一种热力盾构隧道导向支架的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种热力盾构隧道导向支架，其分布设置在隧道内壁，包括连续的两环预制钢筋混凝土管片，每环所述管片内侧设置有内衬钢板带，所述内衬钢板带外侧板面形状与所述管片的内侧板面形状相适配，所述内衬钢板带的外侧均匀分布锚筋用以相互固定，相邻两环预制钢筋混凝土管片的钢板带内侧设有用以支撑供、回水管道的导向支架立柱。本发明能够保证热力管道按照轴向方向位移热力盾构隧道导向支架，其又同时有效的支撑隧道内壁产生的轴向或侧向水平推力。
【专利说明】一种热力盾构隧道导向支架
【技术领域】
[0001]本发明属于隧道管道【技术领域】，特别涉及一种热力盾构隧道导向支架。
【背景技术】
[0002]随着我国城市的发展，集中供暖成为城市供暖的重要方式，修建热力隧道集中安置热力管线成为城市集中供暖的首选方式。但是由于我国的城市地面空间大多较为宝贵，且地下空间也逐渐被各种用途的开发后接近饱和，可利用的空间已极为有限，开发第二层空间成为目前热力隧道建设必须面对的重要课题。
[0003]目前热力隧道的主要施工方法浅埋暗挖法存在诸多限制因素，已不能满足我国的城市热力工程建设的需要，随着旧的热力管道的老化，以及新热力管网的布置需求，在一段时间内，城市里将不断有需要开挖的热力隧道。为了便于其日后地下空间的开发，盾构法被越来越多的应用于热力隧道的开挖，热力盾构隧道是通过盾构机械在地下深处推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，形成隧道结构的一种机械化施工方法。与传统的浅埋暗挖法相比，盾构法具有施工速度快，劳动强度低，不影响地面交通与设施，同时施工作业深度较深不影响现有的地下管线等设施等优点。
[0004]在目前的热力盾构隧道建设中，基本先由盾构机在地下深处挖出深洞，然后通过拼接成的与深洞直径相适配的环形管片形成可以容纳热力供、回水管道的隧道，此时环形管片则是隧道的最外层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。而环形管片的永久衬砌结构，直接关系到隧道的整体质量和安全，影响热力盾构隧道的防水性能及耐久性能。
[0005]现有的热力盾构隧道内通常设有能够穿入热力管道的导向支架，导向支架是使管道只能沿轴向移动的支架，并阻止因弯矩或扭矩引起的旋转。由于结构的原因常兼有限制侧向线位移的作用，并且导向支架同时也能给与热力盾构隧道管片一定的支撑作用。通常情况下，现有的导向支架是直接锚入隧道环形管片的钢筋结构中，同时浇筑混凝土开始成型，该结构并不能长久有效地确保稳定性，而且由于锚入混凝土的结构，使得当需要维修调换支架或者需要调整支架位置时，非常麻烦，且极容易破坏支架的整体支撑强度，因此采用何种导向支架的结构以及与管片之间的连接方式用以承担热力管道的侧向推力，使热力管道限制除轴向以外其他方向的位移，又同时有效的承担上述其它作用力的支撑已经成为目前盾构隧道工程质量的技术难题之一。
【发明内容】
[0006]为解决现有技术中的缺陷，本发明提供一种能够保证热力管道按照轴向方向位移的，又同时有效的支撑隧道外土层压力等其它作用力的热力盾构隧道导向支架。
[0007]技术方案:
