CN207177931U - 步进式地下滑动钢结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种步进式地下滑动钢结构，包括：滑动式隧道超前支护结构、衬砌保护结构、支撑系统、动力系统和纠偏单元；滑动式隧道超前支护结构由钢管、钢板和咬合构件构成；衬砌保护结构设置在滑动式隧道超前支护结构后方；支撑系统包含前支撑单元和后支撑单元，前支撑单元位于滑动式隧道超前支护结构下方，后支撑单元位于衬砌保护结构下方；纠偏单元安装在钢管的前方；动力系统包含钢管顶推单元、钢板顶推单元和支撑系统顶推单元。上述施工系统实现了隧道开挖、钢管及钢板顶进、衬砌施工三个步骤的循环交替施工；实现在隧道超前支护结构的保护下隧道全断面机械化施工。钢管与钢板相间布置，且每个钢管和钢板均配置有顶推单元，施工更高效。

Description

步进式地下滑动钢结构

技术领域

本实用新型属于地下空间施工技术领域，特别是涉及一种步进式地下滑动钢结构。

背景技术

当前，我国地下空间建设进入高速发展时期，同时随着城市化进程不断加快，地下空间建设在安全、质量、速度及造价等方面面临很多挑战。软弱围岩隧道施工仍多采用传统矿山法施工，人工依赖程度高，施工周期长。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种步进式地下滑动钢结构，以解决传统矿山法施工人工依赖程度高的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种步进式地下滑动钢结构，其包括：滑动式隧道超前支护结构、衬砌保护结构、支撑系统、动力系统和纠偏单元；

所述滑动式隧道超前支护结构由钢管、钢板和咬合构件构成，钢管及钢板相间排列，并通过咬合构件连接；衬砌保护结构由钢管后护板和钢板后护板咬合拼接而成，设置在滑动式隧道超前支护结构后方；所述支撑系统包含前支撑单元和后支撑单元，前支撑单元位于所述滑动式隧道超前支护结构下方，后支撑单元位于衬砌保护结构下方；所述纠偏单元安装在所述钢管的前方；所述动力系统包含钢管顶推单元、钢板顶推单元和支撑系统顶推单元。

本实用新型如上所述的步进式地下滑动钢结构，进一步，所述钢管为矩形或异形钢管。

本实用新型如上所述的步进式地下滑动钢结构，进一步，所述钢管后护板与钢管尾部连接并向后延伸，钢管后护板形状与钢管外侧形状保持一致，钢管后护板前端设置有钢管顶推盘；所述钢板后护板与钢板为一体结构，在钢板尾部并向后延伸。

本实用新型如上所述的步进式地下滑动钢结构，进一步，所述钢管顶推单元、钢板顶推单元和支撑系统顶推单元设置在后支撑单元上，其中每个钢管顶推单元和钢板顶推单元分别包含2个顶推油缸，分别设置在后支撑单元前方。

本实用新型如上所述的步进式地下滑动钢结构，进一步，所述纠偏单元包含纠偏壳体和纠偏油缸，所述纠偏壳体安装在所述钢管的前方，所述纠偏油缸一端固定在所述钢管内壁，另一端固定在所述纠偏壳体内壁。

本实用新型如上所述的步进式地下滑动钢结构，进一步，所述滑动式隧道超前支护结构的横断面与隧道断面形状一致，隧道断面形状为矩形、拱形、圆形或马蹄形。

本实用新型的有益效果是：

1、实现隧道开挖、钢管及钢板顶进、衬砌施工三个步骤的循环交替施工；2、实现在隧道超前支护结构的保护下隧道全断面机械化施工；3、结构模块化设计，适用于不同隧道断面形状和尺寸；4、结构简单，便于拼装和施工；5、钢管与钢板相间布置，且每个钢管和钢板均配置有顶推单元，施工更高效。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的上述和/或其他方面的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型，其中：

