CN111236954B - 基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置及负环管片拆除方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置及负环管片拆除方法，砂箱反力装置包括：第一箱体，具有第一封闭端及与所述第一封闭端相对的第一开口端，所述第一箱体的侧壁设有可闭合的出砂口；第二箱体，具有第二封闭端及与所述第二封闭端相对的第二开口端，所述第二封闭端上设有可闭合的进砂口，所述第二开口端可相对所述第一箱体的长度方向移动地插置于所述第一箱体内；连接螺杆，固定于所述第二封闭端上；砂体，填充于所述第一箱体及所述第二箱体界定形成的内部空腔中。本发明装置打破了常规方法安装反力支撑***、拆除负环管片等环节的困难，优化了施工工艺，显著提高作业效率。

Description

基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置及负环管片拆除方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体来说涉及一种基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置及负环管片拆除方法。

背景技术

目前，地铁等轨道交通已经成为我国现代化城市建设的主要发展方向之一。盾构法施工凭借安全性较高、工作效率较强、对周围环境影响较小、更加环保、施工速度快、质量有保障、经济性更高等诸多优势在地铁区间隧道施工中得到了广泛的应用。随着盾构法施工技术水平的进步，盾构始发条件、方式多种多样不尽相同，大体可分为两种：一种是在车站盾构始发井内始发，另一种则是在矿山法施工的隧道内始发，以上两种始发方式在地铁盾构中是最具有代表性的。其中，矿山法施工隧道内始发方式具体又分为直线始发(始发盾体中线与隧道中线重合始发)和曲线始发(始发盾体中线与隧道中心线不完全重合始发或始发位置处于曲线的圆缓曲线段上)两种形式。如果采用隧道内始发形式，区间往往会相应设置盾构始发工作井及始发横通道，横通道一侧为盾构法区间，另一侧则为矿山法区间。盾构机下井位置位于盾构始发工作井，采用分部吊装下井，待盾构机盾体及刀盘均吊装下井并进行拼装完成后，平移至横通道指定掘进线路上，待其他工作准备就绪即可进行始发工作。盾构施工始发掘进时，盾构机向前推进需通过后面的反力支撑***给盾构机的掘进提供反作用力，反力支撑***起着举足轻重的作用。

在盾构始发施工过程，经常会遇到一些普遍而又不容易解决的问题，如盾构机需要在矿山法施工的标准马蹄形隧道内部有限作业空间直形形式始发或曲线形式始发时，反力支撑***的设置形式、如何进行安装、拆除及负环管片如何顺利拆除等各种各样的问题难点。在盾构始发施工中，其结构的稳定是确保盾构机不发生变形的关键，同时也是隧道中轴线不发生偏移的决定性因素，反力支撑结构起着至关重要的作用。如施工过程中设置不当易造成暗挖隧道混凝土结构破坏，影响其正常使用寿命及盾构的正常安全始发。

在实际盾构始发施工过程中，为了有效解决以上问题难点，常常会采用一些传统的措施方法。如往往会采用在负环管片与暗挖隧道结构之间铺垫钢板的形式，让负环管片直接作用接触在钢板平面上，以便提供反力的支撑面，避免结构遭到盾构推进的集中反力造成暗挖隧道结构的意外破坏，从而确保盾构安全顺利始发，待盾构机掘进至50～60环时，可对其进行切割拆除。但实践证明，以上方法存在诸多不足，一方面由于隧道内部作业空间有限，在设置铺垫钢板时不宜固定，无法确保钢板的安全稳固，具有一定的危险性；另一方面，由于盾构的推进，致使负环管片与铺垫钢板及暗挖隧道结构紧固受力密贴，在进行负环管片拆除的过程中，管片活动空间量有限，造成负环管片拆除困难；其次，如果盾构机在矿山法施工的标准马蹄形隧道内曲线形式始发，负环管片与暗挖隧道结构面之间会产生不均匀空隙及夹角，致使不同点位间隙大小不同，铺垫钢板不能满足施工条件。

发明内容

鉴于上述情况，本发明提供一种基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置及负环管片拆除方法，解决现有的反力装置具有上述缺陷的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置，包括：

