CN205955756U - 快装卸式球铁隧道壁板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及地下工程修建加固结构件领域，具体为一种快装卸式球铁隧道壁板。该快装卸式球铁隧道壁板设有环形管状整体组合隧道壁板，环形管状整体组合隧道壁板等分成单块壁板，其中一个单块壁板为活节组合段球铁壁板，其余单块壁板为单块球铁壁板，相邻两个单块壁板之间通过径向连接孔连接组装形成一个环形管状整体组合隧道壁板。这种壁板主要用于跟进盾构挖洞及时方便快捷组装成环管状整体支护，一环接一环往前连接固定，边加固外圈岩体，完成一个施工段后一边拆卸球铁壁板，一边安装衬砌钢筋混凝土弧形壁板，有效防止洞壁塌方变形和地上建筑物产生塌陷灾害，克服以往使用的脚手架支模或焊接钢拱模板结构笨重，互换性差，装卸调整困难的问题。

Description

快装卸式球铁隧道壁板

技术领域

本实用新型涉及地下工程(含各类隧道、城市地下公共管道、矿井巷道、竖井工程和军事设施等)重要基础设施施工初期盾构机挖掘后岩体洞壁的临时支承防护和老旧隧道的裂纹、漏水、病害处所、抢险备用通道及联络通道结合部等工程修建加固结构件领域，具体为一种快装卸式球铁隧道壁板。

背景技术

目前，国内主要依据新奥法的基本原理进行隧道设计施工，特别对江河水下水道、城市地铁、城市地下管道、各类隧道工程等重要基础设施多是采用浅埋暗挖法设计施工，其核心技术是在施工中采用多种辅助技术措施先加固围岩土体，充分调动和利用周边围岩的自承能力，开挖后及时支护，封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系，是一种有效抑制围岩发生过大变形的综合配套施工技术，这是国内多年来使用的施工方法。按照施工工艺程序，在开挖成洞后必须及时进行初期支护，边开挖，边支护，步步紧跟，封闭成环，一环接一环的往前连接固定，边加固外圈岩体，完成一个施工段后，再一边拆卸球铁壁板，一边衬砌钢筋混凝土壁板，以防止洞壁塌方和地表发生沉降灾害。

以往采用的支护是脚手架支模或焊接钢拱模板支护，其结构笨重，互换性差，现场洞内安装调整费工费力，安装越慢上方岩体塌落的危险性越大，因此开挖成洞后及时初期支护封闭成环是修建各类隧道主体工程的关键施工技术环节，直接影响隧道施工的安全质量保证和施工进度，因此改进和提高隧道施工初期支护结构件的结构质量和通用化，标准化程度是隧道施工建设重要研究课题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种通用化、标准化、高强度、耐腐蚀的结构合理、装卸快捷、方便实用的快装卸式球铁隧道壁板，主要用于城市地铁、地下公共管道和其他各类隧道施工中遇到断层、流沙、松软、黄土、高地应力特殊及不 良地质地段盾构挖掘后洞壁的临时支护和老旧隧道的裂纹、漏水、病害处所、抢险备用通道及联络通道结合部等工程的拱壁一次性衬砌修建加固结构件领域及相应配套技术，以解决和弥补传统施工工艺中存在的安全质量可靠性低，使用寿命低，施工效率低的问题。

本实用新型技术方案见：

一种快装卸式球铁隧道壁板，该快装卸式球铁隧道壁板设有环形管状整体组合隧道壁板，环形管状整体组合隧道壁板等分成单块壁板，其中一个单块壁板为活节组合段球铁壁板，其余单块壁板为单块球铁壁板，相邻两个单块壁板之间通过径向连接孔连接组装形成一个环形管状整体组合隧道壁板。

所述的快装卸式球铁隧道壁板，相邻两个单块壁板之间径向采用接缝，接缝采用“T”形塑胶密封圈，单块球铁壁板、活节组合段球铁壁板、“T”形塑胶密封圈，通过螺栓在连接处压紧密封。

