CN211523429U - 一种复合衬砌输水管道结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种复合衬砌输水管道结构。包括安装在盾构隧道内周壁上的外衬层、预埋在外衬层内周壁上的套管以及设置在套管内周壁上的内衬层；所述内衬层包括固定连接在套管内周壁上的骨架结构以及浇筑在骨架结构外侧的浇筑材料；所述骨架结构包括多个沿着隧道延伸方向依次固定连接的骨架单元，所述骨架单元包括多个沿着隧道周向方向依次固定连接的弧形骨架，所述弧形骨架的周向边沿设置有用于与相邻弧形骨架连接固定的连接结构。通过采用本实用新型的输水管道结构使得骨架结构的加工标准化和集成化，骨架结构的分体设置方便了后期的吊装和拼接，此外还提升了施工效率，缩短了施工周期。

Description

一种复合衬砌输水管道结构

技术领域

本实用新型涉及城市地下管网施工技术领域，特别是涉及一种复合衬砌输水管道结构。

背景技术

城市管网是一种隶属于市政工程的范围的管网工程，城市管网主要包括供电管道、输水管道、消防管道、燃气管道等。其中输水管道主要用于排疏城市废水。现有技术中城市输水管道的施工方法主要采用盾构法施工。但是现有技术中盾构施工法存在复合衬砌施工工期较长，隧道内绑扎钢筋和现浇混凝土操作也极为不便的问题；此外，还存在现场工程材料及施工作业人员多的问题。这使得盾构施工对周边环境影响较大，一定程度上不利于施工工期的快速进行。鉴于此，提供一种新的输水管道结构设计及施工方法称为一个亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种复合衬砌输水管道结构，用于解决现有技术中盾构隧道内钢筋绑扎不便，且施工周期较长、现场施工作业人员较多的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种复合衬砌输水管道结构，采用如下的技术方案：

一种复合衬砌输水管道结构包括安装在盾构隧道内周壁上的外衬层、预埋在外衬层内周壁上的套管以及设置在套管内周壁上的内衬层；所述内衬层包括固定连接在套管内周壁上的骨架结构以及浇筑在骨架结构外侧的浇筑材料；所述骨架结构包括多个沿着隧道延伸方向依次固定连接的骨架单元，所述骨架单元包括多个沿着隧道周向方向依次固定连接的弧形骨架，所述弧形骨架的周向边沿设置有用于与相邻弧形骨架连接固定的连接结构。

进一步地，所述外衬层由盾构管片拼合而成。

进一步地，所述连接结构包括设置在弧形骨架前后两侧的第一连接结构以及设置在弧形骨架左右两侧的第二连接结构。

进一步地，所述第一连接结构和第二连接结构均包括固定在弧形骨架上的连接板以及穿装在连接板内的螺纹紧固件。

进一步地，所述弧形骨架包括内弧形架和外弧形架，所述第二连接结构设置在内弧形架和外弧形架之间。

进一步地，所述骨架结构通过金属连接件与套管焊接连接固定。

进一步地，所述浇筑材料为混凝土。

本实用新型实施例一种复合衬砌输水管道结构与现有技术相比，其有益效果在于：通过采用本实用新型的输水管道结构，输水管道结构的骨架结构是在场外预制加工好的，避免了需要在隧道内现场绑扎固定骨架结构的情况，进而减少了隧道内施工作业的工人数量，改善了施工现场的环境。此外，由于骨架结构的预制，还避免了需要现场赶制钢筋骨架的情况，使得骨架结构的加工更加标准化和便捷化，施工过程中直接将预制的骨架结构放入套管内即可，提升了施工效率，缩减了施工周期。另外，本实用新型中骨架结构沿着轴向方向可以细分为多个骨架单元，而骨架单元沿着周向方向又可以细分为多个弧形骨架，由于骨架结构的分体设置，使得骨架结构由多个相同的弧形骨架拼合而成，而各弧形骨架的规格是统一的，这样一方面有利于骨架结构的标准化加工，另一方面还方便了将骨架结构吊入套管内，使得骨架结构能够在套管内拼合组装。通过采用本实用新型的输水管道结构、施工方法使得骨架结构的加工标准化和集成化，骨架结构的分体设置方便了后期的吊装和拼接，此外还提升了施工效率，缩短了施工周期。

