CN220748271U - 方便快速拆除的轻型负环管片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种方便快速拆除的轻型负环管片。所述负环管片是由封顶块、两块邻接块和三块标准块拼接而成，三块标准块拼接形成负环管片的下半环结构，两块邻接块对称拼接在封顶块的两侧，并与相邻的标准块拼接；所述封顶块、邻接块和标准块均为由钢板围设而成的外环封闭、内环中空的半封闭钢结构，在其中空内环设有加强筋板，在封顶块、邻接块和标准块上设有吊装孔。本实用新型结构轻便、可靠，采用拼装式，其拆装比较方便，且可促进负环管片的循环使用，减少负环管片设计与生产工期和制造成本，提高施工安全性、经济性与工作效率，进一步降本增效。

Description

方便快速拆除的轻型负环管片

技术领域

本实用新型属于盾构施工领域，具体涉及盾构施工用的一种方便快速拆除的轻型负环管片。

背景技术

目前，盾构法以其机械化程度高、适用范围广、施工工艺精细等优点被广泛应用于我国城市地铁隧道建设中。其中，盾构始发环节涉及面广、技术复杂，是整个施工过程的关键工序之一。在盾构始发前期，盾构机依靠负环管片、反力架等结构提供的反作用力推进；伴随顶推掘进，该反作用力逐渐由地层与正环管片间摩擦力取代，负环管片等反力装置随之依序拆除。负环管片的安装、使用及拆除工作贯穿了盾构始发阶段，是盾构能否成功进洞的重要影响因素。

现有盾构始发负环管片一般采用钢筋混凝土负环管片，以6m级负环管片为例，在拆除过程中管片最大重量超过24t/环，拆除过程中的吊装风险极大，严重威胁作业人员的生命安全。且在使用过程中多发生大面积破损情况，进而导致负环管片的二次使用率低且风险高，造成项目成本流失的同时带来极大安全隐患。而对于市场上现有的钢制负环管片，多因其造价成本高昂、自身重量大、拆装不便、施工功效低、周转性差等原因，较常规钢筋混凝土结构优势不强。因此，如何更好地提高负环钢管片的周转性，降低工程造价及施工风险等问题，已成为盾构工程施工亟需考虑的问题。

发明内容

本实用新型根据现有技术的不足提供一种方便快速拆除的轻型负环管片，可以解决当前负环管片周转性低、拆除风险高的问题。

为了达到上述技术目的，本实用新型提供一种方便快速拆除的轻型负环管片，所述负环管片是由封顶块、两块邻接块和三块标准块拼接而成，三块标准块拼接形成负环管片的下半环结构，两块邻接块对称拼接在封顶块的两侧，并与相邻的标准块拼接；所述封顶块、邻接块和标准块均为由钢板围设而成的外环封闭、内环中空的半封闭钢结构，在其中空内环设有加强筋板，在封顶块、邻接块和标准块上设有吊装孔。

本实用新型较优的技术方案：所述标准块、封顶块和邻接块的中部均设有第一吊装孔，每个邻接块邻近封顶块的位置设有第二吊装孔，所述第一吊装孔和第二吊装孔均为内外贯穿的螺纹孔，并在吊装过程中，在第一吊装孔和第二吊装孔内安装有吊环螺栓。

本实用新型较优的技术方案：所述负环管片的封顶块、邻接块和标准块均由外环弧形板、两侧弧形环板和两端板围设而成半封闭钢结构，相邻标准块、标准块与相邻邻接块、邻接块与封顶块的端板之间焊接或通过螺栓固定连接；所述加强筋板包括平行弧形环板的环向筋板和平行端板的多根轴向筋板，多根轴向筋板等距分布在半封闭钢结构的空腔内。

本实用新型较优的技术方案：所述负环管片整体结构与盾构机盾尾的形状、尺寸相适配，全环为等级Q235的钢板制成，所述负环管片整体的的外径6200mm，内径5500mm，环宽1200mm。

本实用新型较优的技术方案：所述吊环螺栓均设有吊环，每个吊环螺栓的螺栓端穿过对应的吊装孔后，通过螺帽和垫片固定锁紧；所述吊环螺栓的吊环端位于管片的内环面或管片的外环面，且每个吊环螺栓上的吊环均垂直于管片的弧面。