第一箱体，所述第一箱体具有供与暗挖隧道混凝土结构密贴抵顶的第一封闭端及与所述第一封闭端相对的第一开口端，所述第一箱体的侧壁设有可闭合的出砂口；

第二箱体，所述第二箱体具有供与所述负环管片密贴抵顶的第二封闭端及与所述第二封闭端相对的第二开口端，所述第二封闭端上设有与所述第二箱体内部连通且可闭合的进砂口，所述第二开口端可相对所述第一箱体的长度方向移动地插置于所述第一箱体内；

供与负环管片的预埋螺栓孔穿置的连接螺杆，所述连接螺杆的端部固定于所述第二封闭端上；

砂体，填充于所述第二箱体及所述第一箱体界定形成的内部空腔中。

本发明实施例中，所述第一封闭端采用端板封闭，所述第一端板的尺寸不小于所述第一箱体的外径。

本发明实施例中，所述第二封闭端采用第二端板封闭，所述第二端板的尺寸不小于所述第二箱体的外径。

本发明实施例中，所述出砂口靠近所述第一封闭端设置。

本发明实施例中，所述连接螺杆上还设有螺栓孔密封圈。

本发明实施例中，所述连接螺杆上还设有螺栓垫圈。

本发明实施例中，所述连接螺杆为与所述预埋螺栓孔的弧度相同的弧形杆。

本发明实施例中，所述出砂口、所述进砂口通过封堵螺栓进行封堵。

本发明实施例中，所述砂体为干燥细砂。

本发明另提供一种负环管片拆除方法，包括以下步骤：

提供所述的基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置；

将所述基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置沿着所述负环管片的断面间隔安装于暗挖隧道混凝土结构与负环管片之间，并进行盾构机掘进；

盾构机掘进结束后，打开所述出砂口，所述砂体从出砂口流出并带动所述第二箱体向所述第一箱体收缩移动，解除所述砂箱反力装置与所述负环管片之间、所述暗挖隧道混凝土结构之间的密贴状态；

将所述连接螺杆从所述负环管片的预埋螺栓孔中抽出并移走所述砂箱反力装置，所述负环管片与所述暗挖隧道混凝土结构之间界定形成供所述负环管片拆除的空余空间；

拆除所述负环管片。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

(1)本发明基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置结构简单、使用操作方便、连接安装及拆除迅速，减轻了劳动强度，打破了常规方法安装反力支撑***安装不牢固、需要切割拆除及使用传统反力支撑***导致负环管片拆除困难的缺陷，优化了施工工艺，显著提高作业效率；且本发明装置能够周转使用、经济实用、减少资源浪费。

(2)本发明基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置设置连接螺杆构件，连接安全可靠，大大增加了装置使用的稳固特性。

(3)本发明装置适用性强，打破了铺垫钢板等方法适用的局限性，可适用多种形式(隧道内有限空间内、曲线形式)的盾构始发。

(4)本发明装置制作简单，施工现场方可就地取材焊接组装而成，降低了施工成本，充分体现了经济性及实用性。

附图说明

图1是本发明基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置的主视示意图。

图2是本发明基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置的使用状态示意图。

图3是本发明连接螺杆的结构示意图。

图4是本发明第二箱体向第一箱体移动前的示意图。

图5是本发明第二箱体向第一箱体移动后的示意图。

图6是本发明暗挖隧道混凝土结构的断面示意图。

图7是本发明负环管片的断面示意图。

附图标记与部件的对应关系如下：

负环管片1；预埋螺栓孔11；暗挖隧道混凝土结构2；砂箱反力装置3；第一箱体31；出砂口311；第一端板312；第二箱体32；进砂口321；第二端板322；连接螺杆33；紧固螺母331；螺栓垫圈332；螺栓孔密封圈333；砂体34；封口螺栓4。

具体实施方式

为利于对本发明的了解，以下结合附图及实施例进行说明。

请参阅图1、图2所示，本发明提供一种基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置，用于负环管片1与暗挖隧道混凝土结构2之间，砂箱反力装置3包括：

第一箱体31，所述第一箱体31具有供与暗挖隧道混凝土结构2密贴抵顶的第一封闭端及与所述第一封闭端相对的第一开口端，所述第一箱体31的侧壁设有可闭合的出砂口311，进一步地，所述出砂口311内设有用于封闭所述出砂口311的封口螺栓4，所述封口螺栓4的外壁成形有外螺纹，所述出砂口311的内壁成形有与所述封口螺栓4螺接的内螺纹；

