一种垂直顶升立管与主隧道管片连接结构与方法与流程

本发明属于隧道工程，尤其涉及一种垂直顶升立管与主隧道管片连接结构与方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、在水利隧道工程中，通常采用盾构法，取排水口施工技术不断发展，垂直顶升法较传统的施工工艺(如筑岛围堰法、浮运沉井法、预制沉放法、海上钻井法等)具有施工进度快、避免对航道造成影响以及大量节省投资的优势，在沿海、沿江地区大型给排水工程中备受青睐。用垂直项升法建造取(排)水口工程是在已建隧道内部，安装移动顶升支架，在隧道顶上的预定部位，分节向上顶出矩形或圆管节组成的立管，穿破土层，而后在水下揭去立管顶盖形成取(排)水口，这种施工方法避免了大量水上作业的困难，而能使取(排)水立管“全天候”施工，顶升过程一般不受地表、风浪、气候的影响，从而降低了工程费用，并缩短了工期。垂直顶升法沿海沿江地区得到广泛应用，已经逐步应用于建造火力发电厂、石油化工、城市取水口、污水处理厂等大型进排水口的施工。用此法建成的进排水管道比传统的要长得多，可伸入海域较远处，以取得较为洁净的水源或污水于远海之中。

3、垂直顶升法在顶升装置将立管管节全部顶升到位之后，为防止立管管节在自重荷载以及顶部水土荷载作用下倒退回落，撤出顶升装置之前需在立管管节与主隧道之间设置可靠连接，通常采用的连接方式为焊接，在立管管节底座设置牛腿拖板，将牛腿拖板与主隧道钢管片焊接连接，立管管节与牛腿拖板焊接，或将立管管节直接与主隧道管片焊接，以形成长期稳定的结构，虽然此种连接方式可靠有效，但在施工和使用的过程中仍存在以下问题：

4、(1)焊接连接方式的焊接质量与焊接工人的熟练操作水平有很大关系，焊接条件不好时，连接质量不可保证，人工误差几率大；且现场需焊接位置位于主隧道管片顶部管片与牛腿拖板的焊接，均为仰焊，焊接操作困难，增加施工难度。一般将立管管节直接与主隧道管片焊接不满足焊接强度要求，需在立管底座设置牛腿拖板，与主隧道钢管片焊接，在焊接过程中，支顶在立管管节下的顶升装置不可拆除，此时给牛腿拖板的安装造成困难，且焊接作业空间狭小，施工困难。

5、(2)立管顶升完成后进行立管与主隧道管片的焊接连接，需要花费大量的时间，焊接工艺复杂，施工进度慢，增加工程成本。焊缝焊接产生的残余应力一直是工程关注的问题，焊接面积过大会造成钢板的翘曲，主隧道管片和立管管节连接处受力复杂，主隧道管片是结构受力的重要构件，焊接对主隧道管片产生的影响可能造成受力性能的减弱。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种垂直顶升立管与主隧道管片连接结构与方法，其充分利用了装配式拼装中螺栓连接的快捷便利性，在立管管节上预留与主隧道管片连接的螺栓孔，待立管管节垂直顶升到设计位置后，插入螺栓，快速连接，该方法同时具有连接强度高和施工进度快的优点。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面提供一种垂直顶升立管与主隧道管片连接结构。

4、一种垂直顶升立管与主隧道管片连接结构，其包括：

5、纵向螺栓连接结构和环向螺栓连接结构；

6、所述纵向螺栓连接结构用于在主隧道纵向上连接立管管节与主隧道管片；

7、所述环向螺栓连接结构用于在主隧道环向上连接立管管节与主隧道管片。

8、作为一种实施方式，所述纵向螺栓连接结构包括纵向螺栓孔以及与其配合的螺栓，所述纵向螺栓孔设置在主隧道纵向方向上的顶升立管管节侧面。

9、作为一种实施方式，所述纵向螺栓孔排列为圆弧形，与主隧道断面弧度相同；所述纵向螺栓孔的位置及个数与主隧道顶部管片环间纵向螺栓位置和个数一致。

10、作为一种实施方式，所述环向螺栓连接结构包括环向螺栓孔以及与其配合的螺栓，所述环向螺栓孔设置在主隧道环向方向上的顶升立管管节侧面。

11、作为一种实施方式，所述环向螺栓孔排列为直线形，所述环向螺栓孔的位置和个数与主隧道顶部管片块间环向螺栓位置和个数一致。

12、作为一种实施方式，所述垂直顶升立管与主隧道管片连接结构还包括止水装置，所述止水装置设置于纵向螺栓连接结构和环向螺栓连接结构中的螺母与螺栓孔之间。

13、作为一种实施方式，所述止水装置包括垫片和防水橡胶垫圈。

14、本发明的第二个方面提供一种垂直顶升立管与主隧道管片连接方法。

15、一种垂直顶升立管与主隧道管片连接方法，其包括：

16、在主隧道纵向上，采用纵向螺栓连接结构连接立管管节与主隧道管片；

17、在主隧道环向上，采用环向螺栓连接结构连接立管管节与主隧道管片。

18、作为一种实施方式，在主隧道纵向方向上的顶升立管管节侧面设置纵向螺栓孔，使得纵向螺栓孔排列为圆弧形，与主隧道断面弧度相同；纵向螺栓孔的位置及个数与主隧道顶部管片环间纵向螺栓位置和个数一致。

