一种隧道形式预应力管幕结构及施工方法

摘要

本发明涉及一种隧道形式预应力管幕结构及施工方法，其包括多个管幕模块，管幕模块包括多个支撑管，每一支撑管内设置有混凝土预制块，支撑管的内侧壁沿其长度方向设置有多个定位凸起，混凝土预制块上开设有供定位凸起插入的定位凹槽；混凝土预制块与支撑管之间设置有砂浆层。本发明具有缩短现场施工周期加快工程进度的效果。

权利要求

1.一种隧道形式预应力管幕结构，包括多个管幕模块，其特征在于：所述管幕模块包括多个支撑管(1)，每一所述支撑管(1)内设置有混凝土预制块(2)，所述支撑管(1)的内侧壁沿其长度方向设置有多个定位凸起(14)，所述混凝土预制块(2)上开设有供定位凸起(14)插入的定位凹槽(21)；所述混凝土预制块(2)与支撑管(1)之间设置有砂浆层(3)；

所述混凝土预制块(2)长度方向上的一端设置有连接筋(6)，相邻的所述混凝土预制块(2)的端部设置有供连接筋(6)插入的套管(7)；

所述连接筋(6)包括锥形的插入段(61)和圆柱形的固定段(62)，所述固定段(62)与套管(7)过盈配合；

所述支撑管(1)上沿其长度方向设置有第一支撑横梁(11)，所述第一支撑横梁(11)远离支撑管(1)方向的一侧设置有支撑立板(12)，所述支撑立板(12)上沿其长度方向开设有卡槽(121)；相邻的所述支撑管(1)上沿其长度方向设置有第二支撑横梁(13)，所述第二支撑横梁(13)上设置有与卡槽(121)配合连接的卡块(131)；所述卡槽(121)内设置有止水圈(4)，所述止水圈(4)位于卡槽(121)与卡块(131)之间。

2.根据权利要求1所述的一种隧道形式预应力管幕结构，其特征在于：所述混凝土预制块(2)内设置有钢筋笼架(5)，所述钢筋笼架(5)包括主筋(51)和副筋(52)，所述主筋(51)有三个，三个所述主筋(51)沿混凝土预制块(2)的长度方向设置且纵向上呈三角形分布，所述副筋(52)呈三角形并共同连接在三个主筋(51)上。

3.根据权利要求2所述的一种隧道形式预应力管幕结构，其特征在于：所述主筋(51)上开设有供副筋(52)卡入的开口槽(511)，所述开口槽(511)沿主筋(51)的周长方向设置且开口槽(511)的内侧壁与副筋(52)相贴合。

4.根据权利要求1所述的一种隧道形式预应力管幕结构，其特征在于：所述管幕模块内设置与支撑管(1)的外侧壁相抵的支撑骨架(8)，所述支撑骨架(8)包括四个呈矩形相互拼接的支撑架(81)，所述支撑架(81)包括承重架(811)和固定翼板(812)，相邻的所述固定翼板(812)通过螺栓和螺母固定连接。

5.一种应用于上述权利要求4所述的一种隧道形式预应力管幕结构的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

S01，首先将混凝土预制块(2)插入支撑管(1)内，并在支撑管(1)与混凝土预制块(2)之间的缝隙灌入砂浆填充；

S02，将止水圈塞设到卡槽(121)内，并用胶水粘固，然后将支撑管(1)连同混凝土预制块(2)顶进，使得卡块(131)插入到卡槽(121)内，同时连接筋(6)插入到套管(7)内；

S03，现场开挖，对支撑管(1)围成的环形框体内部进行开挖，使得支撑管(1)显露；

S04，安装支撑骨架(8)，将支撑架(81)分别顶在支撑管(1)上，并通过螺栓和螺母对支撑架(81)进行固定；支撑骨架(8)安装完成后，在支撑管(1)内部进行施工。

说明书

一种隧道形式预应力管幕结构及施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及地下工程建设的技术领域，尤其是涉及一种隧道形式预应力管幕结构及施工方法。

背景技术

[0002] 管幕施工技术是一种构筑地下结构的非开挖技术，多用于穿越道路、铁路、结构物、机场等的地下建筑。

[0003] 现有技术中的管幕结构如图1所示，包括多个管幕模块，管幕模块包括多个支撑管1，支撑管1呈环形分布，现场施工时通过顶管机顶进，支撑管1内设置有现浇混凝土块9，支
撑管1顶进后，将混凝土砂浆灌入到支撑管1内，混凝土砂浆凝固成型形成现浇混凝土块9，
可继续进行施工。