第二箱体32，所述第二箱体32具有供与所述负环管片1密贴抵顶的第二封闭端及与所述第二封闭端相对的第二开口端，具体地，所述第二封闭端采用第二端板322进行封闭，所述第二封闭端上设有与所述第二箱体32内部连通的进砂口321，所述进砂口321为可闭合的进砂口，进一步地，所述进砂口321内设有封口螺栓4，所述进砂口321的内壁成形有与所述封口螺栓4螺接的内螺纹，所述第二开口端可相对所述第一箱体的长度方向移动地插置于所述第一箱体31内；

供与所述负环管片1的预埋螺栓孔11穿置的连接螺杆33，所述连接螺杆33的端部固定于所述第二封闭端上；

砂体34，如图4、图5所示，填充于所述第二箱体32及所述第一箱体31界定形成的内部空腔中。具体地，所述砂体34通过所述进砂口321进入所述第二箱体32内并通过所述第二开口端进入所述第一箱体31内，所述砂体34从所述出砂口311流出时具有驱动所述第二箱体32向所述第一箱体31移动的趋势。

本发明实施例中，所述第一箱体31的第一端采用第一端板312封闭，所述第一端板312的尺寸不小于所述第一箱体31的外径；所述第一端板312与所述暗挖隧道混凝土结构2抵顶，能够增大所述砂箱反力装置3与所述暗挖隧道混凝土结构2的接触面，避免所述暗挖隧道混凝土结构2受到推顶力容易遭到破坏。所述第二封闭端采用第二端板322进行封闭，所述第二端板322的尺寸不小于所述第二箱体32的外径；所述第二端板322的设置能够增大所述砂箱反力装置3与所述负环管片1的接触面，避免负环管片受挤压结构破坏，本发明实施例中，所述第一端板312、所述第二端板均采用2cm厚的钢板。

本发明实施例中，所述第一箱体31、所述第二箱体32均为圆柱形箱体，所述第一箱体31、所述第二箱体32通过采用钢管截取合适的长度制作形成，所述第一箱体31、所述第二箱体32必须有足够的强度和刚度，满足盾构掘进推力挤压的安全；优选地，所述第二箱体32的外径小于所述第一箱体31的内径，使得所述第二箱体32能够***到所述第一箱体31内，并能够在所述第一箱体31内移动；进一步地，所述第一箱体31的直径与所述第二箱体32的直径相匹配，所述第一箱体31与所述第二箱体32在进行组装插接时应当保证内部环境密闭，避免灌入干燥细砂后，砂体从第一箱体31的第一开口端流出。所述第一箱体31、第二箱体32的直径大小可根据所述负环管片1的壁厚设置。

本发明实施例中，为了提高第一箱体31、第二箱体32内砂体的流出量，所述出砂口311靠近所述第一封闭端设置，使得第二箱体32受到推顶力时挤压所述第一箱体31，所述第一箱体31内的砂体能够更大限度地从所述出砂口311流出。

本发明实施例中，如图3所示，所述连接螺杆33上设有紧固螺母331用于紧固所述连接螺杆33；所述连接螺杆33上还设有螺栓垫圈332；所述连接螺杆33上还设有螺栓孔密封圈333。

本发明实施例中，所述连接螺杆33为与所述预埋螺栓孔11的弧度相同的弧形杆；所述连接螺杆33的材料采用与管片拼装相同的连接螺杆，所述连接螺杆33与第二箱体32通过焊接固定。

本发明实施例中，所述暗挖隧道混凝土结构2的截面如图6所示为马蹄形。

如图7所示为本发明负环管片1的截面示意图；所述砂箱反力装置3对应所述预埋螺栓孔11设置，也可根据需要减少砂箱反力装置3的数量；优选地，所述砂箱反力装置3对称布置于所述负环管片1与所述暗挖隧道混凝土结构2之间。

以上具体说明了本发明基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置的结构，以下说明其使用方法，包括以下步骤：

提供所述的基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置3；

将所述基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置3沿着所述负环管片1的断面间隔安装于暗挖隧道混凝土结构2与负环管片1之间，并进行盾构机掘进；