本实用新型较优的技术方案：所述负环管片配套设有吊具，所述吊具包括钢丝吊绳、环链和下半环支撑，所述钢丝吊绳设有两根，每根吊绳与待吊装管片组装块的吊环螺栓连接；所述环链的两端对称设有锁扣，并通过锁扣与邻接块上吊环螺栓连接。

本实用新型较优的技术方案：所述标准块、邻接块和封顶块内的环向筋板设置在同一个位置，并在标准块、邻接块和封顶块组拼成环形管片时，每个组装块的环向筋板组合成一个环形筋板；所述标准块和邻接块每个组装块内设有三块轴向筋板，封顶块内设有一块轴向筋板。

本实用新型中的负环管片采用六个组装块拼装成环，每个组装块均为外部封闭内部空腔的钢管片结构，不同管片之间采用螺栓连接，各个分块内部均设置不同数量的筋板、环板、端板以增强其结构稳定性。本实用新型管片在实际制作实，发明在其端面加载了1500T的均布推力荷载，利用SolidWorks有限元软件和分析模块模拟了盾构始发时负环钢管片的受力状态，经计算，在该荷载下，最大屈服力为160.3MPa，最大形变量为0.75mm。

本实用新型中的负环钢管片在安装过程中，负环钢管片采用同缝拼装模式，其环内、负环钢管片环间各分块采用直螺栓连接，负环钢管片与钢筋混凝土管片采用弧形螺栓连接。

与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：

(1)本实用新型结构轻便、可靠，采用拼装式，其拆装比较方便，且可促进负环管片的循环使用，减少负环管片设计与生产工期和制造成本，提高施工安全性、经济性与工作效率，进一步降本增效。

(2)本实用新型采用吊环螺栓和环链、下半环支撑结构配合的方式将吊环螺栓穿过负环管片上的吊装孔并固定进行吊装，其吊装方便，牢靠，且易于拆装，实现提升负环管片拆除作业的效率与安全性。

附图说明

图1是本实用新型的整体式示意图；

图2是本实用新型中吊环螺栓的结构；

图3是本实用新型负环钢管片上半环吊装示意图；

图4是本实用新型负环钢管片下半环吊装示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是本实用新型中下半环支撑的结构示意图。

图中：1—标准块，2—邻接块，3—封顶块，4—加强筋板，5—第一吊装孔，6—外环弧形板，7—弧形环板，8—端板，9—第二吊装孔，10—吊环螺栓，11—钢丝吊绳，12—下半环支撑，13—锁扣，14—环链。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。附图1至图5均为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本实用新型实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本实用新型的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例提供了一种方便快速拆除的轻型负环管片，如图1所示，所述负环管片是由封顶块3、两块邻接块2和三块标准块1拼接而成，所述负环管片整体结构与盾构机盾尾的形状、尺寸相适配，全环为等级Q235的钢板制成，所述负环管片整体的的外径6200mm，内径5500mm，环宽1200mm。三块标准块1拼接形成负环管片的下半环结构，两块邻接块2对称拼接在封顶块3的两侧，并与相邻的标准块1拼接，所述封顶块3的大小根据其它五个组装块的大小而定；所述封顶块3、邻接块2和标准块1均为由钢板围设而成的外环封闭、内环中空的半封闭钢结构，所述负环管片的封顶块3、邻接块2和标准块1均由外环弧形板6、两侧弧形环板7和两端板8围设而成半封闭钢结构，相邻标准块1、标准块1与相邻邻接块2、邻接块2与封顶块3的端板之间焊接或通过螺栓固定连接；所述加强筋板4包括平行弧形环板7的环向筋板和平行端板8的多根轴向筋板，多根轴向筋板等距分布在半封闭钢结构的空腔内。所述标准块1、邻接块2和封顶块3内的环向筋板设置在同一个位置，并在标准块1、邻接块2和封顶块3组拼成环形管片时，每个组装块的环向筋板组合成一个环形筋板；所述标准块1和邻接块2每个组装块内设有三块轴向筋板，封顶块3内设有一块轴向筋板。