附图说明

图1是本实用新型实施例的复合衬砌输水管道结构的剖面整体结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大图。

图中，1-外衬层，2-套管，3-内衬层，301-浇筑材料，302-骨架结构，3021-内弧形架，3022-外弧形架，4-第二连接结构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1和图2所示，本实用新型实施例优选实施例的一种复合衬砌输水管道结构。复合衬砌输水管道结构包括安装在盾构隧道内周壁上的外衬层1、预埋在外衬层1内周壁上的套管2以及设置在套管2内周壁上的内衬层3；所述内衬层3包括固定连接在套管2内周壁上的骨架结构302以及浇筑在骨架结构302外侧的浇筑材料301；所述骨架结构302分体设置，骨架结构302包括多个沿着隧道延伸方向依次固定连接的骨架单元，所述骨架单元包括多个沿着隧道周向方向依次固定连接的弧形骨架，所述弧形骨架的周向边沿设置有用于与相邻弧形骨架连接固定的连接结构。

具体而言，本实施例中盾构隧道通过盾构机挖掘成型，盾构隧道挖掘成型后，在盾构隧道的内周壁上铺设一层外衬层1，本实施例中外衬层1由盾构管片拼合而成，各盾构管片由混凝土浇筑成型，由于盾构管片是盾构施工中的主要装配配件，在现有盾构施工中也较为常见，所以本实施例中不再对盾构管片的具体结构和安装方式详述。本实施例中盾构隧道的横截面为圆形，相适应的，铺设完成的外衬层1也为圆管状。

本实施例中在外衬层1铺设完毕后，需要在外衬层1的内周壁内铺设一层套管2，套管2即为穿设在外衬层1内侧的一圈套管2，套管2通过螺栓与外衬层1连接固定。本实施例中套管2分体设置，即套管2沿着隧道的延伸方向可以分为多段，安装时需要顺次将各段套管2穿装在外衬层1内。

待套管2铺设完毕后，需要将骨架结构302吊装至套管2内。本实施例中骨架结构302分体设置，其中沿着隧道的延伸方向可以将骨架结构302分为多个骨架单元，而各骨架单元沿着周向方向又可以分为多个弧形骨架，即骨架结构302可视为由多个弧形骨架拼合而成，这样有利于骨架结构302生产加工的标准化，如图1所示，本实施例中各骨架单元均包括四个弧形骨架。本实施例中弧形骨架为框架结构，弧形骨架包括内弧形架3021和外弧形架3022，内弧形架3021和外弧形架3022均为矩形框状，内弧形架3021和外弧形架3022均包括设置在前后两端(即沿着隧道延伸方向的两端)弧形杆以及连接在前后两端的弧形杆之间的直杆，其中各弧形杆所对应的圆心角的角度为90°。内弧形架3021和外弧形架3022之间还焊接固定有多个短连接杆，本实施例中内弧形架3021和外弧形架3022平行设置，而各短连接杆均垂直设置在内弧形架3021和外弧形架3022之间。本实施例中短连接杆、弧形杆和直杆的材质均为钢筋。需要说明的是，本实施例中各弧形骨架均在场外绑扎或焊接成型。使用时，通过吊装的方式将各弧形骨架依次吊入对应的套筒内即可。

为了方便各弧形骨架的连接固定，本实施例中在各弧形骨架的前后两侧均设置有第一连接结构，在各弧形骨架的左右两侧均设置有第二连接结构4，第一连接结构和第二连接结构4均构成本实施例中的连接结构。本实施例中第一连接结构和第二连接结构4均包括焊接固定在弧形骨架上的连接板以及穿装在连接板内的螺纹紧固件，本实施例中螺纹紧固件为长螺栓，连接板上设置有供长螺栓穿过的通孔。固定弧形骨架时，通过将长螺栓同时穿入相邻两个弧形骨架的连接板内，然后通过螺母螺纹固定即可实现弧形骨架的周向顺次连接以及轴向的顺次连接。需要说明的是，本实施例中通过第二连接结构4可以实现相邻两个弧形骨架的周向连接固定，通过第一连接结构可以实现相邻两个弧形骨架的轴向连接固定。

