CN209413910U - 用于顶管机洞内组装的洞室 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于顶管机洞内组装的洞室，所述洞室包括相连通的渐变段和标准段，渐变段的宽度沿着远离原开挖断面的方向逐渐变大，渐变段与标准段分别具有拱部、边墙和仰拱，边墙设于拱部和仰拱之间，洞室还包括设于渐变段及标准段的支护结构，支护结构包括多个超前小导管、多个格栅钢架、多个锁脚锚杆、多个系统锚杆及钢筋网，多个超前小导管设于拱部，多个格栅钢架分别设于拱部、边墙和仰拱，多个锁脚锚杆分别设于格栅钢架的两侧，多个系统锚杆分别设于拱部、边墙和仰拱，且呈梅花形布设，钢筋网设于拱部和边墙且呈双层布设。该洞室为顶管机改造提供了操作空间，且满足刚度和强度的要求。

Description

用于顶管机洞内组装的洞室

技术领域

本实用新型涉及顶管法隧道施工技术领域，特别是一种用于顶管机洞内组装的洞室。

背景技术

顶管施工属非开挖施工工法的一种，广泛应用于市政管道、给排水、电力等工程施工。然而，施工过程中因地质情况复杂，可能出现多种特殊情况，如地质条件不均可能导致顶管机选型失败、掘进过程中突遇不明障碍物造成顶管机损伤或者顶管机长距离掘进造成自身损伤，需要对顶管机进行维修、改造、组装。由于顶管机各部件多位大体积构件，需要先施工符合顶管机改造的操作空间的洞室，且该洞室需满足安全性、施工高效性及经济性的要求。

实用新型内容

鉴于上述状况，有必要提供一种用于顶管机洞内组装的洞室，以解决上述问题。

一种用于顶管机洞内组装的洞室，所述洞室包括相连通的渐变段和标准段，所述渐变段的宽度沿着远离原开挖断面的方向逐渐变大，所述标准段以相等的宽度从渐变段末端向远离原开挖断面的方向延伸，所述渐变段与所述标准段分别具有拱部、边墙和仰拱，所述边墙设于所述拱部和所述仰拱之间，所述洞室还包括设于所述渐变段及所述标准段的支护结构，所述支护结构包括多个超前小导管、多个格栅钢架、多个锁脚锚杆、多个系统锚杆及钢筋网，多个所述超前小导管设于所述拱部，多个所述格栅钢架分别设于所述拱部、所述边墙和所述仰拱，多个锁脚锚杆分别设于所述格栅钢架的两侧，多个所述系统锚杆分别设于所述拱部、所述边墙和所述仰拱，且呈梅花形布设，所述钢筋网设于所述拱部和所述边墙且呈双层布设。

本实用新型提供的洞室适用于顶管机的洞内组装作业，为顶管机改造提供了操作空间，该洞室包括支护结构，能够减少对地层的扰动，避免地表沉降，满足刚度、强度要求，确保施工安全，能够满足安全性、施工高效性及经济性的要求。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种用于顶管机洞内组装的洞室的平面图。

图2为图1所示的洞室的剖面示意图。

图3为图1所示的洞室的正视图。

图4为本实用新型提供的洞室的支护结构的示意图。

图5为图4中的超前小导管沿着隧道开挖方向上的纵向布置示意图。

图6为图5中的超前小导管的结构示意图。

图7为洞室的施工方法的流程图。

图8为在隧道开挖断面上的注浆孔的结构示意图。

图9A为图8所示的注浆孔在注浆后形成的扩散凝结圈的示意图。

图9B为注浆孔在隧道开挖方向上的剖面示意图。

图10为洞室施工作业的纵断面示意图。

图11为洞室施工作业的流程图。

图12A～图12C为洞室施工过程的示意图。

主要元件符号说明

洞室	100
		顶管机	200
渐变段	10
		标准段	20
封堵墙	30
		拱部	101
边墙	102
		仰拱	103
支护结构	40
		超前小导管	41
导管注浆孔	411
		格栅钢架	42
锁脚锚杆	43
		系统锚杆	44
注浆孔	50

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，所描述的实施方式仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在限制本实用新型。

本文所使用的术语“及/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。

本实用新型提供一种用于顶管机洞内组装的洞室。请同时参图 1至图3，洞室100用于供顶管机200在该洞室内进行维修、改造和组装。

洞室100为半圆加直墙的形式，洞室100包括相连通的渐变段 10和标准段20，渐变段10的宽度沿着远离原开挖断面的方向逐渐变大，标准段20以相等的宽度从渐变段末端向远离原开挖断面的方向延伸。标准段20远离渐变段10的一侧设有封堵墙30。封堵墙30的厚度可为25～35cm，优选为30cm。

