组合式顶管洞口处管节结构及其施工方法与流程

本发明涉及隧道施工工程领域，特指一种组合式顶管洞口处管节结构及其施工方法。

背景技术：

随着城市规模的不断扩张，城市交通面临着越来越重的压力。地铁无疑是运载量最大、最快速、最便捷、最绿色的公共交通出行方式，帮助减轻城市交通的重大压力。因此，国内正在各大城市中全面铺开城市地铁工程。在地铁工程中，上下行线间的联络通道通常采用土木法人工挖通建造。而在新近的研究中，有采用顶管机之类的机械设备进行联络通道的施工工艺的形成。该类工艺使得原本人工挖通后现浇的联络通道外壁，变成了由顶管管节组成的外壳结构。联络通道与地铁上、下行主线交接处的节点具有类似于两段圆管相交的特殊交接弧面。若首、末管节(也称顶管洞口处管节)也采用与通用管节相同的结构，则会侵入主线隧道的车辆限界，阻碍了车辆的正常运行，为保证车辆正常的运行，需对首、末管节上侵入车辆限界的占位部分敲除，但这样做破坏了管节并影响管节的结构整体性及其强度，进而带来安全风险；若采用与通用管节不相同的结构，则将使得顶管机的顶块无法与该非通用的首、末管节充分接触，而影响管节拼装施工。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种组合式顶管洞口处管节结构及其施工方法，解决现有的顶管洞口处管节采用与通用管节相同的结构时会侵入主线隧道的车辆限界而阻碍车辆的正常运行、敲除顶管洞口处管节上的占位部分的做法对管节产生了破坏而带来安全风险以及采用不相同的管节结构时影响管节拼装施工等的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种组合式顶管洞口处管节结构，用于顶管法施工的联络通道，所述首末管节结构包括：

管节本体，靠近对应的主隧道的端面的顶部和底部均形成有向着所述联络通道外凸伸、并位于对应的主隧道内的连接部；以及

可拆卸地连接于所述管节本体的拼接件，所述拼接件与所述管节本体上对应的端面相贴合，且所述拼接件与所述连接部对接连接后所形成的端面形状与所述管节本体的端面形状相同。

本发明提出了一种组合式顶管洞口处管节结构，包括与管节本体可拆卸连接的拼接件，利用拼接件与管节本体的可拆卸连接，使得在拼装管节时，拼接件与管节本体一起组成了同通用管节相同的结构，保证了管节断面的平整，充分与顶管机顶块接触，能够满足施工顶进要求保证管节拼装施工的顺利进行。在安装好后，拼接件作为侵入主隧道的车辆限界内的占位部分，可在联络通道施工好后，将拼接件拆除，从而避免了拼接件侵入车辆限界而阻碍车辆的正常运行的问题。由于管节本体与拼接件采用可拆卸地连接，在拆除拼接件时能够保证管节本体的完好，减少了安全风险的产生。本发明的组合式顶管洞口处管节结构既能保证不侵界也能满足施工顶进要求。

本发明组合式顶管洞口处管节结构的进一步改进在于，所述拼接件和所述管节本体上对应的端面的连接处位于所述联络通道与对应的主隧道的连接处。

本发明组合式顶管洞口处管节结构的进一步改进在于，所述拼接件包括端面板和与所述端面板固定连接的多个肋板，所述肋板的端部与所述管节本体上对应的端面相贴合并可拆卸地连接，所述端面板与对应的连接部可拆卸地连接。

本发明组合式顶管洞口处管节结构的进一步改进在于，所述管节本体上对应位于所述主隧道内的部分外包有连接钢板。

本发明还提供了一种组合式顶管洞口处管节结构的施工方法，包括如下步骤：

采用顶管法施工两主隧道间的联络通道时，提供如权利要求1所述的顶管洞口处管节结构，并将所述顶管洞口处管节结构拼装于联络通道的首部和尾部处；

在所述联络通道内的管节拼装完成后，将所述顶管洞口处管节结构上可拆卸连接的拼装件进行拆除；以及

施工所述顶管洞口处管节结构与对应的主隧道间的连接接头，从而完成联络通道的施工。

本发明的施工方法的进一步改进在于，拼装联络通道的首部和尾部处的管节时，将所述顶管洞口处管节结构上所述拼装件和所述管节本体上对应的端面的连接处设于所述联络通道与对应的主隧道的连接处。

