[發(fā)明專利]大斷面機(jī)動(dòng)車隧道土壓平衡矩形頂管管節(jié)及其施工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310030497.7
• 申請(qǐng)日: 2013-01-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103061782A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張先鋒;呂劍英;宋儀;張俊岱;黃偉;倪偉偉;閆文博;張彥嶺;朱勇士;程鵬;譚子源;楊傳勇;付增;趙修旺;馬寧;彭林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類號(hào): E21D11/00
• 分類號(hào): E21D11/00;E21D11/38
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王金;王聚才

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地下工程施工領(lǐng)域，尤其涉及矩形隧道土壓平衡頂管管節(jié)及施工方法，可應(yīng)用于下穿市政道路、鐵路或河道等其他構(gòu)筑物的隧道工程土壓平衡頂管施工中。

背景技術(shù)

國(guó)內(nèi)外對(duì)土壓平衡矩形頂管研究的最新進(jìn)展在于市政過(guò)街通道和地下商業(yè)街人行通道的實(shí)施方面。目前，現(xiàn)有的土壓平衡矩形頂管的截面為尺寸較小的矩形，其具有如下的缺陷：1.現(xiàn)有的土壓平衡矩形頂管的頂部為平面設(shè)置，四角處為直角拐角，承載能力小。2.沿施工方向，前后頂管結(jié)合部的防水結(jié)構(gòu)中的承插鋼環(huán)等金屬件在長(zhǎng)年使用后容易因銹蝕而發(fā)生損毀，導(dǎo)致前后頂管結(jié)合部的防水結(jié)構(gòu)不能作為永久防水結(jié)構(gòu)，利用現(xiàn)有的土壓平衡矩形頂管施工而成的隧道在長(zhǎng)期使用后（20-30年）容易因此而產(chǎn)生管節(jié)節(jié)頭漏水現(xiàn)象，影響隧道的正常使用，增加后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。隧道的設(shè)計(jì)壽命一般不少于100年，因此在隧道使用壽命的大部分周期內(nèi)，利用現(xiàn)有土壓平衡矩形頂管施工而成的隧道均遭受防水維護(hù)的困擾。當(dāng)然，由于土壓平衡矩形頂管在近年來(lái)才得到廣泛應(yīng)用，因此漏水現(xiàn)象還未大規(guī)模顯現(xiàn)出來(lái)。3.現(xiàn)有土壓平衡矩形頂管的力學(xué)結(jié)構(gòu)決定了其截面較小，根據(jù)相關(guān)規(guī)范（城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范CJJ37-2012）、各地規(guī)劃部門對(duì)隧道機(jī)動(dòng)車車道寬度和限高的要求，既有的矩形頂管斷面尺寸也難以滿足要求。4.?因現(xiàn)有矩形頂管管節(jié)接頭均為柔性的承插式接頭，對(duì)于不同管節(jié)承受豎向或側(cè)向較大差異荷載時(shí)易產(chǎn)生管節(jié)錯(cuò)位，引起接頭防水失效，甚至喪失使用功能。5.?現(xiàn)有土壓平衡矩形頂管的應(yīng)用在于市政過(guò)街通道和地下商業(yè)街人行通道，此類隧道具有長(zhǎng)度短、無(wú)機(jī)動(dòng)車通過(guò)因而沒(méi)有不均衡動(dòng)載的影響?，F(xiàn)有大斷面機(jī)動(dòng)車隧道土壓平衡矩形頂管管節(jié)如果長(zhǎng)期承受不均衡動(dòng)載，則長(zhǎng)期使用中頂管管節(jié)容易發(fā)生錯(cuò)位的現(xiàn)象。

