CN2809391Y - 超大截面向心应力抗变形涵管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超大截面向心应力抗变形涵管，包括有里层、中层和外层三层圆筒型骨架，在外层骨架上固定有正旋环向筒管和反旋环向筒管，在筒管内穿有经张拉产生预应力的钢绞线，在中层骨架的两侧分别固定有斜向交叉的右斜筒管和左斜筒管，在筒管内穿有经张拉产生预应力的钢绞线，本实用新型适用于高原地区和超深度长距离涵管工程，还适用于地铁工程，地下跨海、江河特大型长距离通道工程。还可以用于特大流量的输水工程的穿山涵洞，还可以用于特大穿山隧道工程，还可以用于超大直径的圆筒式的结构工程。

Description

超大截面向心应力抗变形涵管

技术领域

本实用新型涉及一种超大截面向心应力抗变形涵管。

技术背景

目前传统的超大型的隧道工程常规施工技术，因受工艺制备条件的限制，只能用于一般的跨江河地下隧道工程，还因受主体结构的限制跨江河的隧道工程内孔也没有超过12米的，国外发达国家也没有超过13.5米内孔的工程实例。传统的施工工艺有两种，一种是超大型盾构技术，一种是人工开凿，施工方法是先用预制好的管片组合管体内衬，在往夹缝灌注大量混凝土加固，因浇灌1米多厚的涵管体，因此涵洞开挖的工程量特别大，浇筑的混凝土的工程量也特别大，由此而造成工程造价特别高，所消耗的材料资源和人力资源也特别大，还因客观施工条件的限制，还会造成工期特别长。本实用新型因改善了施工条件，改变了施工工艺，提高了机械化施工水平，又提高了自动化的应用水平，因此能适应南水北调西线高原地区，地质条件特别复杂的强震区的工程施工，能满足在西部巴颜喀拉地区建设深埋1000多米，长100多公里。内径8米以上的特大型输水管线的需要。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可有效提高抗震、抗弯曲、抗位移的超大截面向心应力抗变形涵管。

本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型包括混凝土涵管体和设置在涵管体内的由纵筋和环筋制成的圆筒形骨架，其特征在于设置有里层、中层和外层三层圆筒型骨架，在外层骨架上固定有正旋环向筒管和反旋环向筒管，在筒管内穿有经张拉产生预应力的钢绞线，在中层骨架的两侧分别固定有斜向交叉的右斜筒管和左斜筒管，在筒管内穿有经张拉产生预应力的钢绞线。在里层骨架的外侧固定有纵向筒管，在纵向筒管的管内穿有经张拉产生预应力的钢绞线。

本实用新型在混凝土涵管体内的圆筒型外层骨架分别固定有自涵管体一端开始正旋、反旋双向旋转的半圆形波纹管，即正旋环向筒管和反旋环向筒管，在波纹管内穿有钢绞线，钢绞线的两端和设置在涵管体内壁上的锚具相连接，钢绞线经张拉产生预应力，其环涵管体旋转1-50圈。

本实用新型在涵管外壁和混凝土外衬之间设置有起缓冲作用的橡塑隔离层，在涵管体内壁设置有用于固定的锚具和用于张拉的锚具，还有用于固定钢绞线的锁扣。

本实用新型正旋环向筒管和反旋环向筒管内的钢绞线和设置在涵管体内壁的助拉锚具相连接。

本实用新型设置在正旋环向筒管和反旋环向筒管内的钢绞线在环绕涵管体一周上设置有一个或一个以上的助拉锚具。

本实用新型在右斜筒管和左斜筒管内的预应力钢绞线由涵管起端固定，由连接施工的一端进行张拉。

本实用新型在混凝土涵管体内的外、中、里三层骨架分别固定有正旋环向筒管、反旋环向筒管、右斜筒管、左斜筒管和纵向筒管，其均为半圆型金属波纹管或在各波纹管内分别穿有1-3根经张拉产生预应力的钢绞线。