所述的快装卸式球铁隧道壁板，环形管状整体组合隧道壁板的每块壁板具有四边框和背板，四边框和背板之间设置纵向筋板或横向筋板，纵向筋板和横向筋板均垂直于水平轴线布置，两纵向边框与相邻的纵向筋板和横向筋板之间的空间设置砂芯。

所述的快装卸式球铁隧道壁板，相邻的环形管状整体组合隧道壁板之间通过轴向连接孔连接拼装，形成支承防护结构体系。

所述的快装卸式球铁隧道壁板，相邻的环形管状整体组合隧道壁板之间轴向采用接缝，接缝采用“T”形塑胶密封圈。

所述的快装卸式球铁隧道壁板，每块单块球铁壁板具有四边框和球铁壁板背板，四边框为相对设置的轴向边框与相对设置的径向边框组合结构，四边框和球铁壁板背板之间设置纵向筋板和横向筋板，轴向边框上设置轴向连接孔，径向边框上设置径向连接孔。

所述的快装卸式球铁隧道壁板，活节组合段球铁壁板为活节A段壁板、活节B段壁板、活节C段壁板组合结构，活节C段壁板的一端边框与活节B段壁板的一端连接，活节B段壁板的另一端与活节A段壁板连接；活节C段壁板具有四边框和背板，四边框和背板之间设置纵向筋板和横向筋板。

所述的快装卸式球铁隧道壁板，活节A段壁板和活节B段壁板的横截面均为 直角梯形，活节A段壁板为沿轴向上大下小，活节B段壁板为沿轴向上小下大，活节A段壁板与活节B段壁板形成楔式配合结构，活节A段壁板与活节B段壁板的四边框和背板内侧均设置纵向筋板。

所述的快装卸式球铁隧道壁板，活节A段壁板和活节B段壁板作为环形管状整体组合隧道壁板安装成形的调节构件，在单块球铁壁板安装后，活节A段壁板和活节C段壁板分别连接到相邻的单块球铁壁板上，活节B段壁板从活节A段壁板和活节C段壁板之间缺口插入到位，通过螺栓连接固定，牢固连接形成一个环形管状整体组合隧道壁板。

所述的快装卸式球铁隧道壁板，球铁壁板构件选用QT500-10球铁壁板构件。

本实用新型的优点及有益效果是：

1.本实用新型所采用的快装卸式球铁隧道壁板，能有效适应了盾构快速挖掘的高效施工作业的特点需要，现代盾构机挖掘进度一般在日进尺量为47米左右，而要求洞壁支撑壁板每环的组装进度时限必须小于30分钟，这样才能充分预防洞壁的大面积塌方。据2015年媒体公布的在建的五座铁路隧道出现塌方事故都与洞壁初期支承结构强度不够或壁板外圈洞壁加固处理不当有直接关系。

2.本实用新型所采用的快装卸式球铁壁板，其结构特征是在每环等分若干块的其中一块壁板是活节组合段(见图1-图10所示)，既可以在狭小的洞壁内快速安装上去一环壁板起到刚挖成的洞壁临时支护作用，又能在完成一个施工段壁板外圈洞壁加固处理完成后，可以从每环壁板内侧拆掉球铁壁板，紧接着再把同样规格的钢筋混凝土壁板衬砌成环永久固定，成为完整的隧道支承体系，被拆掉的球铁壁板可以在下一个施工段循环使用。

3.本实用新型这种快装卸式球铁隧道壁板，尤其适用于城市浅埋状态下的地铁隧道和城市地下公共管道工程及其他各类隧道等地下工程遇到不良地质地段的洞壁支护，能够有效防止洞壁出现大面积塌方事故，确保施工顺利进行。

