CN204041081U - 一种隧道施工初期支护装置 - Google Patents

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金淮
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徐凌
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李松梅
赵凯
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田韶英
王伟锋
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本实用新型公开了一种应用于地下隧道工程的隧道施工初期支护装置。所述隧道施工初期支护装置包括:多个预制的钢波纹管管片单元;其中,预设数量的钢波纹管管片单元在径向上拼接成与开挖土层密贴的环形支护结构;各个环形支护结构沿纵向依次拼接成连续密封的支护受力结构。通过使用上述的隧道施工初期支护装置,可以有效地简化地下隧道工程初衬结构的施作过程,缩短施工时间,实现隧道开挖支护的“快封闭”原则。

Description

一种隧道施工初期支护装置
技术领域
本实用新型涉及地下工程技术,特别涉及一种应用于地下隧道工程的隧道施工初期支护装置。
背景技术
在城市地下工程矿山法隧道施工时,为了尽早封闭开挖面、有效减小地表沉降,土体开挖后应尽快架设刚度较大的初期支护装置。目前,城市地下工程中广泛采用的初期支护装置为由多根钢筋通过焊接而成的钢格栅或由型钢弯曲而成的型钢格栅结构。现有技术的初期支护装置,每环的钢筋格栅钢架均由数个不同形状的格栅单元拼装而成。钢筋格栅的每个单元由主筋、加强筋、连接角钢(形成端板)焊接成型,单元之间采用高强螺栓连接。在实际应用中,放样后的钢筋格栅将按照预先设计的各单元位置进行调整并连接,架设格栅时还将向土体内打入系统锚杆以固定格栅位置。当不设置系统锚杆时,钢筋格栅也可通过锁脚锚杆来定位。在完成上述格栅架设后,尽快分层喷射混凝土,以形成钢筋格栅和喷射混凝土复合受力结构。
目前,城市地下工程矿山法隧道设计及施工依据的原则为18字方针:“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”。但是,现有技术中应用于地下工程的初期支护装置所采用的是“钢筋格栅钢架+喷射混凝土”的型式。由于地下工程初衬结构的整个施作过程包括了格栅钢架的运输、安装、连接、调整就位,以及混凝土的材料准备、空压设备、运输管道、喷射装配等两大环节的流程,因此在使用现有技术中的初期支护装置时,所需的施工时间一般都比较长,所以很难真正实现隧道开挖支护的“快封闭”原则。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型提供一种隧道施工初期支护装置,应用于地下隧道工程,从而可以有效地简化地下隧道工程初衬结构的施作过程,缩短施工时间,实现隧道开挖支护的“快封闭”原则。
本实用新型的技术方案具体是这样实现的:
一种隧道施工初期支护装置,应用于地下隧道工程,该装置包括:多个预制的钢波纹管管片单元;
其中,预设数量的钢波纹管管片单元在径向上拼接成与开挖土层密贴的环形支护结构;
各个环形支护结构沿纵向依次拼接成连续密封的支护受力结构。
较佳的,径向上相邻的两个钢波纹管管片单元在径向拼接处通过多个高强螺栓组栓接;
其中,每个高强螺栓组包括至少两个高强螺栓。
较佳的,所述钢波纹管管片单元的径向的两端均设置有径向延伸部;
所述径向延伸部上设置有多个供高强螺栓穿过的拼接螺栓孔。
较佳的,所述钢波纹管管片单元的径向的两端均设置有径向连接法兰;
所述径向连接法兰上设置有多个供高强螺栓穿过的拼接螺栓孔。
较佳的,纵向上相邻的两个钢波纹管管片单元在纵向拼接处通过多个高强螺栓栓接。
较佳的,所述钢波纹管管片单元的纵向的两端设置有纵向连接法兰;