[0008]一种热力盾构隧道导向支架，包括形成隧道内壁层的钢筋混凝土管片结构层，所述钢筋混凝土管片结构层的内壁上贴合设置有环形钢板带结构层，所述环形钢板带结构层的内壁与支撑架结构相连接，所述支撑架结构包括沿隧道轴向依次分布的若干组支撑架，每组支撑架包括位于左侧的第一支撑架和位于右侧的第二支撑架，所述第一支撑架和所述第二支撑架之间既有在隧道径向上的左右间距，又有在隧道轴向上的前后间距，所述环形钢板带结构层包括沿隧道轴向依次分布的若干组环形钢板带，每组环形钢板带包括沿隧道轴向依次分布的第一环环形钢板带和第二环环形钢板带，所述第一支撑架位于所述第一环环形钢板带内，所述第二支撑架位于所述第二环环形钢板带内。
[0009]所述钢筋混凝土管片结构层包括沿隧道轴向依次分布的若干组钢筋混凝土管片，每组钢筋混凝土管片包括沿隧道轴向依次分布的第一环环形管片与第二环环形管片，所述第一环环形管片与第二环环形管片之间通过纵向管片螺栓固定连接，每一环环形管片包括沿隧道周向分布的一个封顶管片、两个邻接管片和三个标准管片，所述一个封顶管片、两个邻接管片和三个标准管片通过环向管片螺栓固定连接成环，所述第一环环形钢板带固定在所述第一环环形管片的内壁上，所述第二环环形钢板带固定在所述第二环环形管片的内壁上，通过浇筑混凝土使所述钢筋混凝土管片结构层与环形钢板带结构层成为一体结构，所述热力供水管道和热力回水管道穿行在所述支撑架结构中。
[0010]所述环形钢板带通过与所述钢筋混凝土管片相适配的方式由若干钢板环形拼接而成，每个钢板的弧度与所对应位置上的管片内壁的弧度相一致，以使钢板外壁与管片内壁适配贴合；所述环形钢板带设有与所述钢筋混凝土管片的内部钢筋连接固定的锚筋，所述钢板与相对应位置的管片一起通过采用错缝拼装的衬砌环方式形成环形一体结构。
[0011]所述钢板预埋在相对应的管片内壁，通过所述锚筋以及混凝土浇筑与管片固定。
[0012]所述第一支撑架和第二支撑架均包括2根支撑立柱，所述支撑立柱的上下两端均与所对应的环形钢板带内壁相连接固定，所述2根支撑立柱之间横向设有支撑横杆。
[0013]至少有一根支撑立柱的一端固定连接在环形钢板带中的两个相邻钢板之间的连接处。
[0014]所述支撑架采用实心方钢材质，所述环向管片螺栓为双头弧形螺栓管片螺栓。
[0015]所述支撑立柱的上下两端与所述环形钢板带内壁采用焊接方式连接固定。
[0016]所述环形钢板带包括与对应管片的形状相适配的若干钢板，适配钢板的外壁弧度与适配管片的内壁弧度一致，相邻钢板与所述环向管片螺栓相对应的位置上设有固定孔，用以使环向管片螺栓连接固定相邻管片的相邻一端，并通过穿过钢板上相对应位置上的所述固定孔将所述钢板固定在相对应的所述相邻管片内壁。
[0017]相邻的钢板之间的环向连接处缝隙通过焊接方式连接固定。
[0018]技术效果:
[0019]本发明提供了一种热力盾构隧道导向支架，和现有技术相比，本发明具有以下的有益效果:
[0020]1、钢筋混凝土管片结构层的内壁上贴合设置有与支撑架结构相连接的环形钢板带结构层，环形钢板带结构层有效的帮助钢筋混凝土管片结构层分担其的盾构隧道外土层的压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用，起到最佳的辅助作用，使钢筋混凝土管片结构层保持最佳的抗压防震状态，保证隧道的安全；通过环形钢板带结构层的内壁与支撑架结构的连接，大大加强了钢筋混凝土管片结构层的抗压能力。支撑架结构包括沿隧道轴向依次分布的若干组支撑架，每组支撑架包括位于左侧的第一支撑架和位于右侧的第二支撑架，第一支撑架和第二支撑架之间既有在隧道径向上的左右间距，又有在隧道轴向上的前后间距，第一支撑架位于第一环环形钢板带内，第二支撑架位于第二环环形钢板带内，使第一支撑架和第二支撑架之间形成错开安装，用以分别穿入热力供、回水管道，支撑架不仅有效地限制了热力管道除轴向以外的其他方向的位移，又同时有效的增加了环形钢板带的支撑性能，从而增加了环形管片的整体抗压防震性能。环形钢板带结构层包括沿隧道轴向依次分布的若干组环形钢板带，每组环形钢板带包括沿隧道轴向依次分布的第一环环形钢板带和第二环环形钢板带。