4.老旧隧道的裂纹、漏水、病害处所、抢险备用通道及联络通道结合部等工程的修复，加固再利用，延长使用寿命，具有极为重要的经济技术价值，对过去年久失修的老旧隧道采用本实用新型技术，只在隧道拱壁贴衬补强加固修复，既确保和提高了老旧隧道的结构强度，延长了使用寿命，比起单独采用局部搭脚手架挖壁堵漏补强修建加固处理，又节省修复费用和缩短修复周期，在我国有数百 座老旧隧道都面临着局部重新加固补强维修的问题，不仅具有可靠的技术保障，而且具有巨大的经济效益。

附图说明

图1-图2为快装卸式球铁隧道壁板单环示意图。其中，图1为主视图；图2为侧视图。

图3-图6为单块球铁壁板零件图。其中，图3为主视图；图4为图3中的A向视图；图5为图3中的B-B剖视图；图6为图5中的D向视图。

图7-图10为活节组合段球铁壁板示意图。其中，图7为主视图；图8为图7中的活节A段壁板示意图；图9为图7中的活节B段壁板示意图；图10为图7中的D-D剖视图。

图中，1单块球铁壁板；2活节组合段球铁壁板；3“T”形塑胶密封圈；4纵向筋板；5横向筋板；6球铁壁板背板；7轴向边框；8轴向连接孔；9径向连接孔；10径向边框；11活节A段壁板；12活节连接螺栓；13活节B段壁板；14活节C段壁板；15活节缺口接头部位。

具体实施方式

在具体实施过程中，采用本实用新型快装卸式球铁隧道壁板，主要用于跟进盾构挖洞及时方便快捷组装成环管状整体支护，一环接一环往前连接固定，边加固外圈岩体，完成一个施工段后一边拆卸球铁壁板，一边安装衬砌钢筋混凝土弧形壁板，此结构承载能力高，刚度大，安全可靠，有效防止洞壁塌方变形和地上建筑物产生塌陷灾害，克服了以往使用的脚手架支模或焊接钢拱模板结构笨重，互换性差，装卸调整困难的问题，便于短挖掘，快支护，提高施工效率，降低工程成本，确保施工初期隧道洞壁及地上建筑物的安全。同时，这种结构形式的隧道壁板更适用于老旧隧道的裂纹、漏水、病害处所、抢险备用通道及联络通道结合部等工程的修建加固再利用，延长使用寿命，具有可操作性和实用性及经济技术价值。

下面，通过附图和实施例对本实用新型进一步详细阐述。

如图1-图10所示，本实用新型快装卸式球铁隧道壁板，主要包括：单块球铁壁板1、活节组合段球铁壁板2、“T”形塑胶密封圈3、纵向筋板4、横向筋板5、球铁壁板背板6、轴向边框7、轴向连接孔8、径向连接孔9、径向边框10等， 具体结构如下：

该快装卸式球铁隧道壁板设有环形管状整体组合隧道壁板，环形管状整体组合隧道壁板等分成单块壁板，其中一个单块壁板为活节组合段球铁壁板2，其余单块壁板为单块球铁壁板1，相邻两个单块壁板之间通过径向连接孔连接组装形成一个环形管状整体组合隧道壁板，相邻的环形管状整体组合隧道壁板之间通过轴向连接孔连接拼装，形成支承防护结构体系。本实施例中，每个环形管状整体组合隧道壁板为八块壁板组成，其中一块壁板为活节组合段球铁壁板2，其余七块壁板均为单块球铁壁板1。

相邻两个单块壁板之间径向采用接缝，接缝采用“T”形塑胶密封圈3，单块球铁壁板1、活节组合段球铁壁板2、“T”形塑胶密封圈3，通过螺栓在连接处压紧密封防止渗漏，组合连接为一个环形管状整体组合隧道壁板。相邻的环形管状整体组合隧道壁板之间轴向采用接缝，接缝采用“T”形塑胶密封圈3。