所述纵向连接法兰上设置有多个供高强螺栓穿过的拼接螺栓孔。
较佳的,所述钢波纹管管片单元的纵向的两端均设置有纵向延伸部;
所述纵向延伸部上设置有多个供高强螺栓穿过的拼接螺栓孔。
较佳的,当在径向或纵向通过径向延伸部或纵向延伸部使用高强螺栓连接两个钢波纹管管片单元时,所述高强螺栓的螺帽位于所述隧道施工初期支护装置外侧,所述高强螺栓的螺母位于所述隧道施工初期支护装置内侧。
较佳的,当在径向或纵向通过径向连接法兰或纵向连接法兰使用高强螺栓连接两个钢波纹管管片单元时,所述径向连接法兰或纵向连接法兰位于所述隧道施工初期支护装置内侧。
较佳的,相邻的两个钢波纹管管片单元的径向拼接处或纵向拼接处均涂覆有密封胶。
较佳的,所述钢波纹管管片单元由碳钢板冷成型加工而成,且具有经过防腐处理的表面。
较佳的,所述隧道施工初期支护装置在径向的截面形状为五心圆、三心圆或正圆形。
如上可知,在本实用新型的技术方案中,隧道施工初期支护装置是由多个预制的钢波纹管管片单元组成,是一个连续密封的支护受力结构。由于由多个预制的钢波纹管管片单元所组成的管状的隧道施工初期支护装置具有拱形横截面和轴向波纹,因此在径向和轴向上可共同分担地层荷载引起的应力应变,从而起到分散荷载的作用。所以,本实用新型中的隧道施工初期支护装置具有优良的受力特性,能够更好的发挥钢结构的优势。另外,由于本实用新型中的隧道施工初期支护装置是由多个预制的钢波纹管管片单元连接而成的,因此上述的钢波纹管管片单元可以预先定制,从而更容易对工厂的预制质量进行控制;而且,本实用新型中的隧道施工初期支护装置的现场拼装速度也很快,从而可以大大简化施工步序,缩短施工时间,加快施工进度,实现隧道开挖支护的“快封闭”原则,还可大大降低隧道开挖对周边土体的扰动,加快施工进度、减少施工风险、减小地面沉降、降低施工造价。此外,由于上述的隧道施工初期支护装置是连续密封结构,因此还可以起到一定的防水作用,所以更适合用于城市地下工程中,以替代现有的钢筋格栅钢架初支结构。
附图说明
图1为本实用新型实施例中的隧道施工初期支护装置的结构示意图;
图2为本实用新型实施例中的隧道施工初期支护装置的纵向剖面示意图;
图3为本实用新型实施例中的钢波纹管管片单元径向拼接的示意图一;
图4为本实用新型实施例中的钢波纹管管片单元径向拼接的示意图二;
图5为本实用新型实施例中的钢波纹管管片单元纵向拼接的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下参照附图并举实施例,对本实用新型进一步详细说明。
本实施例提供了一种应用于地下隧道工程的隧道施工初期支护装置。
图1为本实用新型实施例中的隧道施工初期支护装置的结构示意图。图2为本实用新型实施例中的隧道施工初期支护装置的纵向剖面示意图。
如图1和图2所示,本实用新型实施例中的隧道施工初期支护装置主要包括:多个预制的钢波纹管管片单元11;
其中,预设数量的钢波纹管管片单元在径向上拼接成与开挖土层密贴的环形支护结构;
各个环形支护结构沿纵向(例如,开挖方向或者隧道施工初期支护装置的延伸方向)依次拼接成连续密封的支护受力结构。
在实际应用中,上述的钢波纹管管片单元11可以预先制作。因此,当需要组装隧道施工初期支护装置时,即可带着预定数量的钢波纹管管片单元到达现场后再现场进行拼接。另外,在本实用新型的较佳实施例中,在进行径向拼接时,所述预设数量可以是6(例如,图1所示),也可以是其它预先设定的数值。
较佳的,在本实用新型的具体实施例中,径向上相邻的两个钢波纹管管片单元11在径向拼接处通过多个高强螺栓组12栓接;其中,每个高强螺栓组12包括两个高强螺栓。
图3为本实用新型实施例中的钢波纹管管片单元径向拼接的示意图一。如图3所示,较佳的,在本实用新型的具体实施例中,所述钢波纹管管片单元11的径向的两端均设置有径向延伸部13,所述径向延伸部上设置有多个供高强螺栓穿过的拼接螺栓孔。因此,在径向拼接两个钢波纹管管片单元时,可将两个钢波纹管管片单元的径向延伸部13重叠(即互相搭接),使得所述高强螺栓可以通过上述的拼接螺栓孔穿过两个钢波纹管管片单元11的延伸部13,将两个钢波纹管管片单元固定并连接在一起。
