一種隧道施工初期支護(hù)裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種應(yīng)用于地下隧道工程的隧道施工初期支護(hù)裝置。所述隧道施工初期支護(hù)裝置包括：多個預(yù)制的鋼波紋管管片單元；其中，預(yù)設(shè)數(shù)量的鋼波紋管管片單元在徑向上拼接成與開挖土層密貼的環(huán)形支護(hù)結(jié)構(gòu)；各個環(huán)形支護(hù)結(jié)構(gòu)沿縱向依次拼接成連續(xù)密封的支護(hù)受力結(jié)構(gòu)。通過使用上述的隧道施工初期支護(hù)裝置，可以有效地簡化地下隧道工程初襯結(jié)構(gòu)的施作過程，縮短施工時間，實現(xiàn)隧道開挖支護(hù)的“快封閉”原則。
【專利說明】一種隧道施工初期支護(hù)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及地下工程技術(shù)，特別涉及一種應(yīng)用于地下隧道工程的隧道施工初期支護(hù)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在城市地下工程礦山法隧道施工時，為了盡早封閉開挖面、有效減小地表沉降，土體開挖后應(yīng)盡快架設(shè)剛度較大的初期支護(hù)裝置。目前，城市地下工程中廣泛采用的初期支護(hù)裝置為由多根鋼筋通過焊接而成的鋼格柵或由型鋼彎曲而成的型鋼格柵結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有技術(shù)的初期支護(hù)裝置，每環(huán)的鋼筋格柵鋼架均由數(shù)個不同形狀的格柵單元拼裝而成。鋼筋格柵的每個單元由主筋、加強筋、連接角鋼(形成端板)焊接成型，單元之間采用高強螺栓連接。在實際應(yīng)用中，放樣后的鋼筋格柵將按照預(yù)先設(shè)計的各單元位置進(jìn)行調(diào)整并連接，架設(shè)格柵時還將向土體內(nèi)打入系統(tǒng)錨桿以固定格柵位置。當(dāng)不設(shè)置系統(tǒng)錨桿時，鋼筋格柵也可通過鎖腳錨桿來定位。在完成上述格柵架設(shè)后，盡快分層噴射混凝土，以形成鋼筋格柵和噴射混凝土復(fù)合受力結(jié)構(gòu)。
[0003]目前，城市地下工程礦山法隧道設(shè)計及施工依據(jù)的原則為18字方針:“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強支護(hù)、快封閉、勤量測”。但是，現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用于地下工程的初期支護(hù)裝置所采用的是“鋼筋格柵鋼架+噴射混凝土”的型式。由于地下工程初襯結(jié)構(gòu)的整個施作過程包括了格柵鋼架的運輸、安裝、連接、調(diào)整就位，以及混凝土的材料準(zhǔn)備、空壓設(shè)備、運輸管道、噴射裝配等兩大環(huán)節(jié)的流程，因此在使用現(xiàn)有技術(shù)中的初期支護(hù)裝置時，所需的施工時間一般都比較長，所以很難真正實現(xiàn)隧道開挖支護(hù)的“快封閉”原則。
實用新型內(nèi)容
[0004]有鑒于此，本實用新型提供一種隧道施工初期支護(hù)裝置，應(yīng)用于地下隧道工程，從而可以有效地簡化地下隧道工程初襯結(jié)構(gòu)的施作過程，縮短施工時間，實現(xiàn)隧道開挖支護(hù)的“快封閉”原則。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的:
[0006]一種隧道施工初期支護(hù)裝置，應(yīng)用于地下隧道工程，該裝置包括:多個預(yù)制的鋼波紋管管片單元；
[0007]其中，預(yù)設(shè)數(shù)量的鋼波紋管管片單元在徑向上拼接成與開挖土層密貼的環(huán)形支護(hù)結(jié)構(gòu)；
[0008]各個環(huán)形支護(hù)結(jié)構(gòu)沿縱向依次拼接成連續(xù)密封的支護(hù)受力結(jié)構(gòu)。
