一种地下隧道预制拼装支护结构论文和设计-路清泉

全文摘要

本实用新型涉及城市轨道交通技术领域，公开了一种地下隧道预制拼装支护结构，包括：设置在地下土体的凹腔中的导洞结构，所述导洞结构包括至少两个导洞体，其中，各个所述导洞体均包括第一导洞部和与所述第一导洞部为可拆卸式连接的第二导洞部。该地下隧道预制拼装支护结构具有可拆卸、可重复利用、节省材料以及绿色环保的优点。

主设计要求

1.一种地下隧道预制拼装支护结构，其特征在于，包括：设置在地下土体的凹腔中的导洞结构，所述导洞结构包括至少两个导洞体，其中，各个所述导洞体均包括第一导洞部和与所述第一导洞部为可拆卸式连接的第二导洞部。

设计方案

1.一种地下隧道预制拼装支护结构，其特征在于，包括：

设置在地下土体的凹腔中的导洞结构，所述导洞结构包括至少两个导洞体，其中，各个所述导洞体均包括第一导洞部和与所述第一导洞部为可拆卸式连接的第二导洞部。

2.根据权利要求1所述的地下隧道预制拼装支护结构，其特征在于，所述导洞结构为多个并沿地下隧道的宽度方向呈间隔式设置。

3.根据权利要求1所述的地下隧道预制拼装支护结构，其特征在于，所述导洞体为多个并沿地下隧道的长度方向呈间隔式设置，所述地下隧道预制拼装支护结构还包括加强件，在相邻的所述导洞体之间设置有至少一个所述加强件。

4.根据权利要求3所述的地下隧道预制拼装支护结构，其特征在于，所述加强件包括加强杆、加强筋、加强板、加强肋中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的地下隧道预制拼装支护结构，其特征在于，所述第一导洞部与所述第二导洞部呈相对式设置。

6.根据权利要求5所述的地下隧道预制拼装支护结构，其特征在于，所述地下隧道预制拼装支护结构还包括端头连接板，所述端头连接板设置在所述第一导洞部与所述第二导洞部相对接的部位。

7.根据权利要求6所述的地下隧道预制拼装支护结构，其特征在于，所述地下隧道预制拼装支护结构还包括紧固件和锁紧件，其中，所述紧固件依次穿过所述第一导洞部的端部、所述端头连接板以及所述第二导洞部的端部，所述锁紧件旋紧套设在所述紧固件的穿出端的外围。

8.根据权利要求1所述的地下隧道预制拼装支护结构，其特征在于，所述第一导洞部和所述第二导洞部均为型钢。

9.根据权利要求8所述的地下隧道预制拼装支护结构，其特征在于，所述第一导洞部和所述第二导洞部均包括竖直型钢和与所述竖直型钢呈垂直式设置的水平型钢，其中，所述竖直型钢与所述水平型钢通过方钢固定连接。

10.根据权利要求9所述的地下隧道预制拼装支护结构，其特征在于，所述竖直型钢的底部通过端板与所述方钢的顶壁固定连接，所述水平型钢的端部焊接在所述方钢的内侧壁上。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及城市轨道交通技术领域，特别是涉及一种地下隧道预制拼装支护结构。

背景技术

城市轨道交通系统作为城市公共交通的骨干，具有运量大、准点率高、节能、节地以及安全等的特点，为现实绿色出行做出来巨大的贡献，符合可持续发展的原则，特别适应于我国大中城市。我国城市轨道交通建设在近几年一直保持着高增长的状态。城市轨道交通的建设加快了我国现代化建设的进程，有效地缓解了居民出行难等的问题。我国内地城轨交通已进入快速发展时期，随着我国综合国力的增强，人们对绿色建造的需求也越来越高，这为我国的轨道交通建设提出了新的问题和挑战。轨道交通通常的建设方法有明挖法、盖挖法及暗挖法。相比地上结构，其直接与水、土发生关系，由于土的各向异性、水土作用的不确定性，使地下工程建设具有风险大、投资高的特点。同时，由于地下工程位于地下作业，其具有施工转换多、废弃工程量大以及施作作业环境差的特点。