在顶管机200的组装过程中，刀盘是最大的构件，将刀盘直径设为D。为了满足顶管机的组装需求，洞室100总长度、高度和宽度均需大于刀盘直径D。

较佳地，洞室参数如下：

洞室总长度L＝D+2m，即洞室总长度比顶管机的刀盘直径大 2m。

洞室高度H＝D+1m，即洞室高度比顶管机的刀盘直径大1m。

洞室宽度W＝D+1.6m，即洞室宽度比顶管机的刀盘直径大1.6m。

洞室轮廓线P1与刀盘轮廓线P2在单侧的距离d为0.8m，以预留操作空间。

渐变段10长度为L1，标准段20长度为L2，渐变段10的长度为L1小于标准段20的长度L2。渐变段10的扩散角度为25°～35 °，该扩散角度可保证施工安全与可行性。较佳地，扩散角度为35 °。

请同时参照图1和图4，洞室100的渐变段10和标准段20均具有拱部101、边墙102和仰拱103，拱部101设于洞室100的顶部，仰拱103设于洞室100底部，边墙102位于拱部101和仰拱 103之间。该洞室100还包括设于渐变段10和标准段20的支护结构40，所述支护结构40包括多个超前小导管41、多个格栅钢架 42、多个锁脚锚杆43和多个系统锚杆44。

请同时参照图4至图6，多个所述超前小导管41设于拱部101，每个超前小导管41的直径为42mm，长度为3m，壁厚为3.5mm，相邻超前小导管41的环向间距为35cm，纵向间距为2m。每个超前小导管41上设有多个导管注浆孔411，多个导管注浆孔411可呈梅花形间隔设置。

多个所述格栅钢架42分别设于拱部101、边墙102和仰拱103，格栅钢架42的间距为0.5m/榀。

多个锁脚锚杆43分别设于所述格栅钢架42的两侧，在本实施方式中，所述格栅钢架42的两侧分别设有两根锁脚锚杆43，锁脚锚杆43用于加固格栅钢架42，长度为3.5m。

多个所述系统锚杆44分别设于拱部101、边墙102和仰拱103，每个系统锚杆44的直径为22mm，长度为3.5m，间距为1m×1m，多个所述系统锚杆44呈梅花形布设。

所述支护结构40还包括钢筋网(图未示)，钢筋网设于拱部 101和边墙102且呈双层布设，钢筋网直径为8mm，网格尺寸为 15cm×15cm。

请参照图7，该洞室的施工方法包括以下步骤。

步骤S110：采用全断面注浆的方式加固土体。

请同时参照图8和图9A9B，该步骤具体为：先施工止浆墙，再钻设多个注浆孔50，然后采用后退式的方式依次向多个注浆孔50中注浆。

为便于理解，图8和图9A仅示意了部分注浆孔50。多个注浆孔50由工作面向开挖方向呈辐射状设置，注浆孔50为圆形。在向注浆孔50注浆后，相邻注浆孔50的扩散凝结圈相互交错。

如图9B所示，至少部分位于外圈的注浆孔50为带有外扩倾角的注浆孔，外扩倾角的角度a优选为3°～9°，以加固隧道外侧的土体。

注浆的浆液为第一组分和第二组分的混合物，第一组分包括水玻璃和水，第二组分包括水泥和水，第一组分中水玻璃与水的体积比为1：1，第二组分中水灰比为1:1，第一组分和第二组分的体积比为1:1，该浆液的PH值为7.5。注浆压力优选为1.0～1.5Mpa。

在制备该浆液时，先制备第一组分和第二组分，并分别将第一组分和第二组分拌合均匀，然后将第一组分和第二组分相混合。

可以理解，在其他实施方式中，浆液也可为其他组分的浆液，不限于此。

步骤S120：施工洞室的渐变段10和标准段20。

具体地，采用矿山法隧道施工工艺来施工渐变段10和标准段 20。请同时参照图8至图12C，该步骤具体如下：

(1)在拱部101施作多个超前小导管41，在多个超前小导管41中注浆。

步骤(1)超前小导管41的施工具体包括以下步骤：测量孔位，钻孔，检查孔位是否合格，在孔位合格时安设多个超前小导管41，喷射混凝土封闭注浆面，向多个超前小导管41内注浆。注浆后可检查注浆效果是否合格，若不合格则调整注浆参数，再次注浆。

(2)开挖拱部环形土体。

请参图12A，在做超前支护后，留核心土，上台阶开挖拱部 101的(I)处的环形土体。同时，出碴。上台阶环形土体可采用人工配合挖掘机开挖。

(3)挂钢筋网、架设格栅钢架42。

在挂钢筋网并初喷混凝土4cm后，按设计间距安设格栅钢架42，相邻的格栅钢架42间设有Φ22连接筋，连接筋沿格栅钢架42的内缘设置，并与主筋焊接牢固。格栅钢架42立好后按设计要求设置锁脚锚杆43。

