CN212359783U - 一种tbm首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置。所述TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置包括结构钢环、固定件、TBM盾尾、预埋件、背撑件和初期支护，预埋件埋设于暗挖隧道衬砌与管片衬砌交界处的初期支护中，背撑件的第一端与预埋件固定连接，背撑件的第二端与结构钢环固定连接，结构钢环通过固定件与TBM盾尾焊接固定。能够利用竖井吊装设备提前将钢环结构吊装到位，吊装条件好，钢环结构采用螺栓拼装，容易定位且定位精度高，安全高效，仅需1‑2小时即可安装定位焊接完成，避免了在暗挖隧道洞内结构钢环拼装焊接时，由于暗挖隧道洞壁不平整、吊装条件差等原因带来的焊接安装偏差、提高了效率保证了首环管片的拼装质量。

Description

一种TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置

技术领域

本实用新型涉及隧道施工技术领域，具体而言，涉及一种TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置。

背景技术

盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。

现有技术中，在盾构或TBM(Tunnel Boring Machine，隧道掘进机)施工中，暗挖段与TBM段连接处首环管片的衬砌锁定钢环主要采用洞内现场焊接。

例如中国专利公开号为CN206761597U的实用新型专利公开了一种吊锅、鼎锅用的活动提手，该实用新型提供一种吊锅、鼎锅用的活动提手，它包括有锅体，锅体两侧设有吊耳，它还包括有呈拱形的吊架，吊架两端各设一组夹板，夹板由内、外夹板组合形成，内、外夹板下部设有扣槽，并通过扣槽与吊耳连接。采用本方案后的吊锅、鼎锅装配便利，同时配件可以标准化生产，生产效率高，装配标准，锅具不会被装配后强制变形，使用时可以一锅多用，既可做普通的双耳锅、鼎锅，又可做吊锅、吊鼎锅。

现有技术中至少存在以下问题：

由于暗挖隧道洞内无吊装条件，需要架立作业台架工人高处作业，危险性高，且效率低下，一般需要3天时间安装，极大地制约了整体施工进度，增加了施工成本、安全风险高、同时安装精确度低，严重影响首环管片的拼装质量，容易造成管片错台、破裂。

针对现有技术中由于暗挖隧道洞内无吊装条件，需要架立作业台架工人高处作业，危险性高，且效率低下，一般需要3天时间安装，极大地制约了整体施工进度，增加了施工成本、安全风险高、同时安装精确度低，严重影响首环管片的拼装质量，容易造成管片错台、破裂的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置。

TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置包括：结构钢环、固定件、TBM盾尾、预埋件、背撑件和初期支护；

预埋件埋设于暗挖隧道衬砌与管片衬砌交界处的初期支护中，背撑件的第一端与预埋件固定连接，背撑件的第二端与结构钢环固定连接，结构钢环通过固定件与TBM盾尾焊接固定。

进一步地，结构钢环包括多个子结构钢环，多个子结构钢环中任意相邻的两个子结构钢环可拆卸连接，子结构钢环采用箱型焊接结构。

进一步地，多个子结构钢环中每个子结构钢环的两端均焊接有一个节点板，节点板上开设有螺栓孔。

进一步地，节点板上开设有N个螺栓孔，N个螺栓孔对称设置在节点板的两端，N为大于0的偶数。

进一步地，结构钢环与初期支护之间设有加固结构。

进一步地，子结构钢环包括：结构钢环前面板、结构钢环后面板、结构钢环内翼缘板、结构钢环外翼缘板、结构钢环加劲板；

结构钢环前面板、结构钢环内翼缘板、结构钢环后面板、结构钢环外翼缘板依次焊接，结构钢环加劲板分别与结构钢环前面板、结构钢环外翼缘板、结构钢环后面板、结构钢环内翼缘板焊接。

相对于现有技术，本实用新型所述的TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置具有以下显著的优越效果：

1，能够利用竖井吊装设备提前吊装到位，吊装条件好，钢环结构采用螺栓拼装方便简单、容易定位且定位精度高，安全高效，仅需1-2小时即可安装定位焊接完成，避免了在暗挖隧道洞内结构钢环拼装焊接时，由于暗挖隧道洞壁不平整、吊装条件差等原因带来的焊接安装偏差、提高了效率保证了首环管片的拼装质量。