图1为本实用新型第一种实施例的步进式地下滑动钢结构示意图；

图2为本实用新型第一种实施例的步进式地下滑动钢结构内部示意图；

图3为本实用新型第二种实施例的步进式地下滑动钢结构示意图；

图4为本实用新型第二种实施例的步进式地下滑动钢结构内部示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、钢管，2、钢板，3、衬砌保护结构，31、钢管后护板，32、钢板后护板，4、咬合构件，5、纠偏壳体，6、纠偏油缸，7、钢管顶推单元，8、钢板顶推单元，9、支撑系统顶推单元，10、前支撑单元，11、后支撑单元，12、台车，13、衬砌结构。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本实用新型的步进式地下滑动钢结构的实施例。

在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本实用新型实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

图1示出本实用新型一种实施例的步进式地下滑动钢结构，其包括：滑动式隧道超前支护结构、衬砌保护结构3、支撑系统、动力系统和纠偏单元；

所述滑动式隧道超前支护结构由钢管1、钢板2和咬合构件4构成，钢管1及钢板2相间排列，并通过咬合构件4连接；衬砌保护结构3由钢管后护板31和钢板后护板32咬合拼接而成，设置在滑动式隧道超前支护结构后方；所述支撑系统包含前支撑单元10和后支撑单元11，前支撑单元10位于所述滑动式隧道超前支护结构下方，后支撑单元11位于衬砌保护结构3下方；所述纠偏单元安装在所述钢管1的前方；所述动力系统包含钢管顶推单元7、钢板顶推单元8和支撑系统顶推单元9。

所述滑动式隧道超前支护结构的横断面与隧道断面形状一致。当隧道断面为矩形时，所述递进式滑动钢结构亦为矩形形，因此，钢管选用矩形钢管与相邻钢板进行咬合拼接（图1中所示）；当隧道断面较小时，如图1和图2所示，可以采用设置4根矩形钢管在整个滑动式隧道超前支护结构四周，中间利用4块钢板连接。当隧道断面形状为拱形时，则需要在矩形结构的基础上，增加钢管和钢板，即在矩形四根钢管上方增加异形钢管和钢板（图3中示出），形成拱形结构。如图3和图4所示，当隧道断面为马蹄形时，则需要选用不同规格的异形钢管根据隧道断面形状进行拼接。所需钢管和钢板数量根据隧道断面尺寸和地层条件综合确定。

在一种优选实施例的步进式地下滑动钢结构中，所述钢管后护板31与钢管1尾部连接并向后延伸，钢管后护板31形状与钢管1外侧形状保持一致，钢管后护板31前端设置有钢管顶推盘；所述钢板后护板32与钢板2为一体结构，在钢板2尾部并向后延伸。

在一种优选实施例的步进式地下滑动钢结构中，所述钢管顶推单元7、钢板顶推单元8和支撑系统顶推单元9设置在后支撑单元11上，其中每个钢管顶推单元7和钢板顶推单元8分别包含2个顶推油缸，分别设置在后支撑单元11前方。

在一种优选实施例的步进式地下滑动钢结构中，所述纠偏单元包含纠偏壳体5和纠偏油缸6，所述纠偏壳体5安装在所述钢管1的前方，所述纠偏油缸6一端固定在所述钢管1内壁，另一端固定在所述纠偏壳体5内壁。在图1和图2示出的实施例中，所述纠偏单元数量与钢管数量保持一致。

每个纠偏壳体内，安装有4个纠偏油缸，纠偏油缸一端固定在所述钢管内壁四周，另一端固定在所述纠偏壳体内壁四周。钢管顶进轨迹发生偏差时，启动钢管前端的纠偏单元进行轨迹纠偏。通过控制纠偏油缸使得纠偏壳体发生偏转，从而达到钢管纠偏的目的。比如，对于隧道断面为矩形结构，当钢管顶进轨迹偏左时，需将纠偏壳体左侧的两个纠偏油缸伸出，右侧两个纠偏油缸收缩，从而使得纠偏壳体产生向右偏转的趋势，进而实现钢管纠偏。同理，当钢管顶进轨迹偏上、偏下、偏右时，需将纠偏壳体上方、下方、右侧的纠偏油缸伸出，将下方、上方、左侧的纠偏油缸收缩，使得纠偏壳体产生向下，向上、向左的偏转趋势，进而实现钢管纠偏。钢板顶进时，与两侧钢管相互咬合，由于两侧钢管的限位作用，钢板顶进角度不会发生偏差。