环形管状整体组合隧道壁板的每块壁板具有四边框和背板，四边框和背板之间设置纵向筋板4或横向筋板5，纵向筋板4和横向筋板5均垂直于水平轴线布置，便于铸造拔模。而两纵向边框与相邻的纵向筋板和横向筋板之间的空间由砂芯成型。这样有利于降低生产成本，提高生产效率。

如图3-图6所示，每块单块球铁壁板1具有四边框和球铁壁板背板6，四边框为相对设置的轴向边框7与相对设置的径向边框10组合结构，四边框和球铁壁板背板6之间设置纵向筋板4和横向筋板5，轴向边框7上设置轴向连接孔8，径向边框10上设置径向连接孔9。

如图7-图10所示，活节组合段球铁壁板2为活节A段壁板11、活节B段壁板13、活节C段壁板14组合结构，活节C段壁板14具有四边框和背板，四边框和背板之间设置纵向筋板4和横向筋板5，活节C段壁板14的一端边框通过活节连接螺栓12与活节B段壁板13的一端连接，活节B段壁板13的另一端通过活节连接螺栓12与活节A段壁板11连接。活节C段壁板14与活节B段壁板13连接的一端边框内侧为活节缺口接头部位15(圆心角为2.5°)，活节C段壁板14通过活节缺口接头部位15与活节B段壁板13连接。除活节缺口接头部位15外，活节C段壁板14的其他各部形状尺寸与单块球铁壁板1相同。本实施例中，活节组合段球铁壁板2的弧长占环形管状整体组合隧道壁板的1/8(即圆心角为45 °)。

活节A段壁板11和活节B段壁板13的横截面均为近似直角梯形，活节A段壁板11为沿轴向上大下小，活节B段壁板13为沿轴向上小下大，活节A段壁板11与活节B段壁板13形成楔式配合结构，活节A段壁板11与活节B段壁板13的四边框和背板内侧均设置有与其他单块球铁壁板1同样形状大小的纵向筋板4。

活节A段壁板11和活节B段壁板13是作为环形管状整体组合隧道壁板安装成形的调节构件。在其他单块球铁壁板1安装完后，再将活节A段壁板11和活节C段壁板14分别连接到相邻的单块球铁壁板1上，最后将活节B段壁板13从活节A段壁板11和活节C段壁板14之间缺口插入到位，通过螺栓12连接固定，牢固连接形成一个环形管状整体组合隧道壁板。

所有球铁壁板构件材质均选用QT500-10(厂标)，其抗拉强度为500MPa，屈服强度为350MPa，伸长率为10％。

本实用新型快装卸式球铁隧道壁板的施工使用过程如下：

由于盾构挖孔的洞壁空间很狭窄，只能从洞壁内侧一块接一块的连接，最后一节是连接活节组合段球铁壁板，依次先将活节A段壁板11与单块球铁壁板1连接，再将活节C段壁板14与单块球铁壁板1连接，最后将活节B段壁板13从活节A段壁板11与活节C段壁板14之间的预留空间插入，接缝采用“T”形塑胶密封圈3，并由径向活节连接螺栓12连接，这就形成为一环形管状整体支护结构体系。在相邻环形管状整体组合隧道壁板之间连接时，接缝也用“T”形塑胶密封圈3加以密封处理。待加固层完全凝固，施工到达一个施工段后，再从第一个环形管状整体组合隧道壁板逐个拆掉球铁壁板，立即换砌成同样规格的钢筋混凝土弧形壁板，最后形成由钢筋混凝土弧形壁板整体支承结构体系。

当然，拆除环形管状整体组合隧道壁板，则应先依次从活节组合段球铁壁板2的活节B段壁板13、活节A段壁板11和活节C段壁板14拆掉后，即可拆掉全部球铁壁板，以备循环使用。