地下工程无论采用明挖法、盖挖法还是暗挖法，均需要先期施作支护结构，其目的是为了实现对土压力及水压力的支挡。明挖法及盖挖法常用的支护结构有钻孔灌注桩、地下连续墙、咬合桩、工法桩等。暗挖法常用的支护结构有钢筋混凝土格栅及型钢格栅。钢筋混凝土格栅及型钢格栅的区别在于协同混凝土受力的结构是采用的钢筋骨架还是型钢结构。其施工步序及方式基本相同，均为先分段架立钢格栅(型钢)拱架、设置纵向拉结筋、喷射混凝土。其施工均在暗挖封闭的空间内进行，由于焊接及喷射混凝土作业环节的存在，洞内通常作业环境较差，存在大量的粉尘。

目前，在支护结构的使用中，除明挖结构中的个别(工法桩)支护结构可以实现再利用外，明挖大部分支护结构、盖挖及暗挖所有支护结构均为一次性投入，不具备再回收利用的可能性。支护结构仅为受力临时构件，在后期结构形成后，其将不再作为受力构件，也不参与地下结构的长期受力。如能实现对支护结构的回收再利用，其不仅能节约地下工程的建设成本，还可避免支护结构长期留存于土体中给地下环境带来的污染。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种地下隧道预制拼装支护结构，以解决现有技术中的支护结构无法重复利用，从而浪费经济成本以及污染地下环境的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种地下隧道预制拼装支护结构，包括：设置在地下土体的凹腔中的导洞结构，所述导洞结构包括至少两个导洞体，其中，各个所述导洞体均包括第一导洞部和与所述第一导洞部为可拆卸式连接的第二导洞部。

其中，所述导洞结构为多个并沿地下隧道的宽度方向呈间隔式设置。

其中，所述导洞体为多个并沿地下隧道的长度方向呈间隔式设置，所述地下隧道预制拼装支护结构还包括加强件，在相邻的所述导洞体之间设置有至少一个所述加强件。

其中，所述加强件包括加强杆、加强筋、加强板、加强肋中的至少一种。

其中，所述第一导洞部与所述第二导洞部呈相对式设置。

其中，所述地下隧道预制拼装支护结构还包括端头连接板，所述端头连接板设置在所述第一导洞部与所述第二导洞部相对接的部位。

其中，所述地下隧道预制拼装支护结构还包括紧固件和锁紧件，其中，所述紧固件依次穿过所述第一导洞部的端部、所述端头连接板以及所述第二导洞部的端部，所述锁紧件旋紧套设在所述紧固件的穿出端的外围。

其中，所述第一导洞部和所述第二导洞部均为型钢。

其中，所述第一导洞部和所述第二导洞部均包括竖直型钢和与所述竖直型钢呈垂直式设置的水平型钢，其中，所述竖直型钢与所述水平型钢通过方钢固定连接。

其中，所述竖直型钢的底部通过端板与所述方钢的顶壁固定连接，所述水平型钢的端部焊接在所述方钢的内侧壁上。

(三)有益效果

本实用新型提供的地下隧道预制拼装支护结构，与现有技术相比，具有如下优点：

通过将导洞结构设置在地下土体的凹腔中，从而可以对凹腔的左、右两侧以及凹腔的上方的土体起到一定的支护作用，避免凹腔周围的土体发生塌落的情况。

此外，由于本申请中的第一导洞部和第二导洞部之间是可拆卸式的，因而，不仅方便第一导洞部和第二导洞部的安装，同时，也方便第一导洞部和第二导洞部的拆卸。当地下隧道建成后，可以将每个导洞体中的第一导洞部和第二导洞部进行拆卸，以供下一次的地下隧道支护使用。这样，就实现了支护结构的回收再利用，从而不仅节约了地下工程的建设成本，同时，还可避免因支护结构长期留在土体中，从而给地下环境带来污染的情况，大大地减少了现场的建筑垃圾，减少了污染。