19、作为一种实施方式，在主隧道环向方向上的顶升立管管节侧面设置环向螺栓孔，使得环向螺栓孔排列为直线形，环向螺栓孔的位置和个数与主隧道顶部管片块间环向螺栓位置和个数一致。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、(1)本发明充分利用了装配式拼装中螺栓连接的快捷便利性，在立管管节上预留与主隧道管片连接的螺栓孔，待立管管节垂直顶升到设计位置后，插入螺栓，快速连接，该方法同时具有连接强度高和施工进度快的优点。

22、(2)本发明通过优化传统顶升立管与主隧道管片的连接方式，改焊接为螺栓连接，加快结构连接处的施工效率，同时避免了因焊接质量不稳定造成连接强度不足的问题，减少了焊接钢板等辅助材料消耗，也使得优化后的连接强度更大，连接效果更好。

23、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种垂直顶升立管与主隧道管片连接结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的垂直顶升立管与主隧道管片连接结构，其特征在于，所述纵向螺栓连接结构包括纵向螺栓孔以及与其配合的螺栓，所述纵向螺栓孔设置在主隧道纵向方向上的顶升立管管节侧面。

3.如权利要求2所述的垂直顶升立管与主隧道管片连接结构，其特征在于，所述纵向螺栓孔排列为圆弧形，与主隧道断面弧度相同；所述纵向螺栓孔的位置及个数与主隧道顶部管片环间纵向螺栓位置和个数一致。

4.如权利要求1所述的垂直顶升立管与主隧道管片连接结构，其特征在于，所述环向螺栓连接结构包括环向螺栓孔以及与其配合的螺栓，所述环向螺栓孔设置在主隧道环向方向上的顶升立管管节侧面。

5.如权利要求4所述的垂直顶升立管与主隧道管片连接结构，其特征在于，所述环向螺栓孔排列为直线形，所述环向螺栓孔的位置和个数与主隧道顶部管片块间环向螺栓位置和个数一致。

6.如权利要求1所述的垂直顶升立管与主隧道管片连接结构，其特征在于，所述垂直顶升立管与主隧道管片连接结构还包括止水装置，所述止水装置设置于纵向螺栓连接结构和环向螺栓连接结构中的螺母与螺栓孔之间。

7.如权利要求6所述的垂直顶升立管与主隧道管片连接结构，其特征在于，所述止水装置包括垫片和防水橡胶垫圈。

8.一种垂直顶升立管与主隧道管片连接方法，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述的垂直顶升立管与主隧道管片连接方法，其特征在于，在主隧道纵向方向上的顶升立管管节侧面设置纵向螺栓孔，使得纵向螺栓孔排列为圆弧形，与主隧道断面弧度相同；纵向螺栓孔的位置及个数与主隧道顶部管片环间纵向螺栓位置和个数一致。

10.如权利要求8所述的垂直顶升立管与主隧道管片连接方法，其特征在于，在主隧道环向方向上的顶升立管管节侧面设置环向螺栓孔，使得环向螺栓孔排列为直线形，环向螺栓孔的位置和个数与主隧道顶部管片块间环向螺栓位置和个数一致。

技术总结
本发明属于隧道工程技术领域，提供了一种垂直顶升立管与主隧道管片连接结构与方法。其中，垂直顶升立管与主隧道管片连接结构包括纵向螺栓连接结构和环向螺栓连接结构；所述纵向螺栓连接结构用于在主隧道纵向上连接立管管节与主隧道管片；所述环向螺栓连接结构用于在主隧道环向上连接立管管节与主隧道管片。其充分利用了装配式拼装中螺栓连接的快捷便利性，在立管管节上预留与主隧道管片连接的螺栓孔，待立管管节垂直顶升到设计位置后，插入螺栓，快速连接，该方法同时具有连接强度高和施工进度快的优点。

技术研发人员：韩超,胡秋斌,张斌,高一民,周广杰,柳献,岳潇,张磊,李平,赵丹丹,陈奎玉,陈德文,徐俊祥,孙文,孙晓红,王旭峰,张永飞,周芳,张平
受保护的技术使用者：山东电力工程咨询院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13