[0004] 上述中的现有技术方案存在以下缺陷：采用现场浇筑混凝土的方式，混凝土砂浆凝固成型慢，导致施工周期较长，故有待改善。

发明内容

[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种隧道形式预应力管幕结构，其具有采用预制混凝土以缩短施工周期的优势。

[0006] 本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

[0007] 一种隧道形式预应力管幕结构，包括多个管幕模块，所述管幕模块包括多个支撑管，每一所述支撑管内设置有混凝土预制块，所述支撑管的内侧壁沿其长度方向设置有多
个定位凸起，所述混凝土预制块上开设有供定位凸起插入的定位凹槽；所述混凝土预制块
与支撑管之间设置有砂浆层。

[0008] 通过采用上述技术方案，首先混凝土预制块在工厂内预先制作完成，现场施工时将混凝土预制块直接插入到支撑管内，使得定位凸起插入到定位凹槽内，并通过砂浆层连
接，由于砂浆层粘固时间较短，取代现有技术中先顶进支撑管后在支撑管内浇筑混凝土的
施工方式，从而大大缩短了现场的施工周期，加快工程进度。

[0009] 本发明进一步设置为：所述支撑管上沿其长度方向设置有第一支撑横梁，所述第一支撑横梁远离支撑管方向的一侧设置有支撑立板，所述支撑立板上沿其长度方向开设有
卡槽；相邻的所述支撑管上沿其长度方向设置有第二支撑横梁，所述第二支撑横梁上设置
有与卡槽配合连接的卡块。

[0010] 通过采用上述技术方案，当支撑管顶进，使得相邻的支撑管平行排布，使得卡块插入到卡槽内，从而将通过卡块插入卡槽的方式将支撑立板与第二支撑横梁连接在一起，加
强了相邻两个支撑管之间的连接，进而提高整个管幕模块的支撑强度。

[0011] 本发明进一步设置为：所述卡槽内设置有止水圈，所述止水圈位于卡槽与卡块之间。

[0012] 通过采用上述技术方案，在卡槽内设置有止水圈，止水圈位于卡槽的内侧壁与卡块的外侧壁之间，起到防水的效果，从而减少地下水渗透到支撑管围成内部区域。

[0013] 本发明进一步设置为：所述混凝土预制块内设置有钢筋笼架，所述钢筋笼架包括主筋和副筋，所述主筋有三个，三个所述主筋沿混凝土预制块的长度方向设置且纵向上呈
三角形，所述副筋呈三角形并共同连接在三个主筋上。

[0014] 通过采用上述技术方案，在混凝土预制块内浇筑有钢筋笼架，钢筋笼架的设置大大提高了混凝土预制块的支撑强度，进而提高支撑管的支撑强度。

[0015] 本发明进一步设置为：所述主筋上开设有供副筋卡入的开口槽，所述开口槽沿主筋的周长方向设置且开口槽的内侧壁与副筋相贴合。

[0016] 通过采用上述技术方案，主筋上开设有供负筋卡入的开口槽，在制作钢筋笼架的过程中，首先将负筋卡在主筋上的开口槽内，使得主筋与负筋进行初步固定，这样，便于后
续对主筋和负筋的相互连接处进行焊接；且开口槽的设置大大增加了主筋与负筋之间的焊
接面积，加强了主筋与负筋之间的固定连接。

[0017] 本发明进一步设置为：所述混凝土预制块长度方向上的一端设置有连接筋，相邻的所述混凝土预制块的端部设置有供连接筋插入的套管。

[0018] 通过采用上述技术方案，当混凝土预制块随支撑管顶进后，使得前一混凝土预制块上的连接筋插入到套管内，这样，使得加强前后相邻两个混凝土预制块之间的连接，进而
加强前后相邻的支撑管之间的连接，从而提高整个管幕结构的整体强度。

[0019] 本发明进一步设置为：所述连接筋包括锥形的插入段和圆柱形的固定段，所述固定段与套管过盈配合。

[0020] 通过采用上述技术方案，连接筋包括锥形的插入段和圆柱形的固定段，在混凝土预制块相互对接的过程中，使得插入段首先插入到套管内，然后插入段带动固定段插入并
抵紧在套管内，插入段便于插入，同时固定段抵紧在套管内，加强了套管与连接筋之间的连
接。

