CN209925003U - 一种盾构隧道内管道架空敷设抗震支墩 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种盾构隧道内管道架空敷设抗震支墩，包括与管道匹配的管道混凝土支墩、管道连接件和管道连接板，以及固定管道混凝土支墩的盾构隧道铺底混凝土；管道混凝土支墩的顶面中央设置有与管道匹配的向下凹陷的弧形凹槽，弧形凹槽的深度大于管道的半径，弧形凹槽两侧设置管道连接件，利用管道连接件和管道连接板将管道固定在管道混凝土支墩上。本实用新型的有益效果为：利用盾构隧道、管道、管道支墩、铺底混凝土及管道连接件自身的结构与材料特性，抗震结构及措施得到优化提升，提高了盾构隧道内架空管道系统抗震能力，降低了管道抗震、抗浮措施对隧道主体结构的不利影响。

Description

一种盾构隧道内管道架空敷设抗震支墩

技术领域

本实用新型涉及管道工程技术领域，具体涉及一种盾构隧道内管道架空敷设抗震支墩。

背景技术

盾构隧道穿越工程是油气输送管道工程穿越江河常用的一种设计方法。盾构隧道采用预制混凝土环片的连接结构，没有二次衬砌，隧道运营中不允许承受额外的荷载(如管道传递的地震力)，否则可能导致隧道连接螺栓断裂，隧道产生裂缝，导致大量的河水和泥沙涌入，甚至造成隧道坍塌。同时根据目前的规范规定，管道安装后一般在隧道内充水运营。

基于上述技术条件，油气输送盾构隧道的管道安装时，主要在铺底混凝土安装支墩或钢支架支撑与连接管道，用铺底混凝土的重量平衡管道的水中浮力。而对于管道抗震问题则很少考虑，地震作用下，管道可能存在着横向、竖向和纵向三个方向的地震力，现有的油气输送盾构隧道的管道安装方式，整个结构表现出三个方向抗震能力均不强，一旦发生强震，在横向和竖向组合作用下，管道上部连接结构极易发生扭转变形或螺栓剪断问题，出现抗震措施失效问题，造成地震灾害事故，影响整体管道结构安全和管道运行安全。同时由于铺底混凝土较薄，刚度有限，难以承受高烈度地震产生的相应荷载，地震力会直接或间接作用在盾构隧道的环片结构上，不仅使管道本身存在震害，也使隧道结构主体存在安全隐患。

实用新型内容

针对上述问题中存在的不足之处，本实用新型提供一种在高烈度地震区的D4.25m盾构隧道内架空敷设OD1219管道的混凝土抗震支墩，通过混凝土支墩降低管道重心，明确三项地震力的传递与约束条件，利用盾构隧道的铺底混凝土抗浮、抗震，最大限度降低管道抗震技术措施对隧道环片结构的不利影响。

为实现上述目的，本实用新型提供一种盾构隧道内管道架空敷设抗震支墩，包括与管道匹配的管道混凝土支墩、管道连接件、管道连接板，以及固定所述管道混凝土支墩的盾构隧道铺底混凝土；

所述盾构隧道铺底混凝土包括铺底钢筋混凝土和铺底素混凝土，所述铺底钢筋混凝土和所述铺底素混凝土交替设置；

所述管道混凝土支墩的底面固定在盾构隧道铺底钢筋混凝土上，所述管道混凝土支墩的顶面中央设置有与管道匹配的向下凹陷的弧形凹槽，所述弧形凹槽的深度大于管道的半径；

所述管道连接件设置在所述管道混凝土支墩上，且位于所述弧形凹槽的两侧，所述弧形凹槽的两侧分别设置至少一个所述管道连接件；

所述管道连接板的两端分别连接在位于所述弧形凹槽两侧的管道连接件上。

作为本实用新型进一步改进，所述管道重心线低于所述管道混凝土支墩的顶面以下160mm。

作为本实用新型进一步改进，所述管道混凝土支墩为钢筋混凝土支墩，所述钢筋混凝土支墩高1210mm，横向宽1800mm，轴向宽度1000mm。

作为本实用新型进一步改进，所述铺底钢筋混凝土为C35铺底钢筋混凝土，所述铺底钢筋混凝土的长度为5m，相邻铺底钢筋混凝土之间为C15铺底素混凝土，所述铺底钢筋混凝土和所述铺底素混凝土之间设置变形缝，所述变形缝通过变形缝胶条填充。