[0021]2、钢筋混凝土管片结构层包括沿隧道轴向依次分布的若干组钢筋混凝土管片，每组钢筋混凝土管片包括沿隧道轴向依次分布的第一环环形管片与第二环环形管片，第一环过纵向管片螺栓固定连接，使其形成可容纳热力管道的隧道。每一环环形管片包括沿隧道周向分布的一个封顶管片、两个邻接管片和三个标准管片，方便提前预制好，在施工时直接进行拼接，提高施工效率，一个封顶管片、两个邻接管片和三个标准管片通过环向管片螺栓固定连接成环，形成一体结构。第一环环形钢板带固定在第一环环形管片的内壁上，第二环环形钢板带固定在第二环环形管片的内壁上，通过浇筑混凝土使钢筋混凝土管片结构层与环形钢板带结构层成为一体结构，热力供水管道和热力回水管道穿行在支撑架结构中。
[0022]3、环形钢板带通过与钢筋混凝土管片相适配的方式由若干钢板环形拼接而成，每个钢板的弧度与所对应位置上的管片内壁的弧度相一致，以使钢板外壁与管片内壁适配贴合；环形钢板带设有与钢筋混凝土管片的内部钢筋连接固定的锚筋，用以通过钢筋混凝土浇筑固定。钢板与相对应位置的管片一起通过采用错缝拼装的衬砌环方式形成环形一体结构，使环形管片和环形钢板带同时完成拼装，提高了拼装效率。
[0023]4、当钢板预埋在相对应的管片内壁，在进行钢筋混凝土浇筑时，钢板就可以通过锚筋固定在管片的混凝土层内壁中以达到一体成型效果。
[0024]5、第一支撑架和第二支撑架均包括2根支撑立柱，支撑立柱的上下两端均与所对应的环形钢板带内壁相连接固定，使支撑支柱能够一定程度上的加强环形钢板带的抗压效果，2根支撑立柱之间横向设有支撑横杆，目的在于防止相邻支撑支柱受到热力管道的压力从而影响抗压能力。支撑架为实心方钢材质，环向管片螺栓为双头弧形螺栓管片螺栓，其弧形部分为连接部分，深入相邻管片的内部中形成连接效果，双头部分为固定部分分别从相邻的管片中探出，利用螺栓等方式即将相邻的管片固定在一起形成环形管片。
[0025]6、至少有一根支撑立柱的一端固定连接在环形钢板带中的两个相邻钢板之间的连接处，通过端面的连接，有效保证两个相邻钢板之间的连接强度。
[0026]7、支撑架采用实心方钢材质，支撑效果好，具有一定的抗变形能力，环向管片螺栓优选为双头弧形螺栓管片螺栓。
[0027]8、支撑立柱的上下两端与环形钢板带内壁采用焊接方式连接固定，提高了施工效率，也方便日常的维修调换以及位置调整。
[0028]9、环形钢板带包括与对应管片的形状相适配的若干钢板，适配钢板的外壁弧度与适配管片的内壁弧度一致，相邻钢板与环向管片螺栓相对应的位置上设有固定孔，用以使环向管片螺栓连接固定相邻管片的相邻一端，并通过穿过钢板上相对应位置上的固定孔将钢板固定在相对应的相邻管片内壁。[0029]10、相邻的钢板之间的环向连接处缝隙通过焊接方式连接固定，提高相邻的钢板之间的连接强度，提高了施工效率，也方便日常的维修调换以及位置调整。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本发明实施例中的导向支架结构平面图；
[0031]图2为图1中导向支架的横截面状态示意图；
[0032]图3为图2中环形钢板带的截面示意图。
[0033]图中各标号示例如下:
[0034]1-第一环环形管片；2_第二环环形管片；3_纵向管片螺栓；4-环向管片螺栓；5-管片；6_标准管片；7_邻接管片；8_封顶管片；9_第一环环形钢板带；10_第二环环形钢板带；11_钢板；12-第一支撑架；13-第二支撑架；14-第一支撑架内侧支撑立柱；15_第一支撑架外侧支撑立柱；16_第二支撑架内侧支撑立柱；17_第二支撑架外侧支撑立柱；18-第一支撑横杆；19-第二支撑横杆；20_固定孔；21_锚筋；22_钢筋。
【具体实施方式】
[0035]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0036]在目前的热力盾构隧道建设中，基本先由盾构机在地下深处挖出深洞，然后通过拼接成的与深洞直径相适配的环形管片形成可以容纳热力供、回水管道(未示出)的隧道，此时环形管片则是隧道的最外层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。而环形管片的永久衬砌结构，直接关系到隧道的整体质量和安全，影响热力盾构隧道的防水性能及耐久性能。
[0037]图1为本发明实施例中的导向支架结构平面图；图2为图1中导向支架的横截面状态示意图；如图1和图2所示，本发明提供了一种热力盾构隧道导向支架，包括形成隧道内壁层的钢筋混凝土管片结构层(未示出)，钢筋混凝土管片结构层的内壁上贴合设置有与支撑架结构相连接的环形钢板带结构层(未示出)，环形钢板带结构层有效的帮助钢筋混凝土管片结构层分担其的盾构隧道外土层的压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用，起到最佳的辅助支撑作用，使钢筋混凝土管片结构层保持最佳的抗压防震状态，保证隧道的安全；环形钢板带结构层的内壁设有支撑架结构(未示出)，通过与支撑架结构相连接，大大加强了钢筋混凝土管片结构层的抗压能力。
[0038]具体的，钢筋混凝土管片结构层包括沿隧道轴向依次分布的若干组钢筋混凝土管片5，每组钢筋混凝土管片结构层包括沿隧道轴向依次分布的第一环环形管片I与第二环环形管片2，第一环环形管片I与第二环环形管片2之间通过纵向管片螺栓3固定连接，使其形成可容纳热力管道的隧道。每一环环形管片包括沿隧道周向分布的一个封顶管片8、两个邻接管片7和三个标准管片6，方便提前预制好，在施工时直接进行拼接，提高施工效率，一个封顶管片8、两个邻接管片7和三个标准管片6通过环向管片螺栓4固定连接成环，形成一体结构。同样的，环形钢板带结构层包括沿隧道轴向依次分布的若干组环形钢板带，每组环形钢板带包括沿隧道轴向依次分布的第一环环形钢板带9和第二环环形钢板带10。第一环环形钢板带9固定在第一环环形管片I的内壁上，第二环环形钢板带10固定在第二环环形管片2的内壁上，通过浇筑混凝土使钢筋混凝土管片结构层与环形钢板带结构层成为一体结构，热力供水管道和热力回水管道穿行在支撑架结构中。
[0039]进一步的，每环环形管片环宽1.2米，每环分为6块:包括3块标准管片6 (A型)，2块邻接管片7(B1、B2型)，I块封顶管片8(C型)。图3为图2中环形钢板带的截面示意图，由图3所示，钢板11预埋在相对应的管片5内壁，通过锚筋21与管片5内部的钢筋22相连接固定，当管片5进行钢筋混凝土浇筑时，钢板11就可以通过锚筋21固定在管片5的混凝土层内壁中。环形管片采用错缝拼装的方式进行衬砌环。拼装顺序一般从下部的3块标准管片6 (A型)开始，依次左右两侧交替安装标准管片6 (A型)，然后左右两端分别拼装一块邻接管片7 (B型)，最后安装封顶管片8 (C型)。