[0009]較佳的，徑向上相鄰的兩個鋼波紋管管片單元在徑向拼接處通過多個高強螺栓組栓接；
[0010]其中，每個高強螺栓組包括至少兩個高強螺栓。
[0011]較佳的，所述鋼波紋管管片單元的徑向的兩端均設(shè)置有徑向延伸部；
[0012]所述徑向延伸部上設(shè)置有多個供高強螺栓穿過的拼接螺栓孔。
[0013]較佳的，所述鋼波紋管管片單元的徑向的兩端均設(shè)置有徑向連接法蘭；
[0014]所述徑向連接法蘭上設(shè)置有多個供高強螺栓穿過的拼接螺栓孔。
[0015]較佳的，縱向上相鄰的兩個鋼波紋管管片單元在縱向拼接處通過多個高強螺栓栓接。
[0016]較佳的，所述鋼波紋管管片單元的縱向的兩端設(shè)置有縱向連接法蘭；
[0017]所述縱向連接法蘭上設(shè)置有多個供高強螺栓穿過的拼接螺栓孔。
[0018]較佳的，所述鋼波紋管管片單元的縱向的兩端均設(shè)置有縱向延伸部；
[0019]所述縱向延伸部上設(shè)置有多個供高強螺栓穿過的拼接螺栓孔。
[0020]較佳的，當(dāng)在徑向或縱向通過徑向延伸部或縱向延伸部使用高強螺栓連接兩個鋼波紋管管片單元時，所述高強螺栓的螺帽位于所述隧道施工初期支護(hù)裝置外側(cè)，所述高強螺栓的螺母位于所述隧道施工初期支護(hù)裝置內(nèi)側(cè)。
[0021]較佳的，當(dāng)在徑向或縱向通過徑向連接法蘭或縱向連接法蘭使用高強螺栓連接兩個鋼波紋管管片單元時，所述徑向連接法蘭或縱向連接法蘭位于所述隧道施工初期支護(hù)裝置內(nèi)側(cè)。
[0022]較佳的，相鄰的兩個鋼波紋管管片單元的徑向拼接處或縱向拼接處均涂覆有密封膠。
[0023]較佳的，所述鋼波紋管管片單元由碳鋼板冷成型加工而成，且具有經(jīng)過防腐處理的表面。
[0024]較佳的，所述隧道施工初期支護(hù)裝置在徑向的截面形狀為五心圓、三心圓或正圓形。
[0025]如上可知，在本實用新型的技術(shù)方案中，隧道施工初期支護(hù)裝置是由多個預(yù)制的鋼波紋管管片單元組成，是一個連續(xù)密封的支護(hù)受力結(jié)構(gòu)。由于由多個預(yù)制的鋼波紋管管片單元所組成的管狀的隧道施工初期支護(hù)裝置具有拱形橫截面和軸向波紋，因此在徑向和軸向上可共同分擔(dān)地層荷載引起的應(yīng)力應(yīng)變，從而起到分散荷載的作用。所以，本實用新型中的隧道施工初期支護(hù)裝置具有優(yōu)良的受力特性，能夠更好的發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。另外，由于本實用新型中的隧道施工初期支護(hù)裝置是由多個預(yù)制的鋼波紋管管片單元連接而成的，因此上述的鋼波紋管管片單元可以預(yù)先定制，從而更容易對工廠的預(yù)制質(zhì)量進(jìn)行控制；而且，本實用新型中的隧道施工初期支護(hù)裝置的現(xiàn)場拼裝速度也很快，從而可以大大簡化施工步序，縮短施工時間，加快施工進(jìn)度，實現(xiàn)隧道開挖支護(hù)的“快封閉”原則，還可大大降低隧道開挖對周邊土體的擾動，加快施工進(jìn)度、減少施工風(fēng)險、減小地面沉降、降低施工造價。此外，由于上述的隧道施工初期支護(hù)裝置是連續(xù)密封結(jié)構(gòu)，因此還可以起到一定的防水作用，所以更適合用于城市地下工程中，以替代現(xiàn)有的鋼筋格柵鋼架初支結(jié)構(gòu)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型實施例中的隧道施工初期支護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本實用新型實施例中的隧道施工初期支護(hù)裝置的縱向剖面示意圖；
[0028]圖3為本實用新型實施例中的鋼波紋管管片單元徑向拼接的示意圖一；
[0029]圖4為本實用新型實施例中的鋼波紋管管片單元徑向拼接的示意圖二；
[0030]圖5為本實用新型實施例中的鋼波紋管管片單元縱向拼接的示意圖。

【具體實施方式】
