[實用新型]一種用于隧道超前支護的型鋼管幕結構

有效

• 申請號: 201720667635.6
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN207194917U
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 衡朝陽;張孟玫;毛利勤;周智;孫曦源;孫松
• 申請（專利權）人: 建研地基基礎工程有限責任公司;北京石油化工學院
• 主分類號: E21D11/14
• 分類號: E21D11/14;E21D11/10
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本實用新型專利涉及一種隧道超前支護的型鋼管幕結構，適用于隧道管幕的施工，屬于地下工程施工及其技術領域。

背景技術

在開挖大斷面隧道的過程中，首先要在巖土斷面中水平打入鋼管，形成管幕，作為初期支護結構，然后，在管幕形成的圍護區域內進行土方開挖和隧道支護結構施工，最終形成隧道。現有技術中，用于隧道超前支護的管幕結構主要有2種類型，第一種為最常見的圓形鋼管管幕，如圖1所示；第二種為專利“一種用于地下工程超前支護的大直徑管棚結構及施工方法”(申請號：CN201210146314.3)所述的管幕結構，如圖2所示。圖2所示管幕鋼管支護結構為，首先將鋼筋籠置于圓形鋼管內部，然后在鋼管內部進行注漿，形成鋼筋籠與鋼管共同受力的鋼管管幕支護結構。

現有技術中，存在如下問題：

(1)現有技術1為目前最常見的管幕支護結構，即水平打入厚壁鋼管(或再在管內注入混凝土)，形成鋼管管幕支護結構。若管幕上部荷載較大或地面及地下管線變形要求嚴格，則需不斷增加鋼管直徑或厚度以滿足其抗彎剪剛度要求。若增大鋼管直徑，則不可避免地會減少管幕與地下既有管線之間的凈間距，從而增大管幕施工對地下既有管線的損傷機率，誘發災害；若鋼管厚度增加，則會增大鋼材用量，從而增大工程投資。

(2)現有技術2將鋼筋籠置于圓形鋼管內部，可在一定程度上增加管幕鋼管剛度，但鋼筋籠的綁扎、安裝和運輸通常比較繁瑣，需要花費大量的時間和占用場地空間，且因鋼筋籠長細比很大使其置入較長鋼管內難度加大，從而使管幕剛度增加有一定局限。

本實用新型專利設計了一種直徑小、施工周期短、施工質量易保證、剛度大且分布均勻的型鋼管幕結構，在增加隧道管幕支護長度同時，可大大提高管幕的抗彎剪剛度，有效限制地面及地下管線沉降，并承擔地面車輛較大荷載往復作用，降低管幕施工對地層中既有管線的損傷機率及災害發生機率。有利的保障了地面正常運行條件下，下穿隧道施工的順利進行。

實用新型內容

本實用新型專利是一種用于隧道超前支護的型鋼管幕結構，主要解決了隧道施工過程中遇到的如下技術問題：

(1)隧道管幕上部車輛荷載較大或地表及地下管線變形要求嚴格情況下，需要不斷增加鋼管直徑和厚度以滿足其抗彎剪剛度要求時，鋼管直徑增加，則不可避免地增加管幕施工對地下既有管線的損傷機率；鋼管厚度增加，則會增大鋼材用量，從而增加工程投資。

(2)現有技術2所述鋼管管幕施工工序復雜，鋼筋籠綁扎、安裝和運輸需要花費大量的時間，并占用場地空間，且因鋼筋籠長細比很大置入鋼管內難度較高，使管幕鋼管剛度增加有限。

本實用新型隧道超前支護型鋼管幕結構，具有管幕直徑小、剛度大、工期短、質量高、易施工和造價低等特點、可有效限制地面和管線沉降，能夠承擔地面荷載往復作用，減少管幕與地下既有管線之間的凈距離，降低管幕施工對地下既有管線的損傷機率，從而大大降低災害發生的機率。

本實用新型采用的技術方案為一種用于隧道超前支護的型鋼管幕結構包括薄壁鋼管1、型鋼2、混凝土3和支架4，如圖3所示。型鋼2放置在薄壁鋼管1內部，支架4等間隔焊接于型鋼2的底部，型鋼2與薄壁鋼管1之間的空隙內灌注有混凝土3；

型鋼2帶支架4共同沿水平方向置入已打入已被固定的薄壁鋼管1內部，型鋼2的腹板方向與型鋼管幕結構的荷載方向一致，即，型鋼2的兩翼分別位于管幕結構的兩個拉壓區域處，混凝土3通過凝固連接薄壁鋼管1和型鋼2，成為內外一體受力結構。

混凝土3能夠用水泥漿替換。

本實用新型的關鍵技術：

1、將型鋼2置于薄壁鋼管1內部，并在型鋼2與薄壁鋼管1空隙內灌注混凝土(或水泥漿)3密實，由此形成的結構體系在大大提高管幕剛度、增加支護距離的同時，可保證直徑較小的管幕具有較大的剛度，達到限制地面變形，降低管幕施工對地下既有管線損傷機率；

2、用型鋼2代替厚壁鋼管，型鋼兩翼被充分用于管幕受力斷面上下抗拉壓區域邊緣，可有效減少鋼材使用量，降低工程造價；

3、用型鋼2代替鋼筋籠，可有效減少施工步序與周期，保證小直徑管幕具有較大抗彎剪剛度，且其剛度沿軸向均勻分布。

附圖說明

圖1現有技術1(a管幕鋼管b混凝土(無充填))

圖2現有技術2(c通長鋼管、d箍筋、f縱向鋼筋、b混凝土、e支架)

圖3型鋼管幕結構斷面示意圖

圖4型鋼管幕結構配置示意圖

圖5型鋼管幕組合示意圖

具體實施方式