另外，本申请无需在现场进行焊接或喷混作业，这与现有的支护结构相比，大大地节约了经济成本、绿色环保、安全简便、施工速度快。

附图说明

图1为本申请的实施例的地下隧道预制拼装支护结构的使用状态结构示意图；

图2为本申请的实施例的地下隧道预制拼装支护结构中的第一导洞部与第二导洞部的连接结构示意图；

图3为本申请的实施例的地下隧道预制拼装支护结构中的竖直型钢与水平型钢的连接结构示意图；

图4为本申请的实施例的地下隧道预制拼装支护结构中的导洞结构的侧面结构示意图。

图中，100：地下隧道预制拼装支护结构；1：导洞结构；11：导洞体；111：第一导洞部；112：第二导洞部；11a：竖直型钢；11b：水平型钢；2：加强件；3：端头连接板；4：紧固件；5：方钢；51：顶壁；52：内侧壁；6：端板；200：先行导洞；300：钢管结构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至图4所示，图中示意性地显示了该地下隧道预制拼装支护结构100包括导洞结构1、导洞体11、第一导洞部111以及第二导洞部112。

在本申请的实施例中，导洞结构1设置在地下土体的凹腔(图中未示出)中，该导洞结构1包括至少两个导洞体11，其中，各个该导洞体11均包括第一导洞部111和与该第一导洞部111为可拆卸式连接的第二导洞部112。具体地，通过将导洞结构1设置在地下土体的凹腔中，从而可以对凹腔的左、右两侧以及凹腔的上方的土体起到一定的支护作用，避免凹腔周围的土体发生塌落的情况。

此外，由于本申请中的第一导洞部111和第二导洞部112之间是可拆卸式的，因而，不仅方便第一导洞部111和第二导洞部112的安装，同时，也方便第一导洞部111和第二导洞部112的拆卸。当地下隧道建成后，可以将每个导洞体11中的第一导洞部111和第二导洞部112进行拆卸，以供下一次的地下隧道支护使用。这样，就实现了支护结构的回收再利用，从而不仅节约了地下工程的建设成本，同时，还可避免因支护结构长期留在土体中，从而给地下环境带来污染的情况，大大地减少了现场的建筑垃圾，减少了污染。

另外，本申请无需在现场进行焊接或喷混作业，这与现有的支护结构相比，大大地节约了经济成本、绿色环保、安全简便、施工速度快。

如图1所示，在本申请的一个比较优选的实施例中，该导洞结构1为多个并沿地下隧道的宽度方向呈间隔式设置。优选地，该导洞结构1可为3个，导洞结构1的设置，可以为形成地下隧道做准备，在施工的过程中，可以起到对周围土体的支护作用，确保施工的正常、安全、有序的进行。

所谓的“宽度方向”是指图中所示的左右方向。

还需要说明的是，三个导洞结构1呈并排式设置。

通过在地下土体中开挖出凹腔，该凹腔的内轮廓尺寸刚好与导洞结构1的外轮廓尺寸相匹配，从而方便将相应的导洞结构1放入到相应的凹腔中，从而实现对凹腔的周围以及上层的土体进行支护，进一步地，可以顺利地实现对地下隧道的施工。

如图4所示，在本申请的另一个优选的实施例中，图中还示意性地显示了该导洞体11为多个并沿地下隧道的长度方向呈间隔式设置，该地下隧道预制拼装支护结构100还包括加强件2，在相邻的该导洞体11之间设置有至少一个该加强件2。需要说明的是，该加强件2的设置，可以使得相邻的导洞体11之间连接的更加牢固，避免彼此间发生晃动的情况。进一步地，便有效地提高了导洞结构1整体的牢固性。

所谓的“长度方向”是指沿垂直纸面向里或向外的方向。

需要说明的是，该加强件2设置的数量，可以根据实际的定位强度的需要来相应地增减，该加强件2可以呈水平式设置、倾斜式设置或者交叉式设置。

此外，该加强件2可以采用焊接的方式实现与位于其左右两侧的导洞体11进行焊接，从而达到提高导洞结构1的整体结构强度的目的。

在一个具体的优选的实施例中，该加强件2包括加强杆、加强筋、加强板、加强肋中的至少一种。容易理解，该实施例仅仅是对加强件2的举例说明，对于其具体的结构和形状并不做限定，即，只要该加强件2可以起到提高导洞结构1的整体结构强度的作用即可。

另外，为进一步地提高加强件2的结构的强度，该加强件2可以采用钢材进行制造。

如图1所示，在本申请的一个比较优选的实施例中，该第一导洞部111与该第二导洞部112呈相对式设置。具体地，该第一导洞部111与第二导洞部112连接后，整体的形状类似为U形。