[0021] 本发明进一步设置为：所述管幕模块内沿其长度方向设置与支撑管的外侧壁相抵的支撑骨架，所述支撑骨架包括四个呈矩形相互拼接的支撑架，所述支撑架包括承重架和
固定翼板，相邻的所述固定翼板通过螺栓和螺母固定连接。

[0022] 通过采用上述技术方案，将管幕模块围成的内部区域内的土挖出后，在管幕模块内部设置支撑骨架，通过支撑骨架对管幕模块进行支撑，大大提高了管幕模块的支撑强度，
大大加强了后续管幕模块内的施工安全性。

[0023] 本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

[0024] 一种应用于上述的一种隧道形式预应力管幕结构的施工方法；包括如下步骤：

[0025] S01，首先将混凝土预制块插入支撑管内，并在支撑管与混凝土预制块之间的缝隙灌入砂浆填充；

[0026] S02，将止水管塞设到卡槽内，并用胶水粘固，然后将支撑管连同混凝土预制块顶进，使得卡块插入到卡槽内，同时连接筋插入到套管内；

[0027] S03，现场开挖，对支撑管围成的环形框体内部进行开挖，使得支撑管显露；

[0028] S04，安装支撑骨架，将支撑架分别顶在支撑管上，并通过螺栓和螺母对支撑架进行固定；支撑骨架安装完成后，在支撑管内部进行施工。

[0029] 通过采用上述技术方案，首先混凝土预制块在工厂内预先制作完成，现场施工时将混凝土预制块直接插入到支撑管内，使得定位凸起插入到定位凹槽内，并通过砂浆层连
接，由于砂浆层粘固时间较短，取代现有技术中直接在支撑管内混凝土块的方式，从而大大
缩短了现场的施工周期，加快工程进度。

[0030] 综上所述，本发明的有益技术效果为：

[0031] 1.在工厂内预制混凝土预制块，在施工现场将混凝土预制块与支撑管通过砂浆连接在一起，并通过顶进机将支撑管连同混凝土预制块同步顶进，这样，取代现有技术中先顶
进支撑管后在支撑管内浇筑混凝土的施工方式，从而大大缩短了现场的施工周期，加快工
程进度；

[0032] 2.管幕结构整体支撑强度高，施工方法简单；

[0033] 3.在管幕模块内设置有支撑骨架，通过支撑骨架对管幕模块进行支撑，大大提高了管幕模块的支撑强度，大大加强了后续管幕模块内的施工安全性。

附图说明

[0034] 图1是现有技术中管幕结构的示意图。

[0035] 图2是实施例中一种隧道形式预应力管幕结构的示意图。

[0036] 图3是图2中A部分的放大图。

[0037] 图4是实施例中用于体现钢筋笼架结构的爆炸图。

[0038] 图5是实施例中用于体现连接筋结构的爆炸图。

[0039] 图6是实施例中用于体现支撑骨架结构的拆解示意图。

[0040] 图中，1、支撑管；11、第一支撑横梁；12、支撑立板；121、卡槽；13、第二支撑横梁；131、卡块；14、定位凸起；2、混凝土预制块；21、定位凹槽；3、砂浆层；4、止水圈；5、钢筋笼架；
51、主筋；511、开口槽；52、副筋；6、连接筋；61、插入段；62、固定段；7、套管；8、支撑骨架；81、
支撑架；811、承重架；812、固定翼板；9、现浇混凝土块。

具体实施方式

[0041] 以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

[0042] 参照图2和图3，为本发明公开的一种隧道形式预应力管幕结构，包括多个管幕模块，管幕模块包括多个支撑管1，多个支撑管1在直径方向上呈框形排布，通过顶管机顶进，
且每一支撑管1内均设置有混凝土预制块2，支撑管1的内侧壁上沿其长度方向一体成型有
多个定位凸起14，定位凸起14有四个，分别沿支撑管1的周长方向均匀分布，混凝土预制块2
上开设有供定位凸起14分别插入的四个定位凹槽21，且在混凝土预制块2的外侧壁与支撑
管1的内侧壁之间设置有砂浆层3，混凝土预制块2在工厂预先浇筑完成，现场施工时，将混
凝土预制块2插入到支撑管1内，并在混凝土预制块2与支撑管1之间的缝隙灌入砂浆，形成
砂浆层3，将混凝土预制块2与支撑管1连接在一起。