[0040]每环环形钢板带通过与对应的环形管片相适配的方式由若干钢板11环形拼接而成，每个钢板11的弧度与所对应位置上的管片5内壁的弧度相一致，以使钢板11外壁与管片5内壁适配贴合；环形钢板带设有与钢筋混凝土管片5的内部钢筋22连接固定的锚筋21，用以通过钢筋混凝土浇筑固定。当钢板11预埋在相对应的管片5内壁，在进行钢筋混凝土浇筑时，钢板11就可以通过锚筋21固定在管片5的混凝土层内壁中以达到一体成型效果。钢板11与相对应位置的管片5 —起通过采用错缝拼装的衬砌环方式形成环形一体结构，使环形管片和环形钢板带同时完成拼装，提高了拼装效率。
[0041]支撑架结构包括沿隧道轴向依次分布的若干组支撑架，每组支撑架包括位于左侧的第一支撑架12和位于右侧的第二支撑架13，第一支撑架12和第二支撑架13之间既有在隧道径向上的左右间距，又有在隧道轴向上的前后间距，第一支撑架位于第一环环形钢板带9内，第二支撑架位13于第二环环形钢板带10内，使第一支撑架12和第二支撑架13之间形成错开安装，用以分别穿入热力供、回水管道；支撑架不仅有效地限制了热力管道除轴向以外的其他方向的位移，又同时有效的增加了环形钢板带的支撑性能，从而增加了环形管片的整体抗压防震性能。
[0042]进一步的，第一支撑架12和第二支撑架13分别包括第一支撑架内侧支撑立柱14、第一支撑架外侧支撑立柱15和第二支撑架内侧支撑立柱16、第二支撑架外侧支撑立柱17 ；上述支撑立柱的上下两端均与所对应的环形钢板带内壁表面采用焊接的方式相连接固定，使支撑支柱能够一定程度上的加强环形钢板带的抗压效果。第一支撑架内侧支撑立柱14和第一支撑架外侧支撑立柱15之间横向设有第一支撑横杆18，第二支撑架内侧支撑立柱16与第二支撑架外侧支撑立柱17之间横向设有第二支撑横杆19，目的在于防止相邻支撑支柱受到热力管道的压力从而影响抗压能力，且支撑立柱与支撑横杆形成一个用以穿入热力供、回水管道进入的容纳开口。
[0043]进一步的，支撑架为实心方钢材质，支撑效果好，具有一定的抗变形能力；环向管片螺栓4优选为双头弧形螺栓管片螺栓，其弧形部分为连接部分，深入相邻管片5的内部中形成连接效果，双头部分为固定部分分别从相邻的管片5中探出，利用螺栓等方式即将相邻的管片5固定在一起形成环形管片。
[0044]第一支撑架12和第二支撑架13的立柱上下两端均与环形钢板带内壁采用焊接方式连接固定，提高了施工效率，也方便日常的维修调换以及位置调整。作为优选的，至少有一根支撑立柱的一端固定连接在环形钢板带中的两个相邻钢板11之间的连接处，通过支撑立柱端面的连接，有效保证两个相邻钢板11之间的连接强度。
[0045]本发明还有第二个实施例，在本实施例中，环形钢板带包括与对应管片5的形状相适配的若干钢板11，适配钢板11的外壁弧度与适配管片5的内壁弧度一致，相邻钢板11与环向管片螺栓相对应的位置上设有固定孔20，用以使环向管片螺栓4连接固定相邻管片5的相邻一端，并通过穿过钢板11上相对应位置上的固定孔20将钢板固定在相对应的相邻管片5的内壁，方便以后对于钢板11的维护和更换。
[0046]进一步的，相邻的钢板11之间的环向连接处缝隙通过焊接方式连接固定，提高相邻的钢板11之间的连接强度，提高了施工效率，也方便日常的维修调换以及位置调整。
【权利要求】