如图1和图2所示，在本申请的另一个优选的实施例中，该地下隧道预制拼装支护结构100还包括端头连接板3，该端头连接板3设置在该第一导洞部111与该第二导洞部112相对接的部位。

需要说明的是，该端头连接板3的设置，可以起到方便将第一导洞部111和第二导洞部112进行牢固连接的作用，避免该第一导洞部111和第二导洞部112发生连接不牢固的情况。

如图2所示，在本申请的一个比较优选的实施例中，该地下隧道预制拼装支护结构100还包括紧固件4和锁紧件(图中未示出)，其中，该紧固件4依次穿过该第一导洞部111的端部、该端头连接板3以及该第二导洞部112的端部，该锁紧件4旋紧套设在该紧固件4的穿出端的外围。需要说明的是，当紧固件4依次穿过该第一导洞部111的端部、该端头连接板3以及该第二导洞部112的端部后，通过旋紧该锁紧件，便可以实现该第一导洞部111和第二导洞部112的固定连接。

在另一个优选的实施例中，该第一导洞部111和该第二导洞部112均为型钢。需要说明的是，型钢具有较强的结构强度，通过使得该第一导洞部111和第二导洞部112均为型钢，从而可以有效地提高该第一导洞部111和第二导洞部112的结构强度，使其能够承受较大的土体压力，避免其发生塌陷或是弯曲变形的情况。

如图3所示，在本申请的一个比较优选的实施例中，该第一导洞部111和该第二导洞部112均包括竖直型钢11a和与该竖直型钢11a呈垂直式设置的水平型钢11b，其中，该竖直型钢11a与该水平型钢11b通过方钢5固定连接。

在另一个优选的实施例中，该竖直型钢11a的底部通过端板6与该方钢5的顶壁51固定连接，该水平型钢11b的端部焊接在该方钢5的内侧壁52上。具体地，通过使得竖直型钢11a的底部通过端板6与方钢5的顶壁51固定连接，该水平型钢11b的端部焊接在该方钢5的内侧壁52上，即，通过使得竖直型钢11a和水平型钢11b均与方钢5固定连接，也就间接地实现了该竖直型钢11a与水平型钢11b的固定连接。

此外，通过使得该水平型钢11b的端部焊接在方钢5的内侧壁52上，从而大大地减少了现场的作业量、减少了运输成本。

另外，由于该水平型钢11b的端部焊接在该方钢5的内侧壁52上的“焊接操作”是事先完成的，因而，无需在洞内进行焊接作业，从而，大大地减少了洞内的焊接气体，有效地改善了洞内的作业环境。

在一个实施例中，各个该导洞体11的截面形状为U形。

本申请的地下隧道预制拼装支护结构100的形成过程具体为：

在地下先构造先行导洞200，在先行导洞200上架设钢管结构300，该钢管结构300垂直于隧道的纵向，钢管结构300采用非开挖顶进工艺进行施工。

所谓的“钢管结构300”是指由多个呈间隔式设置的钢管构成，各个钢管的直径根据隧道跨度、覆土厚度及施工步序进行选择。

当钢管结构300形成后，沿隧道的横向宽度呈间隔式施工3个导洞体11，为便于工人拼装架设，各导洞体3均采用轻型型钢结构，并分节拼装，分节长度由重量决定，重量以单个工人能搬运为标准。每节间的拼装采用螺栓完成。

如图1和图4所示，各个导洞体11的型钢结构均沿开挖方向的间距同钢管结构300的间距一致对应，并需形成有效的支顶。需要说明的是，钢管结构300焊接在相应的导洞结构1的上方，钢管结构300对凹腔上方的土体起到支护的作用。

先行导洞200、钢管、各个导洞体11形成后，可重复利用的地下隧道预制拼装支护结构100便建设完成了。

综上所述，通过将导洞结构1设置在地下土体的凹腔中，从而可以对凹腔的左、右两侧以及凹腔的上方的土体起到一定的支护作用，避免凹腔周围的土体发生塌落的情况。

另外，本申请无需在现场进行焊接或喷混作业，这与现有的支护结构相比，大大地节约了经济成本、绿色环保、安全简便、施工速度快。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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