[發明專利]一種組合式頂管系統及施工方法

在審

• 申請號: 202010151470.3
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111173520A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 唐志輝;雷明鋒;朱立成;周峰;李永恒;彭立敏;施成華
• 申請（專利權）人: 中鐵第六勘察設計院集團有限公司;中南大學
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D11/08;E21D11/10;F16L1/036
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 閔亞紅;周曉艷

1.一種組合式頂管系統，其特征在于，包括標準工具管(1)、基腳工具管(2)和轉角工具管(3)；沿豎直方向所述基腳工具管(2)和轉角工具管(3)之間拼接有至少一個標準工具管(1)；沿水平方向兩個所述轉角工具管(3)之間拼接有至少一個標準工具管(1)；所述標準工具管(1)、基腳工具管(2)和轉角工具管(3)上均設有定位導向裝置(4)，所述標準工具管(1)和轉角工具管(3)上均設有與定位導向裝置(4)相匹配的凹槽(5)，用以實現標準工具管(1)、基腳工具管(2)和轉角工具管(3)沿隧道結構面邊界輪廓線的拼接定位。

2.根據權利要求1所述的一種組合式頂管系統，其特征在于，所述標準工具管(1)、基腳工具管(2)和轉角工具管(3)沿其長度方向的截面為矩形，且所述標準工具管(1)、基腳工具管(2)和轉角工具管(3)設有定位導向裝置(4)或凹槽(5)的一側邊長均相同，用以實現頂管工具管節沿隧道結構面邊界輪廓線的拼接。

3.根據權利要求1所述的一種組合式頂管系統，其特征在于，所述定位導向裝置(4)為標準工具管(1)和轉角工具管(3)沿其長度方向在與相鄰工具管的第一拼接側的側壁上設置的至少一個等截面凸起。

4.根據權利要求1所述的一種組合式頂管系統，其特征在于，所述標準工具管(1)的定位導向裝置(4)與凹槽(5)分別設置在標準工具管(1)相對的兩側壁上；所述轉角工具管(3)的定位導向裝置(4)和凹槽(5)分別設置在轉角工具管(3)相鄰的兩側壁上，用以實現相鄰工具管之間的定位拼接。

5.根據權利要求1或3所述的一種組合式頂管系統，其特征在于，所述基腳工具管(2)包括可拆卸連接的基腳管(2.1)和基腳塊(2.2)；所述基腳管(2.1)與標準工具管(1)的拼接側的側壁沿基腳工具管(2)長度方向設有定位導向裝置(4)；所述基腳塊(2.2)的頂部設有軌道安裝座(2.2.1)，用以實現預制隧道管節的頂推軌道安裝。

6.根據權利要求1所述的一種組合式頂管系統，其特征在于，還包括對稱工具管(6)；所述對稱工具管(6)沿其長度方向的截面與轉角工具管(3)沿其長度方向的截面相同；所述對稱工具管(6)與相鄰標準工具管(1)的拼接側的側壁沿對稱工具管(6)的長度方向均設有凹槽(5)，用以實現頂管工具管節沿多孔隧道結構面邊界輪廓線的拼接。

7.根據權利要求5所述的一種組合式頂管系統，其特征在于，還包括減阻鋼板(7)；所述減阻鋼板(7)沿隧道結構面外邊界輪廓線可拆卸連接在標準工具管(1)、基腳工具管(2)、轉角工具管(3)和對稱工具管(6)與巖土接觸側，用以減少工具管頂進時的阻力。

8.一種組合式頂管系統施工方法，采用了如權利要求1～7任意一項所述的一種組合式頂管系統，實現矩形隧道的施工，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：根據擬開挖的隧道結構和工具管尺寸，確定隧道結構面邊界輪廓線和四種工具管數量及拼接組合方式；

步驟二：對隧道邊界部位空間進行分塊、分段頂管施工，對工具管逐節頂進，直至隧道貫通；

步驟三：將所有基腳工具管(2)的基腳管(2.1)和基腳塊(2.2)分離，在基腳塊(2.2)的軌道安裝座(2.2.1)上安裝全長軌道，在始發井沿軌道頂推預制隧道管節替換基腳塊(2.2)上部的工具管，直至所有工具管被頂推至接收井；

步驟四：在所述預制隧道管節的保護下，采用暗挖法逐段開挖洞內的土體，綁扎仰拱或底板鋼筋籠，然后對隧道底部進行澆筑，直至隧道貫通。

9.根據權利要求8所述的一種組合式頂管系統施工方法，其特征在于，所述步驟二中頂管施工順序為沿隧道結構面邊界輪廓線從下至上，先兩邊后中間。

10.根據權利要求8所述的一種組合式頂管系統施工方法，其特征在于，所述步驟四中，預制隧道管節底部預埋有鋼筋連接套筒，用以與仰拱或底板鋼筋籠連接。