[发明专利]一种基于方形顶管的多层管幕结构及其施工方法

权利要求书

1.一种基于方形顶管的多层管幕结构，其特征在于，

包括：多个方形钢管；

多个所述方形钢管两两之间借助于连接组件固定连通形成第一封闭空间；多个所述方形钢管组合后围合为多个第二封闭空间；

所述第一封闭空间作为钢筋混凝土结构浇筑的施工廊道；所述多个第二封闭空间用于车辆通行；

所述第一封闭空间形成后，在所述工字钢围檩和工字钢支撑存在的条件下，在所述第一封闭空间内完成钢筋绑扎、模板安装及自密实混凝土浇筑，其中，所述方形钢管外侧钢管壁即为外模板，内侧根据使用限界要求搭设模板，自密实混凝土管边浇筑边向外移动。

2.根据权利要求1所述的多层管幕结构，其特征在于，

每一所述方形钢管的内壁均焊接有一圈工字钢围檩，所述工字钢围檩的外侧翼板与所述方形钢管内壁相贴；

每一所述工字钢围檩上下间对称焊接两个工字钢支撑；

所述工字钢支撑两端与所述工字钢围檩的内侧翼板相焊接。

3.根据权利要求1所述的多层管幕结构，其特征在于，

所述连接组件包括：外部连接组件和内部连接组件；

所述外部连接组件为止水锁扣；

所述内部连接组件为防水钢板；

所述止水锁扣用以将顶进的多个所述方形钢管外部连接，形成一道封闭止水措施，阻隔钢管外侧的地下水；

所述防水钢板用以将相邻方形钢管管壁切割时从内部将钢管连接固定、封闭成环。

4.根据权利要求3所述的多层管幕结构，其特征在于，

所述方形钢管两两之间借助所述外部连接组件固定围合为环形整体后，切割所述方形钢管相向面的钢板和所述工字钢围檩，相邻所述方形钢管之间的切口处上下分别焊接一块所述防水钢板，形成第一封闭空间。

5.根据权利要求1所述的多层管幕结构，其特征在于，

所述方形钢管的边长为2～2.3m，壁厚为2～2.4cm，纵向每4～6m为一个管节，管节与管节之间焊接连接；

所述第一封闭空间中相邻方形钢管的管间间距为8-12cm。

6.根据权利要求2或4所述的多层管幕结构，其特征在于，

每一所述方形钢管内壁贴合的所述工字钢围檩和工字钢支撑沿所述方形钢管通长方向等距设置；

所述工字钢围檩由四块工字钢梁焊接而成，沿方形钢管纵向1～1.2m间隔布置一环；

所述方形钢管拐角处的工字钢支撑在所述方形钢管两两固定围合过程中需拆除，在所述拐角处的工字钢围檩内侧焊接角钢和斜向工字钢支撑；

所述角钢边长20～30cm，厚1.5～2cm，纵向布置间距与所述工字钢围檩相同。

所述工字钢支撑与所述工字钢围檩的型号相同。

7.根据权利要求3所述的多层管幕结构，其特征在于，

所述防水钢板的宽与所述方形钢管的管间间距相同；

所述防水钢板的板厚为1.5～2cm；

所述止水锁扣包括：T型锁扣和C型锁扣；

所述T型锁扣和所述C型锁扣分别设置在相邻的两个方形钢管的管壁上；

所述T型锁扣包括：两块杆部钢板和一块头部钢板；

两块杆部钢板相互平行设置，且相同方向的一端对称焊接在所述方形钢管壁上，相同方向的另一端对称焊接在所述头部钢板的中心；

所述C型锁扣包括：两块L型钢板；

两个所述L型钢板的长边端均焊接在相邻的方形钢管壁上，短边相向布置；

所述T型锁扣的头部钢板能够锁扣在所述C型锁扣的两块L型钢板之间。

8.根据权利要求7所述的多层管幕结构，其特征在于，

所述方形钢管的管壁上预留注浆孔；

所述注浆孔预留在所述C型锁扣一侧的方形钢管的管壁上，且位于两个L型钢板的中间处。

9.一种基于如权利要求1-8任一项所述的多层管幕结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、方形钢管预制阶段，方形钢管内壁预先焊接一圈工字钢围檩，工字钢围檩外侧翼板与方形钢管的内壁相贴，方形钢管的管壁外侧上下各焊接一处止水锁扣，锁扣处的方形钢管的管壁预留注浆孔；

S2、钢管顶进阶段，沿矩形隧道轮廓顶进方形钢管，相邻方形钢管间距控制在8～12cm左右；

S3、钢管顶进完成后，分段跳作切割方形钢管的管壁，分段长度不大于20m，方形钢管的管壁一次切割长度1～1.2m，切割高度为相邻方形钢管相邻侧的上下围檩处，拐角处方形钢管的工字钢围檩内侧焊接角钢和斜向工字钢支撑，相邻方形钢管的管壁切开后，挖除方形钢管的管间土体，在方形钢管的管壁上下开口位置焊接防水钢板，并在两块防水钢板间架设工字钢支撑，工字钢支撑的两端外边缘顶在方形钢管的管内工字钢围檩上，并与防水钢板及工字钢围檩焊接连接；

S4、待管幕第一封闭空间形成后，在方形钢管的管内绑扎钢筋，水平安装混凝土浇筑管、排气管和注浆管，搭筑模板，浇筑隧道结构，混凝土浇筑管边浇筑边往外移动；

S5、隧道结构浇筑完成，混凝土强度满足要求后，开挖第二封闭空间内土体，并切割方形钢管在使用限界范围内的钢板和工字钢围檩支撑。