本实施例中骨架结构302通过金属连接件与套管2焊接固定，金属连接件具体为焊接固定在套管2内的钢筋，固定骨架结构302时，通过将各弧形骨架与套管2焊接固定即可。

待骨架结构302安装完毕后，需要在骨架结构302的外侧浇筑浇筑材料301，本实施例中浇筑材料301为混凝土，混凝土通过模板台车进行浇筑，浇筑完成后，混凝土会将骨架结构302完全包裹住，并在套管2内侧形成一层较厚的混凝土层，而骨架结构302位于混凝土层的内部。

本实用新型的一种复合衬砌输水管道结构施工方法的实施例：

复合衬砌输水管道结构施工方法包括以下步骤：

S1：掘进隧道并在隧道的内周壁上铺设盾构管片、以形成外衬层

具体而言，本步骤中的隧道通过盾构机挖掘成型，隧道洞通之后，需要在隧道的内周壁上铺设一层盾构管片，待盾构管片铺设完成后即在隧道内形成了外衬层。

S2：在外衬层的内周壁上预埋套管

具体而言，本步骤中的套管分体设置，即套管沿着隧道的轴向方向可以分为多截套管段，本步骤中在预埋套管之前，还需要确定套管段的总数，套管段的数量可以根据隧道的整体长度以及各套管段的长度进行确定。

S3：参考预埋套管的内径对弧形骨架个数进行划分并计算弧形骨架尺寸

具体而言，本实施例中需要首先确定预埋套管的内径，然后根据预埋套管的内径计算出套管的周长，再根据套管的周长以及弧形骨架的结构强度来确定出弧形骨架的数量，需要说明的是，本实施例中需要根据弧形骨架的结构强度来确定弧形骨架弧形边(即实施例1中弧形杆)的长度以及直边(即实施例1中的直杆)的长度，然后通过套管的周长和弧形边的长度比值即可确定弧形骨架的个数，在确定的过程中需要根据计算的结果修正弧形边的长度、以使各弧形骨架能够拼合成一个完整了环形。本实施例中弧形骨架的尺寸即包括弧形边长度和直边的长度。本实施例中直边的长度与各套管段的长度相等。

S4：对各弧形骨架进行场外预制加工

具体而言，本步骤中各弧形骨架采用场外预制加工的方式统一加工，加工的具体过程可以采用绑扎钢筋的方式绑扎成型，也可以采用焊接的方式将各钢筋焊接成弧形骨架。焊接加工过程中，弧形骨架的尺寸需要参照步骤S3中得出的尺寸数据进行加工。

由于各弧形骨架要拼合成完整的骨架结构，为了方便相邻两个弧形骨架的连接固定，在加工各弧形骨架时，需要在各弧形骨架的前后两侧、左右两侧均焊接上连接板，连接板上设置有供长螺栓穿过的通孔。

S5：将各弧形骨架依次吊入套管内并与套管连接固定，然后将各弧形骨架的左右两侧分别与相邻的弧形骨架连接固定、以形成环形的骨架单元

具体而言，本步骤中采用吊装的方式将各弧形骨架依次吊入对应的套管段内，在吊入之前，需要确定各弧形骨架的固定位置，由于各弧形骨架需要通过钢筋与套管固定连接，因此，在确定个弧形骨架的固定位置时可以通过焊接在套管内壁上的钢筋位置进行确定。当吊入第一个弧形骨架后，通过焊接或绑扎钢筋的方式将该弧形骨架固定在套管段的设定固定位置处，然后再吊入第二个弧形骨架，当第二个弧形骨架吊入到位后，通过在第一个弧形骨架的连接板和第二弧形骨架的对应的连接板上同时穿入一根长螺栓，然后通过螺母将两个弧形骨架上的连接板贴合锁死即可，然后重复上述步骤，直至将同一个骨架单元的各弧形骨架吊入安装完毕，即完成一个骨架单元的安装固定。