当衬砌结构13采用预制件拼装时，拼装完成的衬砌结构13可直接作为顶推反力后背墙，如图2所示。当衬砌结构13采用锚喷混凝土时，由于混凝土强度无法达到反力要求，则在已凝固衬砌结构下方设置台车12，该台车12前端与支撑系统顶推单元连接，另一端支撑在已有衬砌结构上。通过衬砌结构对台车的摩擦力产生的反作用力提供顶推反力，如图4所示。

上述实施例步进式地下滑动钢结构的使用过程如下：根据施工需求将步进式地下滑动钢结构拼装完毕并在掌子面就位后，利用钢管顶推单元依次将钢管顶进深入土体至设计深度形成递进式地下滑动钢结构“骨架”，然后通过钢板顶推单元将钢板顶进，顶进过程中钢板的咬合构件与两侧钢管的咬和构件形成互为滑动的轨道并通过咬合构件进行咬合拼接，待所有钢板顶进至设计深度后，钢板作为地下滑动钢结构“筋络”与钢管形成的地下滑动钢结构“骨架”共同形成隧道超前支护结构，此时钢管后护板及钢板后护板亦相互咬合拼接形成衬砌保护结构3。在隧道超前超前支护结构的保护下进行隧道全断面机械化开挖，开挖完毕后，支撑系统顶推单元推动支撑系统前移，此时在后护板下方形成一段待支护的空间，在衬砌结构保护下进行衬砌施工，如此循环往复直至隧道施工结束。

本实用新型的步进式地下滑动钢结构是一种移动式支护结构，能够实现隧道开挖、钢管及钢板顶进、衬砌施工三个步骤的循环交替施工，且能够该结构的保护下进行隧道全断面机械化施工，安全又高效；另外，该结构为模块化结构设计，能够适应不同断面形状和尺寸的断面，适应性高；且该结构钢管与钢板相间布置，每个钢管和钢板均配置有顶推单元，结构简单，施工便捷高效。

上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本实用新型之目的为准。

Claims (6)

1.一种步进式地下滑动钢结构，其特征在于，包括：滑动式隧道超前支护结构、衬砌保护结构、支撑系统、动力系统和纠偏单元；

所述滑动式隧道超前支护结构由钢管、钢板和咬合构件构成，钢管及钢板相间排列，并通过咬合构件连接；衬砌保护结构由钢管后护板和钢板后护板咬合拼接而成，设置在滑动式隧道超前支护结构后方；所述支撑系统包含前支撑单元和后支撑单元，前支撑单元位于所述滑动式隧道超前支护结构下方，后支撑单元位于衬砌保护结构下方；所述纠偏单元安装在所述钢管的前方；所述动力系统包含钢管顶推单元、钢板顶推单元和支撑系统顶推单元。

2.根据权利要求1所述的步进式地下滑动钢结构，其特征在于，所述钢管为矩形或异形钢管。

3.根据权利要求1所述的步进式地下滑动钢结构，其特征在于，所述钢管后护板与钢管尾部连接并向后延伸，钢管后护板形状与钢管外侧形状保持一致，钢管后护板前端设置有钢管顶推盘；所述钢板后护板与钢板为一体结构，在钢板尾部并向后延伸。

4.根据权利要求1所述的步进式地下滑动钢结构，其特征在于，所述钢管顶推单元、钢板顶推单元和支撑系统顶推单元设置在后支撑单元上，其中每个钢管顶推单元和钢板顶推单元分别包含2个顶推油缸，分别设置在后支撑单元前方。

5.根据权利要求1所述的步进式地下滑动钢结构，其特征在于，所述纠偏单元包含纠偏壳体和纠偏油缸，所述纠偏壳体安装在所述钢管的前方，所述纠偏油缸一端固定在所述钢管内壁，另一端固定在所述纠偏壳体内壁。

6.根据权利要求1所述的步进式地下滑动钢结构，其特征在于，所述滑动式隧道超前支护结构的横断面与隧道断面形状一致。