实施例提供了一种方便快速拆除的轻型负环管片，如图1所示，在其中空内环设有加强筋板4，在封顶块3、邻接块2和标准块1上设有吊装孔。所述标准块1、封顶块3和邻接块2的中部均设有第一吊装孔5，每个邻接块2邻近封顶块3的位置设有第二吊装孔9，所述第一吊装孔5和第二吊装孔9均为内外贯穿的螺纹孔，并在吊装过程中，在第一吊装孔5和第二吊装孔9内安装有吊环螺栓10。如图2所示，所述吊环螺栓10均设有吊环，每个吊环螺栓10的螺栓端穿过对应的吊装孔后，通过螺帽和垫片固定锁紧；所述吊环螺栓10的吊环端位于管片的内环面或管片的外环面，且每个吊环螺栓10上的吊环均垂直于管片的弧面。如图3至图6所示，所述负环管片配套设有吊具，所述吊具包括钢丝吊绳11、环链7和下半环支撑12，所述钢丝吊绳11设有两根，每根钢丝吊绳11与待吊装管片组装块的吊环螺栓10连接；所述环链7的两端对称设有锁扣13，并通过锁扣13与邻接块2上吊环螺栓10连接。

本实用新型的负环钢管片采用材质为Q235的钢材焊制而成，所有焊缝强度要求等同于基材，负环管片结构与盾构机盾尾的形状、尺寸相吻合适配，外径6200mm，内径5500mm，环宽1200mm采用盾构施工标准块设计，楔形量为0mm，将钢管片每环设计为6个小分块，分别包括封顶块K、邻接块B1、邻接块B2、标准块A1、标准块A2、和标准块A3，通过拼装机拼装成环。各分块采用了外部封闭，内部不封闭的结构形式，并在内弧面位置设置有多道筋板、端板以加强其结构稳定性，并经过有限元数据分析校核了均布荷载下的应力及形变值。负环钢管片与钢筋混凝土管片采用16个环缝连接螺栓(M30，弧形螺杆)、12个纵缝连接螺栓(M30，直螺杆)，负环钢管片与负环钢管片采用16个环缝连接螺栓(M30，直螺杆)、12个纵缝连接螺栓(M30，直螺杆)。

实施例中的负环管片在制备过程中，通过在其端面加载了1500T的均布推力荷载，利用SolidWorks有限元软件和分析模块模拟了盾构始发时负环钢管片的受力状态，经计算，在该荷载下，最大屈服力为160.3MPa，最大形变量为0.75mm。

本实用新型的管片拆除过程如下：首先拆除上半环管片，针对上半环管片进行第一次吊装，具体如体图3所示，将所述吊环螺栓10穿入负环管片上半部分的两个邻接块中间位置的第一吊装孔5内，使所述吊环螺栓10的第二端穿出所述第一吊装孔5后使用螺栓拧紧，且使所述环形固定端头贴于负环管片的内弧面。在邻接块B1和邻接块B2之间吊环螺栓10环形端头使用环链14固定拉紧，形成稳定三角框架。再将另外两个吊环螺栓10安装到两个邻接块2邻近封顶块3的第二吊装孔9内，并将吊环螺栓10穿出所述第二吊装孔9后后使用螺栓拧紧，且使所述环形固定端头贴于负环管片的外弧面，使用钢丝绳11穿过第二吊装孔9处的吊环螺栓10，并使用锁扣13固定锁紧，检查各吊具状态及设备状态后，拆卸位于负环管片上半部分与下半部分之间的环向与纵向螺栓，再利用所述吊装装置和钢丝吊绳将位于负环管片上半部分吊装拆卸。上部分整体起吊完成后，拆除吊环螺栓10、钢丝绳11、环链14的锁扣13。

上半部分吊装完成后进行第二次吊装，如图4和图5所示，在下半环的端口用下半环支撑12通过法兰面与下半环使用螺栓连接固定，各螺栓连接位置将垫片及螺栓同管片拧紧。将所述吊环螺栓10穿入负环管片下半部分的标准块1的中部的第一吊装孔内，使得所述环形固定端头贴于负环管片的内弧面内侧。所述吊环螺栓10的第二端穿出所述第一吊装孔，吊环螺栓使用螺栓拧紧。使用钢丝绳11穿过吊环螺栓10、下半环支撑12，并使用锁扣与吊环螺栓10固定，检查各吊具状态及设备状态后，进行下半部整体起吊，完成整环负环管片的拆卸工作。