[0043] 参照图2和图3，支撑管1上沿其长度方向焊接有第一支撑横梁11，第一支撑横梁11远离支撑管1方向的一侧一体成型有支撑立板12，支撑立板12上沿其长度方向开设有T型的
卡槽121，相邻的支撑管1上沿其长度方向焊接有第二支撑横梁13，第二支撑横梁13远离支
撑管1方向的一侧一体成型有插设在卡槽121内的T型的卡块131，且在卡槽121内粘固有止
水圈4，止水圈4由橡胶制成，止水圈4位于卡槽121的内侧壁与卡块131的外侧壁之间，通过
止水圈4减少地下水的渗透。

[0044] 参照图2和图4，混凝土预制块2内设置有钢筋笼架5，钢筋笼架5浇筑在混凝土预制块2内，钢筋笼架5包括三个主筋51和多个副筋52，三个主筋51沿混凝土预制块2的长度方向
设置且在纵向上呈三角形分布，每一副筋52由单个钢筋折弯呈三角状，接口处焊接，且副筋
52共同焊接在主筋51上，且在每一主筋51上均沿其周长方向开设有与副筋52相贴合的开口
槽511，使得副筋52嵌置在开口槽511内，在焊接时，将副筋52预先卡在开口槽511内，预先对
主筋51和副筋52进行固定，便于焊接。

[0045] 参照图5，混凝土预制块2长度方向靠近支撑管1顶进方向的一端设置有连接筋6，连接筋6浇筑在混凝土预制块2内，相邻的混凝土预制块2的端部插设有供连接筋6插入的套
管7，连接筋6包括锥形的插入段61和圆柱形的固定段62，插入段61和固定段62一体成型，其
中固定段62远离插入段61方向的一端浇筑在混凝土预制块2内，现场浇筑时，使得插入段61
首先插入到套管7内，然后带动固定段62插入到套管7内。

[0046] 参照图2和图6，管幕模块内设置有与支撑管1的外侧壁相抵的支撑骨架8，支撑骨架8包括四个呈矩形相互拼接的支撑架81，支撑架81包括承重架811和固定翼板812，其中承
重架811由两个相互垂直焊接的长钢板和倾斜焊接两个长钢板上的短钢板组成，两个长钢
板和一个短钢板围成三角结构，固定翼板812焊接在长钢板上，相邻的固定翼板812通过螺
栓和螺母固定连接，从而加工四个支撑架81固定在一起。

[0047] 一种应用于上述隧道形式预应力管幕结构的施工方法：包括如下步骤：

[0048] S01，制作钢筋笼架5，将副筋52分别箍在三个主筋51的外侧壁，使得副筋52卡入到开口槽511内，并将主筋51和副筋52焊接在一起；

[0049] 制备混凝土预制块2，混凝土预制块2在工厂内制备，通过专用模具浇筑出混凝土预制块2，浇筑前将钢筋笼架5放置在模具内，浇筑过程中，将套管7和连接筋6分别插设在混
凝土长度方向的两端，混凝土凝固成型后形成混凝土预制块2；混凝土预制块2浇筑完成后，
对套管7内的混凝土残渣进行清理；

[0050] 首先将混凝土预制块2插入支撑管1内，并在支撑管1与混凝土预制块2之间的缝隙灌入砂浆填充，砂浆凝固后形成砂浆层3，将支撑管1和混凝土预制块2连接在一起；

[0051] S02，将止水圈4塞设到卡槽121内，并用胶水粘固；

[0052] 在施工现场开挖工作井和接收井，并对工作井和接收井做好防护，然后架设顶管机，将支撑管1连同混凝土预制块2通过顶管机顶进，使得卡块131插入到卡槽121内，同时连
接筋6插入到套管7内；操作过程中，采用先顶进上层支撑管1，然后顶进两侧支撑管1，最后
顶进下层支撑管1的方式；

[0053] S03，现场开挖，对支撑管1围成的环形框体内部进行开挖，使得支撑管1显露四分之一出来，并通过运输车将土送出，并通过夯平机将碎土夯平；

[0054] S04，安装支撑骨架8，将支撑架81分别顶在支撑管1上，将四个支撑架81呈均矩形拼接在一起，并通过螺栓和螺母对固定翼板812进行固定，从而将四个支撑架81锁紧，形成
支撑骨架8，使得支撑骨架8顶在管幕模块内；支撑骨架8安装完成后，在支撑管1内部进行施
工，安装模具浇筑出通道。

[0055] 本实施例的实施原理为：通过在工厂内预制混凝土预制块2，在现场直接将混凝土预制块2与支撑管1组合在一起，然后通过顶管机同步顶进，这样，代替传统的在施工现场浇
筑混凝土的方式，大大提高了现场的施工效率。

[0056] 本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之
内。