具体地，根据负环管片基准环与暗挖隧道混凝土结构2之间的距离，确定第二箱体32***第一箱体31的具体长度，并通过进砂口321向所述第二箱体32、第一箱体31内装入适当体积的砂体34，所述砂体34优选为干燥细砂，以使得砂体34的流动性好，砂体34填充结束后拧紧进砂口321对应的封口螺栓4，保证第二箱体32内部封闭，避免灌入的干燥细砂流出；

在第一环负环管片拼装完成后，将所述第二箱体32上固定的连接螺杆33穿入负环管片1的预埋螺栓孔11内，连接螺杆33远离所述第二箱体32的端部从所述预埋螺栓孔11穿出并与紧固螺母331紧固；优选地，在螺入所述紧固螺母331前，还包括在所述连接螺杆33的端部穿入螺栓孔密封圈333、螺栓垫圈332以保证预埋螺栓孔11的密封性及避免所述紧固螺母331与负环管片1之间应力集中，损坏负环管片1的结构；

砂箱反力装置3安装连接完成后，用推进油缸把第一环负环管片1推出盾尾，推进时，注意控制推进油缸行程，尽量使其推进油缸的行程保持一致，施加一定的推力把第一环负环管片1及砂箱反力装置3压紧在暗挖隧道混凝土结构2表面上，确保其间相互紧贴，以提供盾构机向前掘进的反力，确保盾构机能顺利往前推进，即可进行下一环管片的安装；

盾构机掘进结束后，打开所述出砂口311，所述砂体34从出砂口311流出并带动所述第二箱体32向所述第一箱体31收缩移动，所述第一箱体与所述负环管片之间形成供所述负环管片拆除的空余空间；

具体地，在实际施工过程中，待盾构机掘进至50～60环时，负环管片1即可进行拆除，拆除时，首先在打开封堵出砂口311的封口螺栓4，使第一箱体31内的干燥细砂流出，第一箱体31内干燥细砂体积减少，从而第二箱体32即可收缩移动，所述砂箱反力装置与所述负环管片1之间、所述暗挖隧道混凝土结构2之间的密贴状态解除；

拧下所述连接螺杆33上的紧固螺母331、螺栓垫圈332和螺栓孔密封圈333，将所述连接螺杆33从所述负环管片1的预埋螺栓孔11中抽出并移走所述砂箱反力装置3，所述负环管片1与所述暗挖隧道混凝土结构2之间界定形成供所述负环管片1拆除的空余空间；；拆除砂箱反力装置3时操作应谨慎，防止构件滑落、伤人；

拆除负环管片1。

本发明通过砂体34流出，使得第二箱体32向第一箱体31移动，砂箱反力装置解除了与负环管片1及暗挖隧道混凝土结构2之间的密贴关系，既能够方便进行砂箱反力装置3的拆除，砂箱反力装置3拆除之后又为负环管片1的拆除提供较大的空余空间，满足了负环管片1拆除的作业条件，即可进行负环管片1的顺利拆除，有效提高了负环管片1拆除工作的作业效率。

以上结合附图及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。

Claims (1)

1.一种负环管片拆除方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置；所述基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置包括：第一箱体，所述第一箱体具有供与暗挖隧道混凝土结构密贴抵顶的第一封闭端及与所述第一封闭端相对的第一开口端，所述第一箱体的侧壁设有可闭合的出砂口；第二箱体，所述第二箱体具有供与负环管片密贴抵顶的第二封闭端及与所述第二封闭端相对的第二开口端，所述第二封闭端上设有与所述第二箱体内部连通且可闭合的进砂口，所述第二开口端可相对所述第一箱体的长度方向移动地插置于所述第一箱体内；供与负环管片的预埋螺栓孔穿置的连接螺杆，所述连接螺杆的端部固定于所述第二封闭端上；砂体，填充于所述第二箱体及所述第一箱体界定形成的内部空腔中；

将所述基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置沿着所述负环管片的断面间隔安装于暗挖隧道混凝土结构与负环管片之间，并进行盾构机掘进；

盾构机掘进结束后，打开所述出砂口，所述砂体从出砂口流出并带动所述第二箱体向所述第一箱体收缩移动，解除所述砂箱反力装置与所述负环管片之间、所述暗挖隧道混凝土结构之间的密贴状态；

将所述连接螺杆从所述负环管片的预埋螺栓孔中抽出并移走所述砂箱反力装置，所述负环管片与所述暗挖隧道混凝土结构之间界定形成供所述负环管片拆除的空余空间；

拆除所述负环管片。

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