本发明的施工方法的进一步改进在于，所述拼接件包括端面板和与所述端面板固定连接的多个肋板；

在将所述拼接件可拆卸地连接于所述管节本体时，将所述肋板的端部与所述管节本体上对应的端面可拆卸地连接，将所述端面板与对应的连接部可拆卸地连接。

本发明的施工方法的进一步改进在于，还包括：

于所述管节本体上对应位于所述主隧道内的部分外包连接钢板；

在施工连接接头时，将连接接头与对应的连接钢板连接固定。

附图说明

图1为本发明组合式顶管洞口处管节结构应用的联络通道与主隧道连接的剖视图。

图2为本发明组合式顶管洞口处管节结构的正视图。

图3为本发明组合式顶管洞口处管节结构中拼接件的侧视图。

图4为本发明组合式顶管洞口处管节结构中管节本体的剖视图。

图5为本发明组合式顶管洞口处管节结构中部的横向剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图2，本发明提供了一种组合式顶管洞口处管节结构及其施工方法，应用于联络通道的首部和尾部，作为联络通道的首部管节和尾部管节与主隧道进行连接。本发明的组合式顶管洞口处管节结构采用拼接件与管节本体可拆卸地连接，在安装顶管洞口处管节结构时，将拼接件设于主隧道内，从而在联络通道施工的过程中，该拼接件的设置，能够保证管节结构的断面平整，充分与顶管机的顶块接触，保证施工的顺利进行，在联络通道施工完成后，将拼接件拆除，以避免侵入主隧道内的车辆限界而阻碍车辆正常运行的问题。本发明的首末管节结构既能够保证不侵界也能满足施工顶进的要求。下面结合附图对本发明组合式顶管洞口处管节结构及其施工方法进行说明。

参阅图1，显示了本发明组合式顶管洞口处管节结构应用的联络通道与主隧道连接的剖视图。参阅图2，显示了本发明组合式顶管洞口处管节结构的正视图。下面结合图1和图2，对本发明组合式顶管洞口处管节结构进行说明。

如图1和图2所示，本发明的组合式顶管洞口处管节结构20用于顶管法施工的联络通道12，该联络通道12连接于两个主隧道11之间，用于连通两个主隧道11，联通通道12的首部和尾部的管节与对应的主隧道11的管片相接，而顶管的首、末管节(洞口处管节)均会有部分伸入到主隧道11内，在主隧道11内形成有车辆限界111，该车辆限界111为主隧道11内的地铁通行所需的范围，然而首、末管节上伸入到主隧道11内的部分会侵入到车辆限界111内，从而对车辆通行造成影响。本发明的组合式顶管洞口处管节结构20用于解决联络通道12中的顶管洞口处管节侵入车辆限界111的问题。

本发明的顶管洞口处管节结构20安装于联络通道11的首部和尾部处，作为联络通道11的首部管节和尾部管节，该顶管洞口处管节结构20包括管节本体21和可拆卸地连接于管节本体21的拼接件22，结合图4所示，其中的管节本体21靠近对应的主隧道11的端面(也即管节本体21的环面)的顶部213和底部214均形成有向着联络通12外凸伸、并位于对应的主隧道11内的连接部211。拼接件22与管节本体21上对应的端面相贴合，且拼接件与连接部211对接连接后所形成的端面形成于管节本体21的端面形状相同。两个端面形状均为圆环状。

管节本体21通过顶部213和底部214设置的连接部211，而使得管件本体21的端面的两侧形成了凹陷结构，在连接拼接件22时，将拼接件22设于凹陷结构处，从而将该凹陷结构填满，再将拼接件22与管节本体21可拆卸地连接。这样组装好的顶管洞口处管节结构20的结构形状与通用的管节结构形状相同，从而保证了断面的平整，能够充分与顶管机的顶块接触，确保施工的顺利进行。而在联络通道12施工完成后，将拼接件22拆除，从而避免了拼接件侵入车辆限界而阻碍车辆的正常运行的问题。由于管节本体与拼接件采用可拆卸地连接，在拆除拼接件时能够保证管节本体的完好，减少了安全风险的产生。

本发明将顶管洞口处管节上入侵到主隧道11的车辆限界111内的部分设计为可分离的拼接件22，将该拼接件22与管节本体21可拆卸地连接，从而实现了既能保证不侵界也能满足施工顶进要求。

作为本发明的一较佳实施方式，如图1至图4所示，拼接件22和管节本体21上对应的端面的连接处位于联络通道12与对应的主隧道11的连接处。这样使得在拆除拼接件22后，管节本体21上对应拼接件22的端面对应位于主隧道11的管片的切面内，也即管节本体21的外表面有部分与主隧道11的管片相对应。