[0031]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本實用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0032]本實施例提供了一種應(yīng)用于地下隧道工程的隧道施工初期支護(hù)裝置。
[0033]圖1為本實用新型實施例中的隧道施工初期支護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型實施例中的隧道施工初期支護(hù)裝置的縱向剖面示意圖。
[0034]如圖1和圖2所示，本實用新型實施例中的隧道施工初期支護(hù)裝置主要包括:多個預(yù)制的鋼波紋管管片單元11 ;
[0035]其中，預(yù)設(shè)數(shù)量的鋼波紋管管片單元在徑向上拼接成與開挖土層密貼的環(huán)形支護(hù)結(jié)構(gòu)；
[0036]各個環(huán)形支護(hù)結(jié)構(gòu)沿縱向(例如，開挖方向或者隧道施工初期支護(hù)裝置的延伸方向)依次拼接成連續(xù)密封的支護(hù)受力結(jié)構(gòu)。
[0037]在實際應(yīng)用中，上述的鋼波紋管管片單元11可以預(yù)先制作。因此，當(dāng)需要組裝隧道施工初期支護(hù)裝置時，即可帶著預(yù)定數(shù)量的鋼波紋管管片單元到達(dá)現(xiàn)場后再現(xiàn)場進(jìn)行拼接。另外，在本實用新型的較佳實施例中，在進(jìn)行徑向拼接時，所述預(yù)設(shè)數(shù)量可以是6(例如，圖1所示)，也可以是其它預(yù)先設(shè)定的數(shù)值。
[0038]較佳的，在本實用新型的具體實施例中，徑向上相鄰的兩個鋼波紋管管片單元11在徑向拼接處通過多個高強螺栓組12栓接；其中，每個高強螺栓組12包括兩個高強螺栓。
[0039]圖3為本實用新型實施例中的鋼波紋管管片單元徑向拼接的示意圖一。如圖3所示，較佳的，在本實用新型的具體實施例中，所述鋼波紋管管片單元11的徑向的兩端均設(shè)置有徑向延伸部13，所述徑向延伸部上設(shè)置有多個供高強螺栓穿過的拼接螺栓孔。因此，在徑向拼接兩個鋼波紋管管片單元時，可將兩個鋼波紋管管片單元的徑向延伸部13重疊(即互相搭接)，使得所述高強螺栓可以通過上述的拼接螺栓孔穿過兩個鋼波紋管管片單元11的延伸部13，將兩個鋼波紋管管片單元固定并連接在一起。
[0040]除了圖3所示的徑向拼接方式之外，還可以使用其它的徑向拼接方式。
[0041]例如，圖4為本實用新型實施例中的鋼波紋管管片單元徑向拼接的示意圖二。如圖4所示，較佳的，在本實用新型的具體實施例中，所述鋼波紋管管片單元11的徑向的兩端均設(shè)置有徑向連接法蘭14，所述徑向連接法蘭14上設(shè)置有多個供高強螺栓穿過的拼接螺栓孔。因此，在拼接兩個鋼波紋管管片單元時，所述高強螺栓可以通過上述拼接螺栓孔穿過兩個鋼波紋管管片單元的徑向連接法蘭14，將兩個鋼波紋管管片單元固定并連接在一起。
[0042]圖5為本實用新型實施例中的鋼波紋管管片單元縱向拼接的示意圖一。如圖5所示，較佳的，在本實用新型的具體實施例中，縱向上相鄰的兩個鋼波紋管管片單元11在縱向拼接處通過多個高強螺栓栓接。例如，所述鋼波紋管管片單元11的縱向的兩端均設(shè)置有縱向延伸部，所述縱向延伸部上設(shè)置有多個供高強螺栓穿過的拼接螺栓孔。因此，在縱向拼接兩個鋼波紋管管片單元時，可將兩個鋼波紋管管片單元的縱向延伸部重疊(即互相搭接)，使得所述高強螺栓可以通過縱向延伸部上的拼接螺栓孔穿過兩個鋼波紋管管片單元11的縱向延伸部，將兩個鋼波紋管管片單元固定并連接在一起。
[0043]較佳的，如圖4所示，在本實用新型的具體實施例中，所述鋼波紋管管片單元11的縱向的兩端設(shè)置有縱向連接法蘭15，所述縱向連接法蘭15上設(shè)置有多個供高強螺栓穿過的拼接螺栓孔。因此，所述高強螺栓可以通過上述的拼接螺栓孔穿過兩個鋼波紋管管片單元的縱向連接法蘭15，將兩個鋼波紋管管片單元固定并連接在一起。
[0044]除了圖4和圖5所示的縱向拼接方式之外，還可以使用其它的縱向拼接方式。