本实用新型在混凝土涵管体内的外三层骨架分别固定有正旋环向筒管、反旋环向筒管，其均为可以是穿有预应力钢绞线的外套塑料管，经张拉产生预应力。

本实用新型所述的超长涵管体可以是在涵洞内壁喷涂起缓冲作用的橡塑隔离层后施工，也可以是在平原开挖好的沟内，利用弧形管底座在支架外模板后，按连接工艺施工制作成超长涵管体。也可是用立式施工工艺，生产5-8米的涵管体，然后在吊装移位，用纵向预应力工艺连接成超长涵管体。

本实用新型所述的超长管体的伸缩缝用橡胶止水带密封，立式制作的管体用橡胶止水环密封。

本实用新型积极效果如下：本实用新型用“环旋斜向网状结构”的新模式，由正旋、反旋预应力筋组成外层环网，在加上中层的斜向预应力纵网，形成了向心应力网。环向预应力筋采用正旋、反旋、定向、定点，定量梯级助拉的新工艺。纵向预应力筋采用斜向交叉，一端固定，一端张拉的新工艺，这两项工艺技术预应力行业还没有先例，能达到高新技术水平。

本实用新型采用在涵管体内助拉的新工艺，新技术，解决了本实用新型结构体用单根预应力筋或多根预应力筋连接梯级张拉的特大技术难题，填补了采用预应力结构，浇筑大截面特大型涵管的国际空白，还填补了采用预应力结构建造特大型圆筒型结构体的国际空白。可以把预应力行业提高到一个国际领先的新水平。

本实用新型采用在涵管体内进行梯级助拉的新工艺，新技术，其特点是在允许范围内(伸缩量长度)减少了磨阻损失，能使环向预应力筋正旋，反旋若干圈，(1-50圈)能达到环向受力均匀的目的，采用斜向交叉张拉新工艺，能使管体形成斜向应力，还由环向应力，和斜向应力的组合，能使整个管体形成向心应力结构，达到一方受力，整体抵消的最佳效果。

本实用新型采用半圆形筒管，在一根管内可以同时穿1-3根预应力钢铰线的办法(可同时助拉锚固)可把立体式圆筒结构加大到直径80米高度可达到30米(可用于输水管线的调节水池)。

本实用新型结构合理，使整个管壁形成了“向心应力”，为此抗冲击力更强，抗折断力、抗变形的能力更大。我国西部巴颜喀拉山地区，地形，地况，地质构造特别复杂，高度地震活动特别频繁，围岩变形不稳定，如果在这种条件特别复杂的强震区修建深埋1000多米，100多公里长，内径特别大的输水涵洞，用传统的常规工艺技术是根本不可能的。如能采用超大截面向心应力抗变形这一新结构、新工艺、新技术，建设南水北调西线输水涵管工程就能抵消高地应力，抵抗活动断层的冲击。

超大截面向心应力抗变形涵管，特别适用于“南水北调”高原地区超深度长距离涵管工程，还适用于150流量以上的南水北调上的输水工程还适用于地铁工程，地下跨海、跨江河特大型长距离通道工程。还可以用于特大流量的输水工程的穿山涵洞，还可以用于特大型穿山隧道工程，还可以用于超大直径的立式圆筒型结构工程。用该项技术还可以制造内径8-16米的超长输水涵管，和超大直径的跨海通道。还可以建造80米高，30米内径的超大容量的特大型输水管线的调节水池。