本实用新型采用外弧面封闭内弧面空腔的设计，使负环钢管片确保结构稳定性的同时使减少负环管片设计与生产工期和制造成本。同时，通过在结构上特制的吊装孔位与吊装工具实现了负环钢管片的快速拆除，促进了负环管片的循环使用的同时，提高了施工安全性、经济性与工作效率。本实用新型的吊装大大提升了施工效率，大大减小了垂直吊装作业频率，减低了施工风险。同时采用吊环螺栓10、环链14和下半环支撑12结构配合的拆除方式，加强了半环吊装时各分块之间的稳定性，进一步提升了负环管片拆除作业的安全性与施工工效。

以上所述，只是本实用新型的一个实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种方便快速拆除的轻型负环管片，其特征在于：所述负环管片是由封顶块(3)、两块邻接块(2)和三块标准块(1)拼接而成，三块标准块(1)拼接形成负环管片的下半环结构，两块邻接块(2)对称拼接在封顶块(3)的两侧，并与相邻的标准块(1)拼接；所述封顶块(3)、邻接块(2)和标准块(1)均为由钢板围设而成的外环封闭、内环中空的半封闭钢结构，在其中空内环设有加强筋板(4)，在封顶块(3)、邻接块(2)和标准块(1)上设有吊装孔。

2.根据权利要求1所述的一种方便快速拆除的轻型负环管片，其特征在于：所述标准块(1)、封顶块(3)和邻接块(2)的中部均设有第一吊装孔(5)，每个邻接块(2)邻近封顶块(3)的位置设有第二吊装孔(9)，所述第一吊装孔(5)和第二吊装孔(9)均为内外贯穿的螺纹孔，并在吊装过程中，在第一吊装孔(5)和第二吊装孔(9)内安装有吊环螺栓(10)。

3.根据权利要求1或2所述的一种方便快速拆除的轻型负环管片，其特征在于：所述负环管片的封顶块(3)、邻接块(2)和标准块(1)均由外环弧形板(6)、两侧弧形环板(7)和两端板(8)围设而成半封闭钢结构，相邻标准块(1)、标准块(1)与相邻邻接块(2)、邻接块(2)与封顶块(3)的端板之间焊接或通过螺栓固定连接；所述加强筋板(4)包括平行弧形环板(7)的环向筋板和平行端板(8)的多根轴向筋板，多根轴向筋板等距分布在半封闭钢结构的空腔内。

4.根据权利要求1或2所述的一种方便快速拆除的轻型负环管片，其特征在于：所述负环管片整体结构与盾构机盾尾的形状、尺寸相适配，全环为等级Q235的钢板制成，所述负环管片整体的外径6200mm，内径5500mm，环宽1200mm。

5.根据权利要求2所述的一种方便快速拆除的轻型负环管片，其特征在于：所述吊环螺栓(10)均设有吊环，每个吊环螺栓(10)的螺栓端穿过对应的吊装孔后，通过螺帽和垫片固定锁紧；所述吊环螺栓(10)的吊环端位于管片的内环面或管片的外环面，且每个吊环螺栓(10)上的吊环均垂直于管片的弧面。

6.根据权利要求2所述的一种方便快速拆除的轻型负环管片，其特征在于：所述负环管片配套设有吊具，所述吊具包括钢丝吊绳(11)、环链(14)和下半环支撑(12)，所述钢丝吊绳(11)设有两根，每根钢丝吊绳(11)与待吊装管片组装块的吊环螺栓(10)连接；所述环链(14)的两端对称设有锁扣(13)，并通过锁扣(13)与邻接块(2)上吊环螺栓(10)连接。

7.根据权利要求3所述的一种方便快速拆除的轻型负环管片，其特征在于：所述标准块(1)、邻接块(2)和封顶块(3)内的环向筋板设置在同一个位置，并在标准块(1)、邻接块(2)和封顶块(3)组拼成环形管片时，每个组装块的环向筋板组合成一个环形筋板；所述标准块(1)和邻接块(2)每个组装块内设有三块轴向筋板，封顶块(3)内设有一块轴向筋板。