2，所述TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置设计合理，结构简单，便于现场加工。

3，箱型结构的结构钢环及背撑件与初期支护这件喷砼加固，使得所述TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置结构强度高，保证了足够的受力稳定性，避免了拼装管片时造成对结构钢环损坏，显著提高了首环管片拼装的精度，具有良好的实用和推广价值。

4，通过在混凝土中添加防锈油和高岭土，使得所述TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置结构稳定，防腐蚀。

5，预埋件采用连接板和3个加固板制作，提高了预埋件与初期支护的稳定性，确保预埋件与背撑件连接时的稳固，进而保证了结构钢环的稳定。

附图说明

图1为本实用新型所述TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置的结构示意图；

图2为本实用新型所述TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置中结构钢环的正视图；

图3为本实用新型所述TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置中结构钢环的侧视图。

附图标记说明：

1-结构钢环、11-子结构钢环、111-结构钢环前面板、112-结构钢环后面板、113-结构钢环外翼缘板、114-结构钢环内翼缘板、115-结构钢环加劲板、12-螺栓、13-节点板；2-固定件；3-TBM盾尾；4-加固结构；5-预埋件、51-连接板、52-加固板；6-背撑件；7-初期支护。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型所述TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置进行进一步的详细描述。

如图1所示，所述TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置包括：结构钢环1、固定件2、TBM盾尾3、预埋件5、背撑件6和初期支护7，预埋件5埋设于暗挖隧道衬砌与管片衬砌交界处的初期支护7中，用于与结构钢环1焊接固定，背撑件6的第一端与预埋件5固定连接，背撑件6的第二端与结构钢环1固定连接，结构钢环1通过固定件2与TBM盾尾3焊接固定，其中，固定件2采用Q235钢板制作而成，固定件2为L型，固定件2钢板的厚度为30mm，固定件2尺寸根据结构钢环1与TBM盾尾3相对位置确定，用于确保连接牢固，同时固定件2用于与TBM盾尾3焊接临时固定，预埋件5采用Q235钢板，预埋件5的钢板厚度为20mm，尺寸为250mm*250mm，背撑件6采用I20型钢，背撑件6分别与预埋件5和结构钢环1焊接牢固，固定件2的数量为6个，均匀设置在结构钢环1和TBM盾尾3上，另外，L型固定件2的头端与结构钢环1焊接固定，L型固定件2的尾端与TBM盾尾3焊接固定，需要说明的是，固定件2的形状、尺寸大小能够根据TBM盾尾3和结构钢环1尺寸确定。

进一步地，如图1所示，结构钢环1与初期支护7之间设有加固结构4，具体的，通过在结构钢环1与初期支护7之间挂设网片，并在网片上喷混凝土，从而形成加固结构4，用于增加所述TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置整体刚度，其中，网片采用0.6mm钢丝制作。

进一步地，如图1所示，预埋件5包括连接板51和加固板52，连接板51与加固板52焊接固定，连接板51用于与背撑件6焊接固定，具体的，连接板51和加固板52均采用Q235钢板制作而成，连接板51的厚度为20mm，3个加固板52分别与连接板51的一侧面焊接固定，3个加固板52均垂直于连接板51，且3个加固板52中任意相邻的2个加固板52的间距相同，加固板52延伸至初期支护7中，连接板51的另一侧面裸露出初期支护7，用于与背撑件6焊接，跟进一步地，加固板52的下端向一侧弯曲，用于加强加固板52的稳固性。

进一步地，如图2所示，结构钢环1包括多个子结构钢环11，多个子结构钢环11中任意相邻的两个子结构钢环11可拆卸连接，具体的，子结构钢环11的数量为3个，3个子结构钢环11采用螺栓12拼装而成，当施工完成后，拆除子结构钢环11之间连接的螺栓12，即将结构钢环1拆分。

进一步地，如图2和图3所示，多个子结构钢环11中每个子结构钢环11的两端均焊接有一个节点板13，节点板13上开设有螺栓孔，用于安装螺栓12，具体的，节点板13为矩形，节点板13的两端面为平面，用于相邻的节点板13抵贴连接，节点板13中部与子结构钢环11焊接，螺栓孔开设在节点板13的两端，节点板13采用Q235钢板制作，节点板13厚度为20mm。