1.一种热力盾构隧道导向支架，包括形成隧道内壁层的钢筋混凝土管片结构层，其特征在于:所述钢筋混凝土管片结构层的内壁上贴合设置有环形钢板带结构层，所述环形钢板带结构层的内壁与支撑架结构相连接，所述支撑架结构包括沿隧道轴向依次分布的若干组支撑架，每组支撑架包括位于左侧的第一支撑架和位于右侧的第二支撑架，所述第一支撑架和所述第二支撑架之间既有在隧道径向上的左右间距，又有在隧道轴向上的前后间距，所述环形钢板带结构层包括沿隧道轴向依次分布的若干组环形钢板带，每组环形钢板带包括沿隧道轴向依次分布的第一环环形钢板带和第二环环形钢板带，所述第一支撑架位于所述第一环环形钢板带内，所述第二支撑架位于所述第二环环形钢板带内。
2.根据权利要求1所述的一种热力盾构隧道导向支架，其特征在于:所述钢筋混凝土管片结构层包括沿隧道轴向依次分布的若干组钢筋混凝土管片，每组钢筋混凝土管片包括沿隧道轴向依次分布的第一环环形管片与第二环环形管片，所述第一环环形管片与第二环环形管片之间通过纵向管片螺栓固定连接，每一环环形管片包括沿隧道周向分布的一个封顶管片、两个邻接管片和三个标准管片，所述一个封顶管片、两个邻接管片和三个标准管片通过环向管片螺栓固定连接成环，所述第一环环形钢板带固定在所述第一环环形管片的内壁上，所述第二环环形钢板带固定在所述第二环环形管片的内壁上，通过浇筑混凝土使所述钢筋混凝土管片结构层与环形钢板带结构层成为一体结构，所述热力供水管道和热力回水管道穿行在所述支撑架结构中。
3.根据权利要求1所述的一种热力盾构隧道导向支架，其特征在于:所述环形钢板带通过与所述钢筋混凝土管片相适配的方式由若干钢板环形拼接而成，每个钢板的弧度与所对应位置上的管片内壁的弧度相一致，以使钢板外壁与管片内壁适配贴合；所述环形钢板带设有与所述钢筋混凝土管片的内部钢筋连接固定的锚筋，所述钢板与相对应位置的管片一起通过采用错缝拼装的衬砌环方式形成环形一体结构。
4.根据权利要求3所述的一种热力盾构隧道导向支架，其特征在于:所述钢板预埋在相对应的管片内壁，通过所述锚筋以及混凝土浇筑与管片固定。
5.根据权利要求1所述的一种热力盾构隧道导向支架，其特征在于:所述第一支撑架和第二支撑架均包括2根支撑立柱，所述支撑立柱的上下两端均与所对应的环形钢板带内壁相连接固定，所述2根支撑立柱之间横向设有支撑横杆。
6.根据权利要求5所述的一种热力盾构隧道导向支架,其特征在于:至少有一根支撑立柱的一端固定连接在环形钢板带中的两个相邻钢板之间的连接处。
7.根据权利要求2所述的一种热力盾构隧道导向支架，其特征在于:所述支撑架采用实心方钢材质，所述环向管片螺栓为双头弧形螺栓管片螺栓。
8.根据权利要求5所述的一种热力盾构隧道导向支架，其特征在于:所述支撑立柱的上下两端与所述环形钢板带内壁采用焊接方式连接固定。
9.根据权利要求2所述的一种热力盾构隧道导向支架，其特征在于:所述环形钢板带包括与对应管片的形状相适配的若干钢板，适配钢板的外壁弧度与适配管片的内壁弧度一致，相邻钢板与所述环向管片螺栓相对应的位置上设有固定孔，用以使环向管片螺栓连接固定相邻管片的相邻一端，并通过穿过钢板上相对应位置上的所述固定孔将所述钢板固定在相对应的所述相邻管片内壁。
10.根据权利要求9之一所述的一种热力盾构隧道导向支架,其特征在于:相邻的钢板之间的环向连接 处缝隙通过焊接方式连接固定。
【文档编号】E21D11/04GK104033162SQ201410314562
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2014年7月3日
【发明者】董淑棉, 董乐意, 牛小化, 王莉莉, 阎岩, 项婉, 张玉成, 陈新栋, 田立顺, 耿海洋, 赵新璞, 杨寒冰, 刘艳芬 申请人:北京特泽热力工程设计有限责任公司