的进出水口由软管(3)串联，形成环形冻结管路。每个主动支护防渗钢管环具有两道并联的环形冻结管路，每道环形冻结管路分别有一个总进水口(4)和总出水口(5)。所述总进水口(4)和总出水口(5)与冻结设备连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于联络通道端口的主动支护防渗钢管片，其特征在于，包括下列施工步骤：
步骤1加固土层：对联络通道始发端采用洞内水平注浆的方式进行微加固，确保盾构机进入联络通道始发端时，联络通道洞口的土体稳定性满足要求。
步骤2管片安装：盾构机掘进，通过联络通道口时，主动支护防渗钢管片开始安装，以标准块、邻接块、封顶块的顺序进行安装，并通过拼接螺孔(24)拼接成一个管环，再通过连接螺孔(25)连接相邻管环，并在环缝里装上止水橡胶密封条。
步骤3主动支护：主动支护防渗钢管环安装完成后，先从下方的标准块开始将内嵌式支护防渗结构(1)向环外缓慢推出，推出过程中需要对管片的位置进行校核，防止管片位置因内嵌式支护防渗结构(1)挤压土体的反力而发生变化。进一步地，将顶部的封顶块的内嵌式支护防渗结构(1)向环外推出，直至内嵌式支护防渗结构(1)对岩土体产生挤压。最后同时将两侧的邻接块内嵌式支护防渗结构(1)向环外推出，直至内嵌式支护防渗结构(1)对岩土体产生挤压。最后再次校核管片位置。
步骤4冻结防渗：内嵌式支护防渗结构(1)位置固定后，用软管(3)将相邻管片之间的冻结管路依次连通形成环形冻结管路，预留的总进水口(4)和总出水口(5)连接冻结设备。冷冻液实现冻结设备—总进水口(4)—环形冻结管路—总出水口(5)—冻结设备不断循环，对管片周围的土体进行冻结。
步骤5注浆填充：在冻结完成后，通过注浆孔(23)对内嵌式支护防渗结构(1)与管片框架(2)之间的空隙进行注浆填充，使内嵌式支护防渗结构(1)所承受的岩土体压力有更多路径传递到管片框架(2)，力的传递面积更平均，整体结构更加稳定。
步骤6：主动支护防渗钢管片实现其效果，管片周围土体稳定，止水冻土帷幕形成，管片整体结构稳定，盾构机继续前进。
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| CN117128008A (zh) * | 2023-10-26 | 2023-11-28 | 江苏快鹿地铁钢结构制造有限公司 | 一种隧道联络通道用快速组装式钢管片 |
| CN117128008B (zh) * | 2023-10-26 | 2024-02-23 | 江苏快鹿地铁钢结构制造有限公司 | 一种隧道联络通道用快速组装式钢管片 |
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