作为本发明的另一较佳实施方式，如图3和图5所示，拼接件22包括端面板221和与端面板221固定连接的多个肋板222，结合图4所示，肋板222的端部与管节本体21上对应的端面相贴合并可拆卸地连接，端面板221与对应的连接部211可拆卸地连接。

较佳地，拼接件22包括三个肋板222，三个肋板222垂直连接于端面板221。其中的两个肋板222设于端面板221的两端，另一个肋板222设于端面板221的中部。结合图2所示，端面板221为弧形板，该弧形板的弧度适配于管节本体21上侧部的弧形段的弧度，该侧部为位于顶部213和底部214之间的部分。而位于端面板221端部的两个肋板222适配于管节本体21的内外表面，该两个肋板222与对应的内外表面相接而形成完整的环形面。结合图3所示，肋板222从侧面看呈梯形状，其实际为具有弧度的板。

又佳地，拼接件22为钢结构件，端面板221和肋板222均为钢板。在与管节本体21可拆卸地连接时，可以采用螺栓连接，通过管节本体21上留设的手孔来安装螺栓以连接钢板和管节本体21。

进一步地，肋板222的端部设有连接端2221，该连接端2221与管节本体21上对应的端面相贴合并可拆卸地连接。

作为本发明的又一较佳实施方式，管节本体21上对应位于主隧道11内的部分外包有连接钢板212。该连接钢板212用于连接顶管洞口处管节结构20与对应的主隧道11间的连接接头。

较佳地，连接钢板212覆设于管节本体21的外表面的部分、覆设于管节本体21上面对主隧道11的端面以及覆设于管节本体21的内表面的部分。

进一步地，在可拆卸连接拼接件22时，可将拼接件22与相贴的连接钢板212焊接固定，在焊接时，可选择点焊，只需满足拼接件22固定于管节本体21即可。这样后续在拆除拼接件22时，只需将焊接的焊点割开即可。

本发明的管节本体21为混凝土结构，且为一体浇筑形成的结构。在管节本体21上一起形成的位于顶部和底部的连接部211，对拼接件22的安装起到了定位的作用，能够使得拼接件22精确的对位安装。且连接部211设于对应的主隧道11内，不会侵入到主隧道11的车辆限界111，所以该连接部211在联络通道12施工完成后，无需拆除，留在主隧道11内即可。

在联络通道12的管节全部拼接好后，本发明的顶管洞口处管节结构20位于联络通道12的首部和尾部，且顶管洞口处管节结构20上的拼接件22位于对应的主隧道11内，此时可将拼接件22拆除，并在主隧道11和顶管洞口处管节结构20的连接钢板上焊接止水钢板，并施工最终的连接接头，以完成联络通道的施工。

在一较佳实施方式中，顶管洞口处管节结构20的宽度为900mm，该宽度是指顶管洞口处管节结构20外表面的宽度，拼接件22的宽度为240mm；顶管洞口处管节结构20的厚度为250mm，该厚度是顶管洞口处管节结构20的端面的宽度，拼接件22的厚度也为250mm。顶管洞口处管节结构20的外直径为3100mm，拼接件22的长度为2600mm。采用上述尺寸的顶管洞口处管节结构20施工时，该顶管洞口处管节结构20进入到主隧道11内的部分的宽度约为240mm，也即拼接件22位于主隧道11内，从而在联络通道施工完成后，将拼接件22拆除即解决了对主隧道的占位的问题。

较佳地，在顶管洞口处管节结构20的管节本体21上远离拼接件22的端面上设置有多个凹口，该些凹口用于定位安装相邻的管节结构，在相邻的管节结构对应的端面上设有与凹口相适配的凸起，通过将凸起卡入凹口内从而完成两个管片结构的对接。

下面对本发明提供的组合式顶管洞口处管节结构的施工方法进行说明。

本发明的一种组合式顶管洞口处管节结构的施工方法，包括如下步骤：

如图1和图2所示，采用顶管法施工两主隧道11间的联络通道12时，提供上述的顶管洞口处管节结构20，并将顶管洞口处管节结构20拼装于联络通道12的首部和尾部处以作为首部管节和尾部管节；

在联络通道12内的管节拼装完成后，将顶管洞口处管节结构20上可拆卸连接的拼装件22进行拆除；以及

施工顶管洞口处管节结构20与对应的主隧道11间的连接接头，从而完成联络通道12的施工。

联络通道12连接于两个主隧道11之间，用于连通两个主隧道11，联通通道12的首部和尾部的管节与对应的主隧道11的管片相接，而顶管的首、末管节均会有部分伸入到主隧道11内，在主隧道11内形成有车辆限界111，该车辆限界111为主隧道11内的地铁通行所需的范围，然而首、末管节上伸入到主隧道11内的部分会侵入到车辆限界111内，从而对车辆通行造成影响。本发明采用顶管洞口处管节结构20用于解决联络通道12中的首、末管节侵入车辆限界111的问题。

