专利名称：城市轨道交通超大断面明挖区间隧道支撑结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于隧道施工技术领域，具体介绍一种城市轨道交通超大断面明挖区间隧道支撑结构。
背景技术：
随着城市基础设施建设的飞速发展，轨道交通普遍已成为人们出行的重要交通工具。在轨道交通的建设过程中，大断面隧道一直是工程施工中的重点和难点，特别是明挖隧道，由于其隧道衬砌要求一次成型，且内表面成型质量、外观质量等要求均较高。因此，在施工过程中，对支撑系统的强度、刚度、整体稳定性、隧道成型后的尺寸精度、不同半径处结构的光滑连接、模板的选择等要求均较高。例如在我国重庆市轨道交通六号线的建设过程中， 就遇到了衬砌断面结构长度24. 7m、净宽27. 7m、净高26. 2m、净截面面积近700m2的五心圆马蹄形隧道结构，为多心圆超大截面明挖区间隧道，这在国内并无先例。此隧道衬砌位于37m左右深的基坑内，工作面小，作业条件差，隧道衬砌最薄处已经达到1. Im厚。在选择施工方案时，必须考虑到施工过程中的安全及隧道成型后的尺寸精度、内表面的外观质量。若采用常规的台车作为隧道结构施工的支撑系统，虽然能够满足以上施工要求，但工程造价高，可二次利用价值小，受现场条件限制，拼装、拆卸、外运等难度均较大，施工周期长。因此，为了能够圆满完成大断面明挖区间隧道的施工任务，充分考虑施工过程中的安全性、经济性、可实施性，需要设计一种针对超大断面区间隧道结构施工的支撑系统。
实用新型内容针对背景技术中所述，本实用新型的主要目的在于介绍一种针对城市轨道交通超大断面明挖区间隧道支撑结构。本实用新型的技术方案如下城市轨道交通超大断面明挖区间隧道支撑结构，其特征在于，包括由内向外依次搭设的满堂红架体、可调托撑、钢管、定型拱架、木枋和模板； 所述的满堂红架体由碗扣式钢管脚手架搭设形成，满堂红架体上端安装有若干个可调托撑，每个可调托撑的上端均设有凹槽并在每个凹槽内沿纵向设置并固定有钢管，所述定型拱架由若干块拱架拼装件依次连接形成拱形并铺设在由所述的若干根钢管组成的支撑面上，在定型拱架上端布设有若干块木枋，所述模板固定在木枋上。进一步的技术方案，所述满堂红架体中，碗扣式钢管脚手架立杆间距为600mm，步距为 1200mm。进一步的技术方案，所述钢管为外径48mm、壁厚3. 5mm的焊接钢管，并采用纵向连续布设固定在可调承托上。进一步的技术方案，所述拱架拼装件是将工字钢加工弯曲成型，相邻两块拱架拼装件之间通过钢板、高强螺栓连接成整体，相邻两块拱架拼装件之间的间距为600mm。进一步的技术方案，相邻两块木枋之间的间距为100mm。[0011]再进一步，所述模板的厚度为IOmm厚的竹覆膜板。相对于现有技术，本实用新型具有以下显著效果1、施工安全本实用新型经过设计阶段的优化、模拟试验阶段的确认、实施阶段的总结，能够保证施工过程中的安全。2、施工简便由于在施工时采用了碗扣式钢管架搭设满堂红架体，在满堂红架体上铺设拱架拼装件，各种构件重量均较轻，工人安装、拆卸都更加方便，而且简化了工序，便于施工过程中的控制。3、缩短工期根据工程实际进度情况，可自行设定支撑系统的布置长度，极大的缩短了施工工艺间歇时间。4、降低了工程造价本实用新型中的所有建材均为常用建材，碗扣式钢管脚手架只需租赁即可，无需购买，需要自行购买的仅有工字钢、钢板、高强螺栓、弹簧垫片、木枋、模板，与现有技术相比，极大的降低了工程造价。5、绿色施工本实用新型中自行购买的所有建材在隧道施工完毕后均可二次利用，符合绿色施工的宗旨。