除了图3所示的径向拼接方式之外,还可以使用其它的径向拼接方式。
例如,图4为本实用新型实施例中的钢波纹管管片单元径向拼接的示意图二。如图4所示,较佳的,在本实用新型的具体实施例中,所述钢波纹管管片单元11的径向的两端均设置有径向连接法兰14,所述径向连接法兰14上设置有多个供高强螺栓穿过的拼接螺栓孔。因此,在拼接两个钢波纹管管片单元时,所述高强螺栓可以通过上述拼接螺栓孔穿过两个钢波纹管管片单元的径向连接法兰14,将两个钢波纹管管片单元固定并连接在一起。
图5为本实用新型实施例中的钢波纹管管片单元纵向拼接的示意图一。如图5所示,较佳的,在本实用新型的具体实施例中,纵向上相邻的两个钢波纹管管片单元11在纵向拼接处通过多个高强螺栓栓接。例如,所述钢波纹管管片单元11的纵向的两端均设置有纵向延伸部,所述纵向延伸部上设置有多个供高强螺栓穿过的拼接螺栓孔。因此,在纵向拼接两个钢波纹管管片单元时,可将两个钢波纹管管片单元的纵向延伸部重叠(即互相搭接),使得所述高强螺栓可以通过纵向延伸部上的拼接螺栓孔穿过两个钢波纹管管片单元11的纵向延伸部,将两个钢波纹管管片单元固定并连接在一起。
较佳的,如图4所示,在本实用新型的具体实施例中,所述钢波纹管管片单元11的纵向的两端设置有纵向连接法兰15,所述纵向连接法兰15上设置有多个供高强螺栓穿过的拼接螺栓孔。因此,所述高强螺栓可以通过上述的拼接螺栓孔穿过两个钢波纹管管片单元的纵向连接法兰15,将两个钢波纹管管片单元固定并连接在一起。
除了图4和图5所示的纵向拼接方式之外,还可以使用其它的纵向拼接方式。
较佳的,在本实用新型的具体实施例中,当在径向或纵向通过径向延伸部或纵向延伸部使用高强螺栓连接两个钢波纹管管片单元时,所述高强螺栓的螺帽位于所述隧道施工初期支护装置外侧,所述高强螺栓的螺母位于所述隧道施工初期支护装置内侧,如图1和图3所示。例如,由于所述隧道施工初期支护装置是用于地下隧道的初期支护,则所述高强螺栓的螺帽位于地下隧道一侧,而所述高强螺栓的螺母则位于所述隧道施工初期支护装置内侧,从而便于安装人员进行安装,可以更好的适应地下暗挖工程的施工特点。
较佳的,在本实用新型的具体实施例中,当在径向或纵向通过径向连接法兰或纵向连接法兰使用高强螺栓连接两个钢波纹管管片单元时,所述径向连接法兰或纵向连接法兰位于所述隧道施工初期支护装置内侧,如图4所示。例如,由于所述隧道施工初期支护装置是用于地下隧道的初期支护,因此可以将径向连接法兰或纵向连接法兰设置在所述隧道施工初期支护装置内侧,从而便于安装人员进行安装,可以更好的适应地下暗挖工程的施工特点。
较佳的,在本实用新型的具体实施例中,相邻的两个钢波纹管管片单元11的径向拼接处或纵向拼接处均涂覆有密封胶(或者使用其它的防水方式),起到闭水效果,从而在一定程度上提高所述隧道施工初期支护装置的防水性能。
较佳的,在本实用新型的具体实施例中,所述钢波纹管管片单元可以是由碳钢板冷成型加工而成(或者采用其它的加工方式),且具有经过防腐处理的表面,以满足耐久性等要求。
较佳的,在本实用新型的具体实施例中,所述隧道施工初期支护装置在径向的截面形状为五心圆(如图1所示)、三心圆或正圆形(或者其它的功能适应性形状),从而可以适用于截面为五心圆、三心圆或正圆形等各种形状的各类地下隧道工程的初期支护。
综上可知,在本实用新型的技术方案中,摒弃了传统的钢筋格栅+喷锚支护的初衬结构体系,而是将多个预制的钢波纹管管片单元通过径向连接和纵向连接而成一个连续密封的隧道施工初期支护装置,从而可以在地下隧道工程中采用具有一定防水性、具备更好的受力特性、工厂加工预制拼装式、施工速度更快的钢波纹管受力结构。