附图说明

附图1为本实用新型结构示意图

附图2为本实用新型附图1A-A向横截面剖视图

附图3为本实用新型附图1的B部放大图

附图4为本实用新型筒管剖视图

附图5为本实用新型附图2的D部放大图

附图6为本实用新型外层骨架上绕置有环向筒管示意图

附图7为本实用新型正旋环向筒管绕置形态示意图

附图8为本实用新型反旋环向筒管绕置形态示意图

附图9为本实用新型助拉锚具和钢绞线连接示意图

附图10为本实用新型涵管体连接示意图

在附图中：1、涵管体、2外层骨架、3正旋环向筒管、4反旋环向筒管、5纵筋、6环筋、7中层骨架、8环筋、9纵筋、10右斜筒管、11左斜筒管、12里层骨架、13环筋、14纵筋、15纵向筒管、16锚具、17钢绞线、18助拉锚具、19、锁扣、20、施工连接处、21、橡胶止水带、22橡塑隔离层、23涵洞外壁、24涵管伸缩缝、25混凝土外衬、26岩层。

具体实施方式

如附图所示，本实用新型包括混凝土涵管体1和设置在涵管体1内的由纵筋和环筋制成的圆筒形骨架，其特征在于设置有里层、中层和外层三层圆筒型骨架，在外层骨架2上固定有正旋环向筒管3和反旋环向筒管4，在筒管内穿有经张拉产生预应力的钢绞线17，在中层骨架7的两侧分别固定有斜向交叉的右斜筒管10和左斜筒管11，在筒管内穿有经张拉产生预应力的钢绞线17。在里层骨架12的外侧固定有纵向筒管15，在纵向筒管15的管内穿有经张拉产生预应力的钢绞线17。

本实用新型在混凝土涵管1体内的圆筒型外层骨架2分别固定有自涵管体一端开始正旋、反旋双向旋转的半圆形波纹管，即正旋环向筒管3和反旋环向筒管4，在波纹管内穿有钢绞线17，钢绞线17的两端和设置在涵管体1内壁上的锚具16相连接，钢绞线17经张拉产生预应力，其环涵管体旋转1-50圈。

本实用新型在涵管外壁23和混凝土外衬25之间设置有起缓冲作用的橡塑隔离层22，在涵管体内壁设置有用于固定的锚具16和用于张拉的锚具18，还有用于固定钢绞线17的锁扣19。

本实用新型正旋环向筒管3和反旋环向筒管4内的钢绞线17和设置在涵管体内壁的助拉锚具18相连接。

本实用新型设置在正旋环向筒管3和反旋环向筒管4内的钢绞线17在环绕涵管体一周上设置有一个或一个以上的助拉锚具18。

本实用新型在右斜筒管10和左斜筒管11内的预应力钢绞线17由涵管起端固定，由连接施工的一端进行张拉。

本实用新型在混凝土涵管体1内的外、中、里三层骨架分别固定有正旋环向筒管3、反旋环向筒管4、右斜筒管10、左斜筒管11和纵向筒管15，其均为半圆型金属波纹管或在各波纹管内分别穿有1-3个经张拉产生预应力的钢绞线。

本实用新型在混凝土涵管体1内的外三层骨架分别固定有正旋环向筒管3、反旋环向筒管4，其均为可以是穿有预应力钢绞线的外套塑料管，经张拉产生预应力。

本实用新型所述的超长涵管体1可以是在涵洞内壁喷涂起缓冲作用的橡塑隔离层22后施工，也可以是在平原开挖好的沟内，利用弧形管底座在支架外模板后，按连接工艺施工制作成超长涵管体1。也可是用立式施工工艺，生产5-8米的涵管体1，然后在吊装移位，用纵向预应力工艺连接成超长涵管体。

本实用新型所述的超长管体的伸缩缝用橡胶止水带密封，立式制作的管体用橡胶止水环密封。

本实用新型解决的技术问题是提供一种采用“环向多层网状结构”的新模式，采用在涵管体1内的外层骨架的两侧设置环向左旋，右旋预应力筋，在涵管内壁设置助拉锚孔，在涵管内壁底部交叉固定张拉的新工艺。还采用在涵管的一端设置固定端锚具，顺管体方向设置斜向交叉预应力筋，在管体的另一端张拉的和连接张拉的新工艺，还采用半圆型波纹管15，在波纹管孔内可根据管径的大小和受力设置1-3根钢绞线的扁锚体系的新工艺，由此提高了涵管整体的聚合向心应力值。达到抵消高地应力目的。达到能抵抗高震区活动断层的挤压力和冲击力的目的。保证管体在极其复杂的地质结构地区，长期使用不开裂不变形。