[0045]較佳的，在本實用新型的具體實施例中，當(dāng)在徑向或縱向通過徑向延伸部或縱向延伸部使用高強螺栓連接兩個鋼波紋管管片單元時，所述高強螺栓的螺帽位于所述隧道施工初期支護(hù)裝置外側(cè)，所述高強螺栓的螺母位于所述隧道施工初期支護(hù)裝置內(nèi)側(cè)，如圖1和圖3所示。例如，由于所述隧道施工初期支護(hù)裝置是用于地下隧道的初期支護(hù)，則所述高強螺栓的螺帽位于地下隧道一側(cè)，而所述高強螺栓的螺母則位于所述隧道施工初期支護(hù)裝置內(nèi)側(cè)，從而便于安裝人員進(jìn)行安裝，可以更好的適應(yīng)地下暗挖工程的施工特點。
[0046]較佳的，在本實用新型的具體實施例中，當(dāng)在徑向或縱向通過徑向連接法蘭或縱向連接法蘭使用高強螺栓連接兩個鋼波紋管管片單元時，所述徑向連接法蘭或縱向連接法蘭位于所述隧道施工初期支護(hù)裝置內(nèi)側(cè)，如圖4所示。例如，由于所述隧道施工初期支護(hù)裝置是用于地下隧道的初期支護(hù)，因此可以將徑向連接法蘭或縱向連接法蘭設(shè)置在所述隧道施工初期支護(hù)裝置內(nèi)側(cè)，從而便于安裝人員進(jìn)行安裝，可以更好的適應(yīng)地下暗挖工程的施工特點。
[0047]較佳的，在本實用新型的具體實施例中，相鄰的兩個鋼波紋管管片單元11的徑向拼接處或縱向拼接處均涂覆有密封膠(或者使用其它的防水方式)，起到閉水效果，從而在一定程度上提高所述隧道施工初期支護(hù)裝置的防水性能。
[0048]較佳的，在本實用新型的具體實施例中，所述鋼波紋管管片單元可以是由碳鋼板冷成型加工而成(或者采用其它的加工方式)，且具有經(jīng)過防腐處理的表面，以滿足耐久性等要求。
[0049]較佳的，在本實用新型的具體實施例中，所述隧道施工初期支護(hù)裝置在徑向的截面形狀為五心圓(如圖1所示)、三心圓或正圓形(或者其它的功能適應(yīng)性形狀)，從而可以適用于截面為五心圓、三心圓或正圓形等各種形狀的各類地下隧道工程的初期支護(hù)。
[0050]綜上可知，在本實用新型的技術(shù)方案中，摒棄了傳統(tǒng)的鋼筋格柵+噴錨支護(hù)的初襯結(jié)構(gòu)體系，而是將多個預(yù)制的鋼波紋管管片單元通過徑向連接和縱向連接而成一個連續(xù)密封的隧道施工初期支護(hù)裝置，從而可以在地下隧道工程中采用具有一定防水性、具備更好的受力特性、工廠加工預(yù)制拼裝式、施工速度更快的鋼波紋管受力結(jié)構(gòu)。
[0051]另外，由于由多個預(yù)制的鋼波紋管管片單元所組成的管狀的隧道施工初期支護(hù)裝置具有拱形橫截面和軸向波紋，因此在徑向和軸向上可共同分擔(dān)地層荷載引起的應(yīng)力應(yīng)變，從而起到分散荷載的作用。所以，本實用新型中的隧道施工初期支護(hù)裝置具有優(yōu)良的受力特性，能夠更好的發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。另外，由于本實用新型中的隧道施工初期支護(hù)裝置是由多個預(yù)制的鋼波紋管管片單元連接而成的，因此上述的鋼波紋管管片單元可以預(yù)先定制，從而更容易對工廠的預(yù)制質(zhì)量進(jìn)行控制；而且，本實用新型中的隧道施工初期支護(hù)裝置的現(xiàn)場拼裝速度也很快，從而可以大大簡化地下工程初襯結(jié)構(gòu)的施工步序，縮短施工時間，加快施工進(jìn)度，實現(xiàn)隧道開挖支護(hù)的“快封閉”原則。此外，由于上述的隧道施工初期支護(hù)裝置是連續(xù)密封，因此還可以起到一定的防水作用。由此可知，與現(xiàn)有技術(shù)中的鋼筋格柵鋼架初支結(jié)構(gòu)相比，本實用新型中的隧道施工初期支護(hù)裝置更適合用于城市地下工程中，以替代現(xiàn)有的鋼筋格柵鋼架初支結(jié)構(gòu)。將本實用新型中的隧道施工初期支護(hù)裝置應(yīng)用于城市地鐵區(qū)間隧道的修建中，將大大簡化淺埋暗挖法初期支護(hù)的施作步驟，從而完全可以取代傳統(tǒng)復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)的初支部分。