而对于老旧隧道的裂纹、漏水、病害处所、抢险备用通道和联络通道结合部等工程的修复补强加固更具有独特的技术优势，因为采用快装卸式球铁隧道壁板修复老旧隧道比新建地下隧道拱壁支承防护相对简单，没有不可预测的塌方，漏 水等风险，但由于老旧隧道截面空间已受限制，采用材质抗拉、抗压、抗剪、抗震性能比钢筋混土综合强度高出5-8倍的球铁壁板，从隧道拱壁贴近安装补强修复加固，显然具有可靠的材料结构强度，比起以往采用钢筋混凝土材料局部挖堵修复老旧隧道更具安全质量保障，并且能够有效延长使用寿命，能够最大限度的减少和预防地震危害，具有明显的社会经济价值。

Claims (10)

1.一种快装卸式球铁隧道壁板，其特征在于，该快装卸式球铁隧道壁板设有环形管状整体组合隧道壁板，环形管状整体组合隧道壁板等分成单块壁板，其中一个单块壁板为活节组合段球铁壁板，其余单块壁板为单块球铁壁板，相邻两个单块壁板之间通过径向连接孔连接组装形成一个环形管状整体组合隧道壁板。

2.按照权利要求1所述的快装卸式球铁隧道壁板，其特征在于，相邻两个单块壁板之间径向采用接缝，接缝采用“T”形塑胶密封圈，单块球铁壁板、活节组合段球铁壁板、“T”形塑胶密封圈，通过螺栓在连接处压紧密封。

3.按照权利要求1所述的快装卸式球铁隧道壁板，其特征在于，环形管状整体组合隧道壁板的每块壁板具有四边框和背板，四边框和背板之间设置纵向筋板或横向筋板，纵向筋板和横向筋板均垂直于水平轴线布置，两纵向边框与相邻的纵向筋板和横向筋板之间的空间设置砂芯。

4.按照权利要求1所述的快装卸式球铁隧道壁板，其特征在于，相邻的环形管状整体组合隧道壁板之间通过轴向连接孔连接拼装，形成支承防护结构体系。

5.按照权利要求4所述的快装卸式球铁隧道壁板，其特征在于，相邻的环形管状整体组合隧道壁板之间轴向采用接缝，接缝采用“T”形塑胶密封圈。

6.按照权利要求1所述的快装卸式球铁隧道壁板，其特征在于，每块单块球铁壁板具有四边框和球铁壁板背板，四边框为相对设置的轴向边框与相对设置的径向边框组合结构，四边框和球铁壁板背板之间设置纵向筋板和横向筋板，轴向边框上设置轴向连接孔，径向边框上设置径向连接孔。

7.按照权利要求1所述的快装卸式球铁隧道壁板，其特征在于，活节组合段球铁壁板为活节A段壁板、活节B段壁板、活节C段壁板组合结构，活节C段壁板的一端边框与活节B段壁板的一端连接，活节B段壁板的另一端与活节A段壁板连接；活节C段壁板具有四边框和背板，四边框和背板之间设置纵向筋板和横向筋板。

8.按照权利要求7所述的快装卸式球铁隧道壁板，其特征在于，活节A段壁板和活节B段壁板的横截面均为直角梯形，活节A段壁板为沿轴向上大下小，活节B段壁板为沿轴向上小下大，活节A段壁板与活节B段壁板形成楔式配合结构，活节A段壁板与活节B段壁板的四边框和背板内侧均设置纵向筋板。

9.按照权利要求7所述的快装卸式球铁隧道壁板，其特征在于，活节A段壁板和活节B段壁板作为环形管状整体组合隧道壁板安装成形的调节构件，在单块球铁壁板安装后，活节A段壁板和活节C段壁板分别连接到相邻的单块球铁壁板上，活节B段壁板从活节A段壁板和活节C段壁板之间缺口插入到位，通过螺栓连接固定，牢固连接形成一个环形管状整体组合隧道壁板。

10.按照权利要求7所述的快装卸式球铁隧道壁板，其特征在于，球铁壁板构件选用QT500-10球铁壁板构件。