图1为本实用新型城市轨道交通超大断面明挖区间隧道支撑结构示意图；图2为图1中I部的放大图；图3为图1中定型拱架连接节点处的放大图。图中，1 一模板，2—木枋，3—定型拱架，4一钢管，5—可调托撑，6—满堂红架体， 7—剪刀撑，8—脚手板，9一连接钢板，10—螺栓孔洞。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。如图1、图2和图3所示，本实用新型的城市轨道交通超大断面明挖区间隧道支撑结构，它包括由内向外依次搭设的满堂红架体6、可调托撑5、钢管4、铺设的定型拱架3、木枋2、模板1。所述的满堂红架体6采用碗扣式钢管脚手架搭设，满堂红架体6每根立柱的端部安装了与之相匹配的可调托撑5，可调托撑5下端插入满堂红架体6内，钢管4纵向布设固定在可调托撑5上，定型拱架3由若干块拱架拼装件连接形成拱形，并横向铺设在由若干根钢管4组成的支撑面上，木枋2由若干块均勻布设在定型拱架3上，模板1又固定在木枋2上。以下为本实用新型超大断面明挖区间隧道支撑结构的施工工艺，参见图1、图2和图3，以本实用新型衬砌断面长度24. 7m、净宽27. 7m、净高26. 2m的隧道为例，其步骤如下1)定型拱架加工、拼装首先根据设计图纸的隧道衬砌尺寸计算定型拱架拼装件所需工字钢的用量，以工10普通的9m或6m长度的工字钢为原材料，由专业加工厂家采用大型精密冷弯机械按照计算后的下料尺寸分段加工成拱架拼装件，并在每片拱架拼装件连接处的肋板上钻孔，加工成型后将拱架拼装件运至施工现场。拱架拼装件连接处所用双面钢板为Q235热轧钢板，钢板厚度为10mm，将其下料成400mmX 50mm形状，然后采用M16高强螺栓及弹簧垫片将两块拱架拼装件的内、外两侧分别连接固定，将多块拱架拼装件连接后就形成了单榀长60m的定型拱架3。以本实用新型衬砌断面长度24. 7m、净宽27. 7m、净高 26. 2m的隧道为例，共需要44榀定型拱架。2)搭设支撑架在施工完毕的隧道仰拱填充混凝土上搭设满堂红架体6，这里所述的满堂红架体6采用碗扣式钢管架，为建筑施工中常用的材料。本实用新型将其运用到隧道的施工建设中，作为支撑系统的一个组成部分，从而达到取代台车支撑的目的。所述满堂红架体6的立杆间距为600mmX 600mm，步距为1200mm。在满堂红架体6的每根立杆底部设置可调节的脚手板8，在满堂红架体6的顶部设置可调托撑5，在该可调托撑5上部沿纵向设置钢管4，并采用8#铁丝将所述钢管4与可调托撑5绑扎牢固。为保证整个支撑架体的稳定性，在满堂红架体的纵向、横向及水平方向上还分别设置有剪刀撑7，其中在架体的纵向、横向上的剪刀撑通长设置，在架体的水平方向上每隔4. 8m设置1道剪刀撑，该剪刀撑7与对应的满堂红架体6的立杆之间通过旋转扣件连接；所述剪刀撑7的夹角为45° 60°。3)吊装、定位定型拱架待碗扣式钢管架形成后，根据图纸和定型拱架长度在钢管架上放样标高，然后在钢管架上搭设悬臂杆，沿隧道纵向在悬臂杆上铺设若干块 50mmX 300mm的木板，然后用吊车将拼装好的定型拱架依次吊装铺设在该木板上。在吊装定型拱架时，先在隧道纵向两端各铺设一个定型拱架，检查校正固定后，再在两端的定型拱架之间拉设通线，然后按照600mm的间距逐个吊装定型拱架并固定；吊装时采用塔吊或汽车吊工作，并配合人工安装，支撑架顶部的拱架通过8#铁丝固定。4)铺设木枋在定位、固定好的定型拱架外壁上布设木枋2，所述木枋2采用 4000mmX IOOmmX IOOmm尺寸大小，并按照IOOmm的间距均勻布设，所述木枋2与定型拱架3 之间通过8#铁丝固定。5)预压载荷试验为了验证支撑体系的稳定性和核查变形，在木枋铺设完毕后需要对架体进行荷载预压试验。