另外,由于由多个预制的钢波纹管管片单元所组成的管状的隧道施工初期支护装置具有拱形横截面和轴向波纹,因此在径向和轴向上可共同分担地层荷载引起的应力应变,从而起到分散荷载的作用。所以,本实用新型中的隧道施工初期支护装置具有优良的受力特性,能够更好的发挥钢结构的优势。另外,由于本实用新型中的隧道施工初期支护装置是由多个预制的钢波纹管管片单元连接而成的,因此上述的钢波纹管管片单元可以预先定制,从而更容易对工厂的预制质量进行控制;而且,本实用新型中的隧道施工初期支护装置的现场拼装速度也很快,从而可以大大简化地下工程初衬结构的施工步序,缩短施工时间,加快施工进度,实现隧道开挖支护的“快封闭”原则。此外,由于上述的隧道施工初期支护装置是连续密封,因此还可以起到一定的防水作用。由此可知,与现有技术中的钢筋格栅钢架初支结构相比,本实用新型中的隧道施工初期支护装置更适合用于城市地下工程中,以替代现有的钢筋格栅钢架初支结构。将本实用新型中的隧道施工初期支护装置应用于城市地铁区间隧道的修建中,将大大简化浅埋暗挖法初期支护的施作步骤,从而完全可以取代传统复合式衬砌结构的初支部分。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种隧道施工初期支护装置,应用于地下隧道工程,其特征在于,该装置包括:多个预制的钢波纹管管片单元;
其中,预设数量的钢波纹管管片单元在径向上拼接成与开挖土层密贴的环形支护结构;
各个环形支护结构沿纵向依次拼接成连续密封的支护受力结构。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于;
径向上相邻的两个钢波纹管管片单元在径向拼接处通过多个高强螺栓组栓接;
其中,每个高强螺栓组包括至少两个高强螺栓。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于:
所述钢波纹管管片单元的径向的两端均设置有径向延伸部;
所述径向延伸部上设置有多个供高强螺栓穿过的拼接螺栓孔。
4.根据权利要求2所述的装置,其特征在于:
所述钢波纹管管片单元的径向的两端均设置有径向连接法兰;
所述径向连接法兰上设置有多个供高强螺栓穿过的拼接螺栓孔。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:
纵向上相邻的两个钢波纹管管片单元在纵向拼接处通过多个高强螺栓栓接。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于:
所述钢波纹管管片单元的纵向的两端设置有纵向连接法兰;
所述纵向连接法兰上设置有多个供高强螺栓穿过的拼接螺栓孔。
7.根据权利要求5所述的装置,其特征在于:
所述钢波纹管管片单元的纵向的两端均设置有纵向延伸部;
所述纵向延伸部上设置有多个供高强螺栓穿过的拼接螺栓孔。
8.根据权利要求3或7所述的装置,其特征在于:
当在径向或纵向通过径向延伸部或纵向延伸部使用高强螺栓连接两个钢波纹管管片单元时,所述高强螺栓的螺帽位于所述隧道施工初期支护装置外侧,所述高强螺栓的螺母位于所述隧道施工初期支护装置内侧。
9.根据权利要求4或6所述的装置,其特征在于:
当在径向或纵向通过径向连接法兰或纵向连接法兰使用高强螺栓连接两个钢波纹管管片单元时,所述径向连接法兰或纵向连接法兰位于所述隧道施工初期支护装置内侧。
10.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:
相邻的两个钢波纹管管片单元的径向拼接处或纵向拼接处均涂覆有密封胶。
11.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:
所述钢波纹管管片单元由碳钢板冷成型加工而成,且具有经过防腐处理的表面。
12.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:
所述隧道施工初期支护装置在径向的截面形状为五心圆、三心圆或正圆形。
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