本发明施工方法中的顶管洞口处管节结构20与上述的组合式顶管洞口处管节结构20的结构相同，具体请参见上述的结构描述，在此不再赘述。

管节本体21通过顶部213和底部214设置的连接部211，而使得管件本体21的端面的两侧形成了凹陷结构，在连接拼接件22时，将拼接件22设于凹陷结构处，从而将该凹陷结构填满，再将拼接件22与管节本体21可拆卸地连接。这样组装好的顶管洞口处管节结构20的结构形状与通用的管节结构形状相同，从而保证了断面的平整，能够充分与顶管机的顶块接触，确保施工的顺利进行。而在联络通道12施工完成后，将拼接件22拆除，从而避免了拼接件侵入车辆限界而阻碍车辆的正常运行的问题。由于管节本体与拼接件采用可拆卸地连接，在拆除拼接件时能够保证管节本体的完好，减少了安全风险的产生。

本发明将顶管洞口处管节上入侵到主隧道11的车辆限界111内的部分设计为可分离的拼接件22，将该拼接件22与管节本体21可拆卸地连接，从而实现了既能保证不侵界也能满足施工顶进要求。

作为本发明的一较佳实施方式，拼装联络通道的首部和尾部处的管节时，将顶管洞口处管节结构20上拼装件22和管节本体21上对应的端面的连接处设于联络通道12与对应的主隧道12的连接处。这样使得在拆除拼接件22后，管节本体21上对应拼接件22的端面对应位于主隧道11的管片的切面内，也即管节本体21的外表面有部分与主隧道11的管片相对应。

作为本发明的另一较佳实施方式，如图5所示，拼接件22包括端面板221和与端面板221固定连接的多个肋板222；

在将拼接件22可拆卸地连接于管节本体21时，将肋板222的端部与管节本体21上对应的端面可拆卸地连接，将端面板221与对应的连接部211可拆卸地连接。

较佳地，拼接件22包括三个肋板222，三个肋板222垂直连接于端面板221。其中的两个肋板222设于端面板221的两端，另一个肋板222设于端面板221的中部。结合图2所示，端面板221为弧形板，该弧形板的弧度适配于管节本体21上侧部的弧形段的弧度，该侧部为位于顶部213和底部214之间的部分。而位于端面板221端部的两个肋板222适配于管节本体21的内外表面，该两个肋板222与对应的内外表面相接而形成完整的环形面。结合图3所示，肋板222从侧面看呈梯形状，其实际为具有弧度的板。

又佳地，拼接件22为钢结构件，端面板221和肋板222均为钢板。在与管节本体21可拆卸地连接时，可以采用螺栓连接，通过管节本体21上留设的手孔来安装螺栓以连接钢板和管节本体21。

进一步地，肋板222的端部设有连接端2221，该连接端2221与管节本体21上对应的端面相贴合并可拆卸地连接。

作为本发明的又一较佳实施方式，还包括：

于管节本体21上对应位于主隧道11内的部分外包连接钢板212；

在施工连接接头时，将连接接头与对应的连接钢板212连接固定。

较佳地，连接钢板212覆设于管节本体21的外表面的部分、覆设于管节本体21上面对主隧道11的端面以及覆设于管节本体21的内表面的部分。

进一步地，在可拆卸连接拼接件22时，可将拼接件22与相贴的连接钢板212焊接固定，在焊接时，可选择点焊，只需满足拼接件22固定于管节本体21即可。这样后续在拆除拼接件22时，只需将焊接的焊点割开即可。

本发明的管节本体21为混凝土结构，且为一体浇筑形成的结构。在管节本体21上一起形成的位于顶部和底部的连接部211，对拼接件22的安装起到了定位的作用，能够使得拼接件22精确的对位安装。且连接部211设于对应的主隧道11内，不会侵入到主隧道11的车辆限界111，所以该连接部211在联络通道12施工完成后，无需拆除，留在主隧道11内即可。

在联络通道12的管节全部拼接好后，本发明的顶管洞口处管节结构20位于联络通道12的首部和尾部，且顶管洞口处管节结构20上的拼接件22位于对应的主隧道11内，此时可将拼接件22拆除，并在主隧道11和顶管洞口处管节结构20的连接钢板上焊接止水钢板，并施工最终的连接接头，以完成联络通道的施工。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。