[发明专利]一种基于预应力钢绞线和环形锁扣连接的管幕支护结构

说明书

本发明涉及一种基于预应力钢绞线和环形锁扣连接的管幕支护结构，其支撑部包括设置于两侧的侧向支撑部及连接侧向支撑部上端的横向支撑部，四个顶角处分别设置圆形钢管；支撑部由若干个矩形钢管和矩形腔连接而成，矩形钢管的两侧分别设有一对环形锁扣，相邻钢管通过环形锁扣密封连接形成矩形腔；预应力钢绞线贯穿支撑部，钢绞线的两端通过固定装置固定于圆形钢管内；在支撑部和圆形钢管内填充混凝土。本发明提供的管幕支护结构，承载力高、刚度大，且管间连接简便易操作，无需在钢管间浇筑混凝土，能够有效的缩短施作工期，节约经济成本，可用于对传统管幕结构相邻钢管的连接处受力薄弱或现有管幕结构的连接复杂所存在的不足提供解决方案。

技术领域

本发明涉及一种基于预应力钢绞线和环形锁扣连接的管幕支护结构，属于隧道及地下工程建设技术领域。

背景技术

管幕工法最早在日本被用于修建穿越铁路的通道工程，国内首次使用管幕工法是在中国香港某城市地下通道的修建中。管幕工法经过国内学多年的研究和在工程中的成功实施，其已发展成熟。传统的管幕工法经过诸多学者的研究创新衍生出了多种新型管幕工法，如NIT工法（New Italian Tunneling Method）、TRCM工法（Tubular Roof ConstructionMethod）、NTR工法（New Tublar Roof Method）、STS工法（Steel Tube Slab Method）等。上述管幕工法都取得了一定的工程应用价值，但也存在一些问题，如NIT工法、TRCM工法和NTR工法需要在钢管内进行钢筋绑扎作业条件差，且钢管切口、焊缝较多，对防水质量有一定影响。STS工法的加固工作非常繁琐且对质量的把控有一定难度。

发明内容

本发明针对现有管幕工法连接方式和现场施工技术上存在的不足，提供了一种操作简单、施工效率高的管幕支护结构。

实现本发明目的的技术方案是提供一种基于预应力钢绞线和环形锁扣连接的管幕支护结构，它包括支撑部、圆形钢管和钢绞线，所述支撑部为垂直向设置于两侧的侧向支撑部及连接侧向支撑部之间水平向设置的横向支撑部，在侧向支撑部的顶部和底部分别设置圆形钢管，侧向支撑部顶部设置的圆形钢管分别与横向支撑部的两端连接；横向支撑部、侧向支撑部分别由若干个矩形钢管和矩形腔连接而成，矩形钢管的两侧分别设有一对环形锁扣，相邻钢管通过环形锁扣密封连接形成矩形腔；矩形钢管的两侧管壁上，沿轴向分段设有若干对预制的通孔，预应力钢绞线经通孔分别贯穿侧向支撑部和横向支撑部，钢绞线的两端通过固定装置固定于圆形钢管内；在支撑部和圆形钢管内填充混凝土。

本发明技术方案中，矩形腔的宽度与矩形钢管的宽度相同；沿矩形钢管轴向钢绞线的设置间距为0.5～1 m；填充的混凝土为超流态自密实混凝土。

与现有的管幕工法技术方案相比，本发明的有益效果：

1.通过对钢绞线施加预应力来增加整体管幕结构的承载力和刚度，相较于传统的锁扣、钢板连接方式，极大的减少了钢管内部的切口、焊缝数量。

2.嵌入钢绞线的孔洞可以预制完成，有效的避免了在管内狭小的空间进行作业，提高了施工效率。

3.相较于圆形钢管，中部采用矩形钢管可有效的增大钢管间的接触面积，不再需要进行管间注浆，简化了施工工序。

4.在开挖管幕下方的土体时，不需要架设大量的临时支撑，缩短了施工工期，节约了工程成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种基于预应力钢绞线和环形锁扣连接的管幕支护结构的示意图；

图2是本发明实施例用于矩形钢管之间环形锁扣搭接的示意图；

图3是本发明实施例提供的矩形钢管与环形锁扣的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的圆形钢顶管内部固定钢绞线的固定装置结构示意图。

图中：1.圆形钢管；2.矩形钢管；3. 环形锁扣；4.钢绞线；6.固定装置；6.混凝土；7.矩形腔。