采用吊车将砂袋吊装加载在定型拱架3的上部，加载时采取不对称分层加载，如左侧(或右侧)加载时比右侧(或左侧)高出500mm，这样可以检验架体在不利因素的影响下是否会失稳。所述砂袋的载荷按照钢筋混凝土载荷和施工载荷综合考虑设定，试验完毕后卸载砂袋。在定型拱架定位完成后，还需要设置观测点，用于观测拱架的沉降、变形等，以便做出修正和调整，本实用新型中采用吊设铅锤及数字化的全站仪观测， 具体观测方法为现有技术，在此不详述。6)模板铺设预压卸载并对架体修正后，用铁钉将竹覆膜板拼接固定在木枋上形成模板1，考虑到砼成型后的外观质量，可以采用8mm、10mm或12mm厚的竹覆膜板作为模板， 此板材具有一定强度也具有一定的可弯曲性，安装后再对所有拼缝采用油腻子进行勾缝处理，并粘贴透明胶带。本实用新型的超大断面隧道支撑结构具有较高的强度、刚度及稳定性；取材容易， 拱架加工时间短；而且施工完成后，弯曲后的工字钢可以通过专用机具校直，所有材料均可重复利用，不浪费；支撑系统结构简单、受力明确，拼装简便，极大的降低了工程造价；同时整个支撑结构在安装及使用过程中可以始终处于受监控状态；具有较高的安全性。
权利要求1.城市轨道交通超大断面明挖区间隧道支撑结构，其特征在于，包括由内向外依次搭设的满堂红架体(6)、可调托撑(5)、钢管(4)、定型拱架(3)、木枋(2)和模板(1)；所述的满堂红架体(6)由碗扣式钢管脚手架搭设形成，满堂红架体(6)上端安装有若干个可调托撑 (5)，每个可调托撑(5)的上端均设有凹槽并在每个凹槽内沿纵向设置并固定有钢管(4)， 所述定型拱架(3)由若干块拱架拼装件依次连接形成拱形并铺设在由所述的若干根钢管 (4)组成的支撑面上，在定型拱架(3)上端布设有若干块木枋(2)，所述模板(1)固定在木枋 (2)上。
2.根据权利要求1所述的城市轨道交通超大断面明挖区间隧道支撑结构，其特征在于，所述满堂红架体(6)中，碗扣式钢管脚手架立杆间距为600mm，步距为1200mm。
3.根据权利要求1所述的城市轨道交通超大断面明挖区间隧道支撑结构，其特征在于，所述钢管(4)为外径48mm、壁厚3. 5mm的焊接钢管，并采用纵向连续布设固定在可调承托(5)上。
4.根据权利要求1所述的城市轨道交通超大断面明挖区间隧道支撑结构，其特征在于，所述拱架拼装件是将工字钢加工弯曲成型，相邻两块拱架拼装件之间通过工字钢钢板、 高强螺栓连接成整体，相邻两块拱架拼装件之间的间距为600mm。
5.根据权利要求1所述的城市轨道交通超大断面明挖区间隧道支撑结构，其特征在于，相邻两块木枋(2)之间的间距为100mm。
6.根据权利要求1所述的城市轨道交通超大断面明挖区间隧道支撑结构，其特征在于，所述模板(1)为厚度为IOmm的竹覆膜板。
专利摘要本实用新型介绍了一种城市轨道交通超大断面明挖区间隧道支撑结构，它包括由内向外依次搭设的满堂红架体、可调托撑、托撑顶部钢管、铺设的定型拱架、木枋和模板；所述满堂红架体由碗扣式钢管脚手架搭设，可调托撑采用与碗扣式钢管脚手架相匹配的托撑，定型拱架由若干块拱架拼装件连接形成，木枋由若干块均匀布设在定型拱架上，模板又固定在木枋上，以此来作为超大断面明挖隧道的支撑结构。本实用新型的超大断面隧道支撑结构具有较高的强度、刚度及稳定性，能够支撑起大跨度的隧道空间结构，支撑结构受力明确，安全性好，而且施工简便，缩短了工期，提高了效率，极大的降低了工程造价。
文档编号E02D17/02GK202247907SQ20112040446
公开日2012年5月30日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者孙慧星, 张增余, 张宇亮, 陈正林 申请人:中冶建工集团有限公司