本实用新型可以分段施工，还可以连续施工，可随盾构机或人工开挖往纵深推进，按工程设计要求，到一定长度时预制管体伸缩缝。该项技术还可以用于特大型长距离的跨海通道，在涵管底部设计隔震装置，排风系统，能起到减少躁声，控制污染的作用。

实施方法如下：

第一步混凝土外衬25的制作：用盾构机或人工开挖好涵洞体后，把用φ6-φ12钢筋制作的网片固定在涵洞外壁23上，支架好圆筒型组合外模板，浇筑夹缝混凝土外衬25。

第二步拆除组合外模板：待外衬混凝土25凝固后，拆除组合外模板，并按顺序往前推进，连接施工下一管段及其它管段。

第三步橡塑隔离层22的制作：用高弹、耐高压、耐老化的橡塑合成材料，利用喷涂或粘贴的工艺制作橡塑隔离层20。

第四步圆筒型骨架的制作：按工况要求长度10-15米管段，分别制作圆筒型外层骨架2、中层骨架4、里层骨架8，并用径向钢筋连接成一体。

第五步正旋筒管3、反旋筒管4的制作：在外层外骨架2的内侧或外侧分布正旋、反旋筒管，并在筒管3、4分别穿好钢绞线17，安装好各个部位的助拉锚具18。

第六步右斜筒管10、左斜筒管11的制作：在中层骨架2的两侧或外侧，分布斜向交叉筒管，并在里层骨架12的外侧分布纵向筒管，在各个管内分别穿好钢绞线1，预留锚孔安装好起端的固定锚具和张拉端的锚具16。

第七步涵管内模板的安装：在涵管内支架组合式内模板，并在内模板的各个部位预留锚孔分别安装助拉锚具18和张拉锚具16。

第八步端面模板的安装：根据涵管体1的内径大小确定端面模板的内径及外径，并预留钢筋接头，并和内模板连在一起。

第九步浇筑涵管体1混凝土：用高压砂浆泵往管段模板内内浇筑混凝土，并按工艺要求震捣成型。

第十步拆除模板、张拉锚固：涵管体1混凝土强度达到70％以上时，拆除内模板，按装好张拉机具，按纵向斜向环向分先后张拉锚固。

第十一步真空浇筑，加压封锚：把各筒管抽成真空，分别用高压泵注入加膨胀剂、速凝剂的高标号水泥浆，并用特种水泥浆经加压后把预留锚孔封平。

第十二步预应力钢筋的连接：用连接器连接斜向、纵向钢绞线14，用套筒连接纵筋5、9、14，重复上述步骤制作第二管段及其它管段。

第十三步涵管体1端部伸缩缝24的制作：当管段连续构成的管体达到设计长度时，把橡胶止水带21的一端浇筑于涵管体1的端部，这样重复制作的若干涵管体1形成了输水管线。

本实用新型所述的超长涵管体1可以是在涵洞内壁经喷涂或粘贴橡塑隔离层22(起缓冲作用)后施工，也可以是在平原开挖好的沟内，利用弧形管底座在支架外模板后，按工艺流程施工连接成超长涵管体，也可以用立式施工工艺，生产5-8米管体，然后在吊装移位，用纵向预应力连接成超长涵管体。