(4)安装多个系统锚杆44。

系统锚杆44的安装具体包括以下步骤：布设孔位、钻孔、清孔、注浆、将系统锚杆44装入孔中、安装垫板。

(5)喷射混凝土。

喷射混凝土具体包括以下步骤：首先，处理岩石面。若岩面地下水较多，首先对其进行封堵、接排水管或在岩面上凿沟进行引水；用高压水自上而下冲洗基岩表面并使岩石表面接近饱和状态；岩面剥落部分用喷射混凝土喷护填平。接着，用喷射机喷射混凝土。喷射时自下而上进行，喷嘴作小圆周运动；工作风压为0.4～1.0MPa，喷拱部时工作风压稍大；喷嘴至作业面距离为0.6～1.5m，喷嘴尽量垂直岩面；分两次喷到设计厚度。喷射完成后进行综合检查，若围岩不稳定，则复喷混凝土。

(6)开挖上部的核心土。

请参照图12B，开挖上部(II)处的核心土。核心土可采用挖掘机开挖，循环进尺0.5m，人工修整圆顺。

(7)施作临时仰拱。

可以理解，临时仰拱仅在必要时才进行施工。

(8)开挖下部土体。

请参照图12C，下台阶开挖下部(III)处的土体。下部土体可采用挖掘机开挖，循环进尺0.5m，人工修整圆顺。

(9)挂钢筋网、架设格栅钢架42。

(10)喷射混凝土。

重复上述步骤(1)～(10)，直到完成渐变段10和标准段20 的施工。

步骤S130：素喷混凝土，形成封堵墙30。

具体地，在标准段20远离渐变段10的一端素喷混凝土，形成厚度为25～35cm的封堵墙30。

可以理解，在其他实施方式中，封堵墙30也可以取消。

本实用新型提供的洞室100适用于顶管机的洞内组装作业，该洞室100包括支护结构，能够减少对地层的扰动，避免地表沉降，满足刚度、强度要求，确保施工安全。该洞室100的施工工序简洁，可操作性强；洞室在满足维修、改造、组装空间的要求下尽量减少了开挖土体体积，尽量缩短施工工期，降低了洞室100的施工成本，能够满足安全性、施工高效性及经济性的要求。

最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于顶管机洞内组装的洞室，其特征在于：所述洞室包括相连通的渐变段和标准段，所述渐变段的宽度沿着远离原开挖断面的方向逐渐变大，所述标准段以相等的宽度从所述渐变段末端向远离所述原开挖断面的方向延伸，所述渐变段与所述标准段分别具有拱部、边墙和仰拱，所述边墙设于所述拱部和所述仰拱之间，所述洞室还包括设于所述渐变段及所述标准段的支护结构，所述支护结构包括多个超前小导管、多个格栅钢架、多个锁脚锚杆、多个系统锚杆及钢筋网，多个所述超前小导管设于所述拱部，多个所述格栅钢架分别设于所述拱部、所述边墙和所述仰拱，多个锁脚锚杆分别设于所述格栅钢架的两侧，多个所述系统锚杆分别设于所述拱部、所述边墙和所述仰拱，且呈梅花形布设，所述钢筋网设于所述拱部和所述边墙且呈双层布设。

2.如权利要求1所述的洞室，其特征在于：所述渐变段的扩散角度为25°～35°。

3.如权利要求1所述的洞室，其特征在于：洞室总长度、洞室高度、洞室宽度均大于所述顶管机的刀盘直径。

4.如权利要求1所述的洞室，其特征在于：所述洞室总长度比所述顶管机的刀盘直径大2m，所述洞室高度比所述顶管机的刀盘直径大1m，所述洞室宽度比所述顶管机的刀盘直径大1.6m。

5.如权利要求4所述的洞室，其特征在于：所述标准段远离所述渐变段的一侧设有封堵墙，所述封堵墙的厚度为25～35cm。

6.如权利要求1所述的洞室，其特征在于：每个所述超前小导管的直径为42mm，长度为3m，壁厚为3.5mm，相邻的所述超前小导管的环向间距为35cm，纵向间距为2m，每个所述超前小导管上设有多个导管注浆孔。

7.如权利要求1所述的洞室，其特征在于：所述格栅钢架的间距为0.5m/榀，相邻的所述格栅钢架之间设有Φ22连接筋。

8.如权利要求1所述的洞室，其特征在于：所述锁脚锚杆的长度为3.5m。

9.如权利要求1所述的洞室，其特征在于：每个系统锚杆的直径为22mm，长度为3.5m，间距为1m×1m，多个所述系统锚杆呈梅花形布设。

10.如权利要求1所述的洞室，其特征在于：所述钢筋网的直径为8mm，网格尺寸为15cm×15cm。