作为本实用新型进一步改进，所述盾构隧道铺底混凝土与盾构隧道环片之间设置砂浆垫层和土工布。

作为本实用新型进一步改进，所述弧形凹槽表面设置半圆弧形钢板。

作为本实用新型进一步改进，所述半圆弧形钢板的厚度为20mm，所述半圆弧形钢板的圆弧内半径为620mm。

作为本实用新型进一步改进，所述半圆弧形钢板的上表面设置橡胶板，所述橡胶板的厚度为10mm。

作为本实用新型进一步改进，所述弧形凹槽的最低点与所述盾构隧道铺底混凝土上表面的垂直距离不小于400mm。

作为本实用新型进一步改进，所述管道连接件为预埋螺栓，所述弧形凹槽的两侧分别设置3个所述管道连接件。

本实用新型的有益效果为：通过改变管道重心与混凝土支墩的位置关系，使管道重心低于混凝土支墩顶面，用钢筋混凝土结构代替螺栓抵抗横向地震力，用混凝土支墩的顶部连接螺栓抵抗竖向地震力，利用钢筋混凝土结构的抗剪能力，消除了连接螺栓水平抗剪切能力不足的问题，同时管道的轴向地震力由锚固墩承担；并通过利用盾构隧道、管道、管道支墩、铺底混凝土及管道连接件自身的结构与材料特性，抗震结构及措施得到优化提升，提高了盾构隧道内架空管道系统抗震能力，降低了管道抗震、抗浮措施对隧道主体结构的不利影响。

附图说明

图1为本实用新型一种盾构隧道内管道架空敷设抗震支墩的结构示意图；

图2为本实用新型一种盾构隧道内管道架空敷设抗震支墩布置示意图。

图中：1、管道混凝土支墩；2、管道连接件；3、管道连接板；4、管道；5、铺底钢筋混凝土；6、土工布；7、砂浆垫层；8、盾构隧道环片；9、半圆弧形钢板；10、橡胶板；11、铺底素混凝土；12、变形缝。

具体实施方式

如图1-2所示，本实用新型实施例所述的一种盾构隧道内管道架空敷设抗震支墩，是在D4.25m盾构隧道内架空敷设OD1219管道，包括与管道匹配的管道混凝土支墩1、管道连接件2、管道连接板3，以及固定管道混凝土支墩1的盾构隧道铺底混凝土；盾构隧道铺底混凝土包括铺底钢筋混凝土5和铺底素混凝土11，铺底钢筋混凝土5和铺底素混凝土11交替设置；管道混凝土支墩1的底面固定在盾构隧道铺底钢筋混凝土5上，管道混凝土支墩1的顶面中央设置有与管道4匹配的向下凹陷的弧形凹槽，弧形凹槽的深度大于管道4的半径；管道连接件2设置在管道混凝土支墩1上，且位于弧形凹槽的两侧，弧形凹槽的两侧分别设置至少一个管道连接件2；管道连接板3的两端分别连接在位于弧形凹槽两侧的管道连接件2上。

改变管道4的重心与管道混凝土支墩1的位置关系，使管道4的重心低于管道混凝土支墩1的顶面，钢筋混凝土结构代替螺栓抵抗横向地震力，用管道混凝土支墩1顶部的管道连接件2抵抗竖向地震力，同时隧道两侧管道锚固墩抵抗管道的纵向地震力和温度应力，增强管道4对横向、竖向和纵向三个方向地震力的抗震能力。

进一步的，管道4的重心线低于管道混凝土支墩1的顶面以下160mm，充分发挥钢筋混凝土结构抗剪能力，代替螺栓结构物抵抗横向地震力，消除连接螺栓水平抗剪切能力不足的问题。

进一步的，管道混凝土支墩1为钢筋混凝土支墩，管道混凝土支墩1高1210mm，横向宽1800mm，轴向宽度1000mm。结合盾构隧道的混凝土预制环片连接成环的衬砌结构特点，并考虑到在管道地震力作用下，可能加大环片间裂缝，导致隧道内涌水涌砂等问题，为避免管道抗震措施对盾构环片结构带来不利影响，通过计算协调D4.25m盾构隧道内铺底混凝土的高度1.375m、连续长度5.0m、管道混凝土支墩高度1.21m和管道混凝土支墩1中心间距24.0m的相互关系，达到了通过铺底混凝土实现管道抗震、抗浮而不影响隧道主体结构安全的目的。

进一步的，铺底钢筋混凝土5为C35铺底钢筋混凝土，铺底钢筋混凝土5的长度为5m，相邻铺底钢筋混凝土5之间为C15铺底素混凝土11，铺底钢筋混凝土5和铺底素混凝土11之间设置变形缝12，变形缝12通过变形缝胶条填充，降低盾构隧道铺底混凝土的纵向地震力和温度应力对管道4和盾构隧道造成的影响。

进一步的，盾构隧道铺底混凝土与盾构隧道环片8之间设置砂浆垫层7和土工布6，在盾构隧道铺底混凝土与盾构隧道环片8之间加设了100mm的砂浆垫层7，垫层之间加设土工布6，阻断了盾构隧道铺底混凝土与盾构隧道环片8结构的连接及地震力传递，避免管道抗震措施对盾构隧道环片8结构带来不利影响。