本实用新型所述的超长管体的伸缩缝用橡胶止水带21密封，立式制作的管体用橡胶止水环密封。

本实用新型解决的技术问题是提供一种采用“环向多层网状结构”的新模式，采用在涵管体1内的外层骨架的两侧设置环向左旋，右旋预应力筋，在涵管内壁设置助拉锚孔，在涵管内壁底部交叉固定张拉的新工艺。还采用在涵管体1的一端设置固定端锚具，顺涵管体1方向设置斜向交叉预应力筋，在管体的另一端张拉的和连接张拉的新工艺，还采用半圆型波纹管15，在波纹管孔内可根据管径的大小和受力设置1-3根钢绞线17的扁锚体系的新工艺，由此提高了涵管体1的聚合向心应力值。达到抵消高地应力目的达到。能抵抗高震区活动断层的挤压力和冲击力的目的。保证涵管体1在极其复杂的地质构结构地区，长期使用不开裂不变形。

本实用新型可以分段施工，还可以连续施工，可随盾构机的或人工开挖往纵深推进，按工程设计要求，到一定长度时预制涵管体伸缩缝24。该项技术还可以用于特大型长距离的跨海通道，在涵管孔底部设计隔震装置，排风系统，能起到减少躁声，控制污染的作用。

Claims (8)

1、一种超大截面向心应力抗变形涵管，包括混凝土涵管体(1)和设置在涵管体(1)内的由纵筋和环筋制成的圆筒形骨架，其特征在于设置有里层、中层和外层三层圆筒型骨架，在外层骨架(2)上固定有正旋环向筒管(3)和反旋环向筒管(4)，在筒管内穿有经张拉产生预应力的钢绞线(17)，在中层骨架(7)的两侧分别固定有斜向交叉的右斜筒管(10)和左斜筒管(11)，在筒管内穿有经张拉产生预应力的钢绞线(17)，在里层骨架(12)的外侧固定有纵向筒管(15)，在纵向筒管(15)的管内穿有经张拉产生预应力的钢绞线(17)。

2、根据权利要求1所述的一种超大截面向心应力抗变形涵管，其特征在于在混凝土涵管(1)体内的圆筒型外层骨架(2)分别固定有自涵管体一端开始正旋、反旋双向旋转的半圆形波纹管，即正旋环向筒管(3)和反旋环向筒管(4)，在波纹管内穿有钢绞线(17)，钢绞线(17)的两端和设置在涵管体(1)内壁上的锚具(16)相连接，钢绞线(17)经张拉产生预应力，其环涵管体旋转1-50圈。

3、根据权利要求1或2所述的一种超大截面向心应力抗变形涵管，其特征在于在涵管外壁(23)和混凝土外衬(25)之间设置有起缓冲作用的橡塑隔离层(22)，在涵管体内壁设置有用于固定的锚具(16)和用于张拉的锚具(18)，还有用于固定钢绞线(17)的锁扣(19)。

4、根据权利要求1或2所述的一种超大截面向心应力抗变形涵管，其特征在于正旋环向筒管(3)和反旋环向筒管(4)内的钢绞线(17)和设置在涵管体内壁的助拉锚具(18)相连接。

5、根据权利要求3所述的一种超大截面向心应力抗变形涵管，其特征在于设置在正旋环向筒管(3)和反旋环向筒管(4)内的钢绞线(17)在环绕涵管体一周上设置有一个或一个以上的助拉锚具(18)。

6、根据权利要求1或2所述的一种超大截面向心应力抗变形涵管，其特征在于在右斜筒管(10)和左斜筒管(11)内的预应力钢绞线(17)由涵管起端固定，由连接施工的一端进行张拉。

7、根据权利要求1或2所述的一种超大截面向心应力抗变形涵管，其特征在于在混凝土涵管体(1)内的外、中、里三层骨架分别固定有正旋环向筒管(3)、反旋环向筒管(4)、右斜筒管(10)、左斜筒管(11)和纵向筒管(15)，其均为半圆型金属波纹管或在各波纹管内分别穿有1-3个经张拉产生预应力的钢绞线。

8、根据权利要求1或2所述的一种超大截面向心应力抗变形涵管，其特征在于在混凝土涵管体(1)内的外三层骨架分别固定有正旋环向筒管(3)、反旋环向筒管(4)，其均为可以是穿有预应力钢绞线的外套塑料管，经张拉产生预应力。

Images