總之，機(jī)動(dòng)車隧道與地下人行通道相比具有斷面較大、覆土和豎向荷載較大、隧道更長(zhǎng)的特點(diǎn)，目前的土壓平衡矩形頂管承載能力較小，不能解決長(zhǎng)期使用后的漏水問(wèn)題，也不能確保長(zhǎng)期使用后頂管管節(jié)之間不發(fā)生錯(cuò)位現(xiàn)象，不能運(yùn)用到機(jī)動(dòng)車隧道中來(lái)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種大斷面機(jī)動(dòng)車隧道土壓平衡矩形頂管管節(jié)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種大斷面機(jī)動(dòng)車隧道土壓平衡矩形頂管管節(jié)，以頂管頂進(jìn)的方向?yàn)榍跋?，所述頂管管?jié)于外壁面中部沿周向間隔設(shè)有徑向貫通管壁的注漿孔，所述頂管管節(jié)的四個(gè)面的中部皆設(shè)有吊裝孔，所述頂管管節(jié)于外壁面前部沿周向間隔設(shè)有貫通管壁的徑向觸變泥漿壓漿孔；所述頂管管節(jié)的頂部呈拱形，所述管節(jié)的截面四角皆為圓弧倒角結(jié)構(gòu)。

該頂管管節(jié)設(shè)有兩層防水結(jié)構(gòu)；第一層防水結(jié)構(gòu)設(shè)置在頂管管節(jié)的兩端部，頂管管節(jié)圓周表面的后端設(shè)有預(yù)埋鋼環(huán)槽，預(yù)埋鋼環(huán)槽處連接有承插鋼環(huán)，承插鋼環(huán)根部處的管壁上設(shè)有與承插鋼環(huán)緊密配合的止水鋼環(huán)，預(yù)埋鋼環(huán)槽的端部徑向凹陷設(shè)有密封膠預(yù)留槽；頂管管節(jié)圓周表面的前端相鄰設(shè)有兩個(gè)臺(tái)階槽，兩臺(tái)階槽由前向后分別是防水設(shè)置槽和承插槽，防水設(shè)置槽外徑小于承插槽外徑，防水設(shè)置槽內(nèi)間隔設(shè)有防水保護(hù)鋼圈，防水保護(hù)鋼圈以外的防水設(shè)置槽內(nèi)設(shè)有第一止水條，第一止水條用于與相鄰頂管管節(jié)的承插鋼環(huán)緊壓配合；承插槽用于與相鄰頂管管節(jié)上的承插鋼環(huán)相插接；第二層防水結(jié)構(gòu)包括連接在頂管管節(jié)前端的環(huán)形軟木墊板、頂管管節(jié)后端設(shè)置的后環(huán)形槽以及頂管管節(jié)前端設(shè)置的前環(huán)形槽；環(huán)形軟木墊板的中部設(shè)有墊板環(huán)形槽，后環(huán)形槽內(nèi)設(shè)有后止水條，前環(huán)形槽內(nèi)設(shè)有前止水條，墊板環(huán)形槽與所述后止水條和所述前止水條對(duì)應(yīng)設(shè)置。

沿隧道的長(zhǎng)度方向，所述頂管管節(jié)內(nèi)沿管節(jié)的周向設(shè)有一圈預(yù)應(yīng)力孔道。

本發(fā)明還公開(kāi)了使用上述大斷面機(jī)動(dòng)車隧道土壓平衡矩形頂管管節(jié)的施工方法。

該方法依次包括如下步驟：第一是運(yùn)送頂管管節(jié)至施工現(xiàn)場(chǎng)；第二是在吊裝前將第一止水條粘貼在防水設(shè)置槽處，使用密封膠對(duì)密封膠預(yù)留槽進(jìn)行密封處理；將軟木墊板粘貼在頂進(jìn)管節(jié)的前端側(cè)壁上，將前、后止水條分別粘貼在前環(huán)形槽和后環(huán)形槽內(nèi)；第三是吊裝管節(jié)就位，管節(jié)放置方向?yàn)槌胁宀畚挥陧斶M(jìn)后方，承插鋼環(huán)位于頂進(jìn)前方；第四是頂進(jìn)施工；第五是頂進(jìn)施工完畢后，使用預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿過(guò)預(yù)應(yīng)力孔道張拉固定管節(jié)，最后用密封膠對(duì)管節(jié)徑向內(nèi)側(cè)接縫進(jìn)行嵌縫處理。

本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)：