进一步的，弧形凹槽表面设置半圆弧形钢板9，加强管道混凝土支墩1的抗震能力，以及管道4安装的稳定性。

进一步的，半圆弧形钢板9的厚度为20mm，半圆弧形钢板9的圆弧内半径为620mm。

进一步的，半圆弧形钢板9的上表面设置橡胶板10，橡胶板10的厚度为10mm，一方面起到绝缘的目的，另一方面可防止管道防腐层受到破坏。

进一步的，弧形凹槽的最低点与盾构隧道铺底混凝土上表面的垂直距离不小于400mm，使得管道混凝土支墩1的支撑高度能保证管道维修空间。

进一步的，管道连接件2为预埋螺栓，弧形凹槽的两侧分别设置3个管道连接件2，混凝土支墩连接螺栓用于抵抗竖向地震力，根据抗震需求设置适当数量的管道连接件2。

实施时，根据设计需求，确定在盾构隧道内管道混凝土支墩1的间距为24.0m，确定管道混凝土支墩1的设计参数为高1210mm、横向宽1800mm、轴向宽度1000mm，管道4的重心线应低于管道混凝土支墩1的顶面以下160mm，管道混凝土支墩1的弧形凹槽的最低点与盾构隧道铺底混凝土上表面的垂直距离大于400mm，连续铺底钢筋混凝土5的长度为5.0m，铺设管道铺底钢筋混凝土5前，在盾构隧道的盾构隧道环片8之间加设了100mm的砂浆垫层7，垫层之间加设土工布6；相邻两个盾构隧道C35铺底钢筋混凝土5之间铺设C15铺底素混凝土11，C35铺底钢筋混凝土5和C15铺底素混凝土11之间设置变形缝12，变形缝12用变形缝胶条填充。架设管道4前，在管道混凝土支墩1的弧形凹槽表面设置厚度为20mm、圆弧内半径为620mm的半圆弧形钢板9，半圆弧形钢板9的上表面设置厚度为10mm的绝缘橡胶板10，管道4放置好后，通过钢制的管道连接板3和弧形凹槽两侧的连接螺栓固定。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盾构隧道内管道架空敷设抗震支墩，其特征在于，包括与管道匹配的管道混凝土支墩(1)、管道连接件(2)、管道连接板(3)，以及固定所述管道混凝土支墩(1)的盾构隧道铺底混凝土；

所述盾构隧道铺底混凝土包括铺底钢筋混凝土(5)和铺底素混凝土(11)，所述铺底钢筋混凝土(5)和所述铺底素混凝土(11)交替设置；

所述管道混凝土支墩(1)的底面固定在盾构隧道铺底钢筋混凝土(5)上，所述管道混凝土支墩(1)的顶面中央设置有与管道匹配的向下凹陷的弧形凹槽，所述弧形凹槽的深度大于管道(4)的半径；

所述管道连接件(2)设置在所述管道混凝土支墩(1)上，且位于所述弧形凹槽的两侧，所述弧形凹槽的两侧分别设置至少一个所述管道连接件(2)；

所述管道连接板(3)的两端分别连接在位于所述弧形凹槽两侧的管道连接件(2)上。

2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道内管道架空敷设抗震支墩，其特征在于，所述管道(4)的重心线低于所述管道混凝土支墩(1)的顶面以下160mm。

3.根据权利要求1所述的一种盾构隧道内管道架空敷设抗震支墩，其特征在于，所述管道混凝土支墩(1)为钢筋混凝土支墩，所述管道混凝土支墩(1)高1210mm，横向宽1800mm，轴向宽度1000mm。

4.根据权利要求1所述的一种盾构隧道内管道架空敷设抗震支墩，其特征在于，所述铺底钢筋混凝土(5)为C35铺底钢筋混凝土，所述铺底钢筋混凝土(5)的长度为5m，相邻铺底钢筋混凝土(5)之间为C15铺底素混凝土(11)，所述铺底钢筋混凝土(5)和所述铺底素混凝土(11)之间设置变形缝(12)，所述变形缝(12)通过变形缝胶条填充。

5.根据权利要求1所述的一种盾构隧道内管道架空敷设抗震支墩，其特征在于，所述盾构隧道铺底混凝土与盾构隧道环片(8)之间设置砂浆垫层(7)和土工布(6)。

6.根据权利要求1所述的一种盾构隧道内管道架空敷设抗震支墩，其特征在于，所述弧形凹槽表面设置半圆弧形钢板(9)。

7.根据权利要求6所述的一种盾构隧道内管道架空敷设抗震支墩，其特征在于，所述半圆弧形钢板(9)的厚度为20mm，所述半圆弧形钢板(9)的圆弧内半径为620mm。

8.根据权利要求7所述的一种盾构隧道内管道架空敷设抗震支墩，其特征在于，所述半圆弧形钢板(9)的上表面设置橡胶板(10)，所述橡胶板(10)的厚度为10mm。

9.根据权利要求1所述的一种盾构隧道内管道架空敷设抗震支墩，其特征在于，所述弧形凹槽的最低点与所述盾构隧道铺底混凝土上表面的垂直距离不小于400mm。

10.根据权利要求1所述的一种盾构隧道内管道架空敷设抗震支墩，其特征在于，所述管道连接件(2)为预埋螺栓，所述弧形凹槽的两侧分别设置3个所述管道连接件(2)。

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