[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

说明书

本发明涉及一种基于方形顶管的多层管幕结构，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。本发明提供的多层管幕结构能够有效地减小隧道断面和工作井的尺寸，减小施工占地及对周围环境的影响；方形钢管可以更好地贴合矩形隧道结构轮廓，尤其是多层多孔矩形隧道，并且相邻钢管的管间间距即为管间开口间距，减小了管间无支护土体的范围，大大减小了管壁切割和管间土体开挖的风险。

技术领域

本发明属于隧道管幕技术领域，尤其涉及一种基于方形顶管的多层管幕结构及其施工方法。

背景技术

管幕结构法(也称“新管幕法”)作为一种全新的暗挖工法，空间受限条件下变形控制优势明显，能更好地保护周边既有建构筑物，近年来随着下穿铁路、文物等重要建(构)筑物的地下工程越来越多，其应用也越来越频繁。该工法工艺特征有别于传统管幕工法：它是先顶进大直径的顶管，切割管壁，架设管间支撑，在管内绑扎钢筋，浇筑形成全部或部分永久钢筋混凝土结构，然后在永久钢筋混凝土结构的支护下，进行结构内部土方开挖，最终形成完整的地下结构。

我国目前已建成的管幕结构法隧道，像传统的暗挖法隧道一样，出于结构受力等因素的考虑，断面一般以拱形和椭圆形为主，管幕钢管一般采用圆形钢管，管径一般在2m以上。而对于部分采用管幕结构法的矩形隧道，由于加腋处钢管管径需加大到2.2m或更大，易造成墙板连接处钢管空间浪费，或者需要采用多种尺寸钢管，造成顶进设备、成本的增加。且拱形、椭圆的隧道断面及其工作井利用率往往要比矩形的低5％～10％，增加施工占地的同时，也加大了对周围环境的影响。此外，现有工程案例中，虽然相邻圆管管间净距一般控制在10cm左右，但是管间开口间距一般在50cm以上，对于富水地层下的管幕管间大间距的土体开挖，风险较大，因此，亟需发明一种利用率高、顶管设备通用性高、适用于富水地层的矩形结构管幕结构法，以解决圆形管幕施工占地大、需多种尺寸管材及顶进设备、管间间距大、易发生土体坍塌、地下水控制风险高等问题，进一步减少管幕施工期风险及对周边环境的影响。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有管幕结构法采用圆形钢管，施工占地大、需多种尺寸管材及顶进设备、管间间距大、易发生土体坍塌、地下水控制风险高等问题，本发明提供一种基于方形顶管的多层管幕结构及其施工方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种基于方形顶管的多层管幕结构，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。

优选地，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。

优选地，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钢管管壁切割时从内部将钢管连接固定、封闭成环。