S6：重复步骤S5以将各骨架单元依次放入套管内，并将任意相邻的两个骨架单元连接固定、以形成骨架结构

具体而言，本实施例中需要完成后续的骨架单元的安装，具体的安装过程重复步骤S5即可，需要说明的是，本步骤中各骨架单元之间也通过连接板和长螺栓固定的方式进行连接固定。当各骨架单元吊入安装完毕后，实现了骨架结构的整体安装固定。

S7：通过浇筑设备在骨架结构外侧浇筑浇筑材料、以形成内衬层

具体而言，待骨架结构安装完毕后，需要通过浇筑设备在骨架结构的外侧浇筑浇筑材料，本步骤中浇筑设备具体为模板台车，浇筑材料具体为混凝土，浇筑完成后，在套筒内会形成一层混凝土层，而骨架结构则会被隐藏至混凝土层内。

综上，本实用新型实施例提供一种复合衬砌输水管道结构、一种复合衬砌输水管道结构施工方法，其通过采用本实用新型的输水管道结构和对应的施工方法，输水管道结构的骨架结构是在场外预制加工好的，避免了需要在隧道内现场绑扎固定骨架结构的情况，进而减少了隧道内施工作业的工人数量，改善了施工现场的环境。此外，由于骨架结构的预制，还避免了需要现场赶制钢筋骨架的情况，使得骨架结构的加工更加标准化和便捷化，施工过程中直接将预制的骨架结构放入套管内即可，提升了施工效率，缩减了施工周期。另外，本实用新型中骨架结构沿着轴向方向可以细分为多个骨架单元，而骨架单元沿着周向方向又可以细分为多个弧形骨架，由于骨架结构的分体设置，使得骨架结构由多个相同的弧形骨架拼合而成，而各弧形骨架的规格是统一的，这样一方面有利于骨架结构的标准化加工，另一方面还方便了将骨架结构吊入套管内，使得骨架结构能够在套管内拼合组装。通过采用本实用新型的输水管道结构、施工方法使得骨架结构的加工标准化和集成化，骨架结构的分体设置方便了后期的吊装和拼接，此外还提升了施工效率，缩短了施工周期。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种复合衬砌输水管道结构，其特征在于：包括安装在盾构隧道内周壁上的外衬层(1)、预埋在外衬层(1)内周壁上的套管(2)以及设置在套管(2)内周壁上的内衬层(3)；所述内衬层(3)包括固定连接在套管(2)内周壁上的骨架结构(302)以及浇筑在骨架结构(302)外侧的浇筑材料(301)；所述骨架结构(302)包括多个沿着隧道延伸方向依次固定连接的骨架单元，所述骨架单元包括多个沿着隧道周向方向依次固定连接的弧形骨架，所述弧形骨架的周向边沿设置有用于与相邻弧形骨架连接固定的连接结构。

2.根据权利要求1所述的复合衬砌输水管道结构，其特征在于：所述外衬层(1)由盾构管片拼合而成。

3.根据权利要求1所述的复合衬砌输水管道结构，其特征在于：所述连接结构包括设置在弧形骨架前后两侧的第一连接结构以及设置在弧形骨架左右两侧的第二连接结构(4)。

4.根据权利要求3所述的复合衬砌输水管道结构，其特征在于：所述第一连接结构和第二连接结构(4)均包括固定在弧形骨架上的连接板以及穿装在连接板内的螺纹紧固件。

5.根据权利要求3所述的复合衬砌输水管道结构，其特征在于：所述弧形骨架包括内弧形架(3021)和外弧形架(3022)，所述第二连接结构(4)设置在内弧形架(3021)和外弧形架(3022)之间。

6.根据权利要求1所述的复合衬砌输水管道结构，其特征在于：所述骨架结构(302)通过金属连接件与套管(2)焊接连接固定。

7.根据权利要求1所述的复合衬砌输水管道结构，其特征在于：所述浇筑材料(301)为混凝土。

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