进一步地，如图2和图3所示，节点板13上开设有N个螺栓孔，N个螺栓孔对称设置在节点板13的两端，N为大于0的偶数，具体的，螺栓孔的数量为8个，分为两组，每组4个螺栓孔，两组螺栓孔对称开设在节点板13的两端，用于满足安装牢固要求，另外，每组螺栓孔包括的4个螺栓孔中，任意相邻的2个螺栓孔之间的间距均相同，且节点板13上开设的8个螺栓孔大小均相同，通过8个螺栓12分别穿过任意相邻的两个节点板13上相对应的螺栓孔，以使任意相邻的两个子结构钢环11连接固定，结构钢环1安装螺栓12采用8.8级螺栓12，螺栓12直径为

进一步地，如图2和图3所示，子结构钢环11采用箱型焊接结构，子结构钢环11由结构钢环前面板111、结构钢环后面板112、结构钢环内翼缘板114、结构钢环外翼缘板113、结构钢环加劲板115组成，结构钢环前面板111、结构钢环内翼缘板114、结构钢环后面板112、结构钢环外翼缘板113依次焊接，结构钢环加劲板115分别与结构钢环前面板111、结构钢环外翼缘板113、结构钢环后面板112、结构钢环内翼缘板114焊接，其中，结构钢环前面板111、结构钢环后面板112、结构钢环内翼缘板114、结构钢环外翼缘板113、结构钢环加劲板115采用Q235钢板制作而成，结构钢环内翼缘板114的直径、结构钢环外翼缘板113的直径与实际TBM管片内外直径相同，以满足后期TBM管片的施工需要，结构钢环1的厚度与实际TBM管片厚度相同。

本实用新型所述TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置的工作原理为：

在隧道竖井底组装TBM，利用竖井吊装设备，将结构钢环1的各子结构钢环11吊装下井，采用螺栓12将结构钢环1的各子结构钢环11组装，通过多个加固件将结构钢环1和TBM盾尾3焊接牢固，分别将加固件与结构钢环1、TBM盾尾3的拼焊焊缝打磨平整，将TBM盾尾3移位至暗挖隧道衬砌与管片衬砌交界处，采用背撑件6分别与结构钢环1和预埋件5焊接牢固，背撑件6的横截面为梯形，背撑件6的两端分别与结构钢环1和预埋件5贴合，分别将背撑件6与结构钢环1和预埋件5的拼焊焊缝打磨平整，采用切割机分别将多个固定件2与TBM盾尾3切割分离，以使结构钢环1与TBM盾尾3分离，在结构钢环1的背面焊接网片，网片采用0.6mm钢丝制作，对网片喷射混凝土，形成加固结构4，TBM掘进后，抵靠结构钢环1正面拼装首环管片，使首环管片垂直于结构钢环1。

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权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置，其特征在于，包括：结构钢环、固定件、TBM盾尾、预埋件、背撑件和初期支护；

所述预埋件埋设于暗挖隧道衬砌与管片衬砌交界处的所述初期支护中，所述背撑件的第一端与所述预埋件固定连接，所述背撑件的第二端与所述结构钢环固定连接，所述结构钢环通过所述固定件与所述TBM盾尾焊接固定。

2.根据权利要求1所述的TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置，其特征在于，所述结构钢环包括多个子结构钢环，所述多个子结构钢环中任意相邻的两个子结构钢环可拆卸连接，所述子结构钢环采用箱型焊接结构。

3.根据权利要求2所述的TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置，其特征在于，所述多个子结构钢环中每个所述子结构钢环的两端均焊接有一个节点板，所述节点板上开设有螺栓孔。

4.根据权利要求3所述的TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置，其特征在于，所述节点板上开设有N个螺栓孔，所述N个螺栓孔对称设置在所述节点板的两端，N为大于0的偶数。

5.根据权利要求1所述的TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置，其特征在于，所述结构钢环与所述初期支护之间设有加固结构。

6.根据权利要求2所述的TBM首环管片衬砌拼装式箱型锁定装置，其特征在于，所述子结构钢环包括：结构钢环前面板、结构钢环后面板、结构钢环内翼缘板、结构钢环外翼缘板、结构钢环加劲板；

所述结构钢环前面板、所述结构钢环内翼缘板、所述结构钢环后面板、所述结构钢环外翼缘板依次焊接，所述结构钢环加劲板分别与所述结构钢环前面板、所述结构钢环外翼缘板、所述结构钢环后面板、结构钢环内翼缘板焊接。

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