[0052]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種隧道施工初期支護(hù)裝置，應(yīng)用于地下隧道工程，其特征在于，該裝置包括:多個預(yù)制的鋼波紋管管片單元； 其中，預(yù)設(shè)數(shù)量的鋼波紋管管片單元在徑向上拼接成與開挖土層密貼的環(huán)形支護(hù)結(jié)構(gòu)； 各個環(huán)形支護(hù)結(jié)構(gòu)沿縱向依次拼接成連續(xù)密封的支護(hù)受力結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于； 徑向上相鄰的兩個鋼波紋管管片單元在徑向拼接處通過多個高強螺栓組栓接； 其中，每個高強螺栓組包括至少兩個高強螺栓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于: 所述鋼波紋管管片單元的徑向的兩端均設(shè)置有徑向延伸部； 所述徑向延伸部上設(shè)置有多個供高強螺栓穿過的拼接螺栓孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于: 所述鋼波紋管管片單元的徑向的兩端均設(shè)置有徑向連接法蘭； 所述徑向連接法蘭上設(shè)置有多個供高強螺栓穿過的拼接螺栓孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 縱向上相鄰的兩個鋼波紋管管片單元在縱向拼接處通過多個高強螺栓栓接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于: 所述鋼波紋管管片單元的縱向的兩端設(shè)置有縱向連接法蘭； 所述縱向連接法蘭上設(shè)置有多個供高強螺栓穿過的拼接螺栓孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于: 所述鋼波紋管管片單元的縱向的兩端均設(shè)置有縱向延伸部； 所述縱向延伸部上設(shè)置有多個供高強螺栓穿過的拼接螺栓孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或7所述的裝置，其特征在于: 當(dāng)在徑向或縱向通過徑向延伸部或縱向延伸部使用高強螺栓連接兩個鋼波紋管管片單元時，所述高強螺栓的螺帽位于所述隧道施工初期支護(hù)裝置外側(cè)，所述高強螺栓的螺母位于所述隧道施工初期支護(hù)裝置內(nèi)側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的裝置，其特征在于: 當(dāng)在徑向或縱向通過徑向連接法蘭或縱向連接法蘭使用高強螺栓連接兩個鋼波紋管管片單元時，所述徑向連接法蘭或縱向連接法蘭位于所述隧道施工初期支護(hù)裝置內(nèi)側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 相鄰的兩個鋼波紋管管片單元的徑向拼接處或縱向拼接處均涂覆有密封膠。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 所述鋼波紋管管片單元由碳鋼板冷成型加工而成，且具有經(jīng)過防腐處理的表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 所述隧道施工初期支護(hù)裝置在徑向的截面形狀為五心圓、三心圓或正圓形。
【文檔編號】E21D11/14GK204041081SQ201420488144
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】羅富榮, 郝志宏, 高亞彬, 金淮, 萬學(xué)紅, 黃齊武, 徐凌, 王霆, 李松梅, 趙凱, 李鐵生, 田韶英, 王偉鋒 申請人:北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司, 北京市軌道交通設(shè)計研究院有限公司