安装装置、地下通道预制系统及其施工方法与流程

本发明涉及地下通道施工技术领域，特别是涉及一种安装装置、地下通道预制系统及其施工方法。

背景技术：

随着城市化进程的不断推进，大中型城市交通的日益拥堵现象也越来越严重，地下通道建设必将在城市未来建设中占据重要地位。城市地下道路隧道工程正逐步向预制装配式建造发展，较为成熟的施工方法是盾构法，但在城市核心区域，周边建设成熟，环境限制条件繁多，导致盾构法隧道无法顺利开展，仍需采用传统的明挖法施工。

虽然分段预制现场拼装施工工艺在地下通道施工中逐渐开始应用，但对于多箱室大断面的地下通道结构来说，分段预制构件的重量仍然很大，其现场吊装难度较大，尤其是在中心城区施工场地狭小、工期紧张、环境保护要求苛刻的地下通道工程建设中，分段预制现场拼装施工工艺无法适用。因此，如何在利用传统明挖法隧道设置灵活、施工工艺成熟等优势同时，也实现节能减排、提高施工效率的工业化制造目标，是非常有必要的研究。

技术实现要素：

基于此，有必要针对如何解决复杂环境下明挖法隧道预制拼装工艺的问题，提供一种安装装置、地下通道预制系统及其施工方法。

一种安装装置，用于地下通道的箱涵，包括：

滑道，所述滑道的数量为多个，多个所述滑道平行设置于地下通道的基坑上；

第一顶推结构，所述第一顶推结构与所述滑道一一对应，所述第一顶推结构用于与箱涵的管节抵接，以致箱涵的管节沿着所述滑道移动至预定位置；

后背结构，所述后背结构设置于所述基坑的内壁，所述后背结构与所述第一顶推结构抵接，且所述后背结构与所述第一顶推结构的顶进轴线相垂直；以及

第二顶推结构，所述第二顶推结构的顶进轴线垂直于所述第一顶推结构的顶进轴，所述第二顶推结构的两端分别于基坑的内壁和箱涵的管节的侧壁抵接，以致所述第二顶推结构对箱涵管节的位置进行纠偏。

上述用于地下通道的箱涵的安装装置，包括滑道、第一顶推结构、后背结构以及第二顶推结构，滑道的数量为多个，多个滑道平行设置于地下通道的基坑上，第一顶推结构与滑道一一对应，第一顶推结构用于与箱涵的管节抵接，以致箱涵的管节沿着滑道移动至预定位置，后背结构设置于基坑的内壁，后背结构与第一顶推结构抵接，且后背结构与第一顶推结构的顶进轴线相垂直，后背结构为第一顶推结构提供反向力，推动管节沿着管道运动，从而对于复杂环境下的明挖法隧道，通过第一顶推结构将箱涵的管节依次推到预定位置，形成箱涵，施工效率高，大大简化了现场工序，此外，第二顶推结构的顶进轴线垂直于第一顶推结构的顶进轴，第二顶推结构的两端分别于基坑的内壁和箱涵的管节的侧壁抵接，以致第二顶推结构对箱涵管节的位置进行纠偏，通过第二顶推结构的纠偏，保证管节的位置的准确性，提高箱涵安装精度。

在其中一个实施例中，所述滑道包括依次层叠的钢板层、聚四氟乙烯层以及钢板层。

在其中一个实施例中，还包括限位件，所述限位件设在所述滑道的两侧。

一种地下通道预制系统，包括基坑、箱涵以及上述安装装置；所述滑道设在所述基坑的底部，所述箱涵设在所述基坑内并位于所述滑道的顶部，所述箱涵包括多个依次连接的管节，所述第一顶推结构与所述管节抵接，以致所述管节沿着所述滑道移动至预定位置。

上述地下通道预制系统，适用于复杂环境，如中心城区等，施工效率高，大大简化了现场工序，且安装精度高。

在其中一个实施例中，所述管节包括第一部和第二部，所述第一部和所述第二部对称分布，所述第一部和所述第二部可拆卸连接，所述第一部和所述第二部之间形成空腔。

在其中一个实施例中，还包括沿基坑内壁设置的围护结构和防水结构，且所述防水结构设在所述围护结构外侧。

在其中一个实施例中，所述限位件的内侧与所述管节的外边线之间的距离为所述围护结构的内边线与所述管节的外边线之间的距离和所述第二顶推结构的长度之和。

在其中一个实施例中，所述管节的底部具有预留孔洞。

一种上述地下通道预制系统的施工方法，包括如下步骤：

根据施工图纸，在基坑上布置多个滑道，多个所述滑道平行设置；

在所述基坑的内壁布置后背结构；

将当前管节吊至所述基坑内；

安装第一顶推结构，所述第一顶推结构的两端分别与所述后背结构和所述当前管节抵接，启动所述第一顶推结构，所述第一顶推结构带动所述当前管节沿着所述滑道移动至第一预定位置；

在所述基坑的内壁和所述当前管节之间安装第二顶推结构，所述第二顶推结构对所述当前管节进行纠偏；直至所有所述管节安装至预定位置。

上述地下通道预制系统的施工方法，施工方便，适用于各种复杂环境。

在其中一个实施例中，在所述安装第一顶推结构的步骤之后，在所述基坑的内壁和所述当前管节之间安装第二顶推结构的步骤之前，还包括步骤：安装所述第一顶推结构，将多个所述当前管节推至所述第一预定位置，形成箱涵模块；推动所述箱涵模块沿着所述滑道至第二预定位置；在所述基坑的内壁和所述箱涵模块之间安装第二顶推结构，所述第二顶推结构对所述箱涵模块进行纠偏。

在其中一个实施例中，在所述基坑的内壁和所述当前管节之间安装第二顶推结构的步骤之后，还包括步骤：所述管节的底部具有预留孔洞；

通过所述预留孔洞向所述管节的底部和所述滑道之间灌注浆料进行填充。

在其中一个实施例中，在所述根据施工图纸，在基坑上布置多个滑道，多个所述滑道平行设置的步骤之前，还包括步骤：施工围护结构和防水结构，进行基坑开挖；在所述基坑上依次施工坑底、垫层和钢筋混凝土层。

附图说明

图1为一实施例的地下通道预制系统的结构示意图；

图2为图1中所示的a-a剖面图；

图3为图2中所示c的局部放大图；

图4为图1中所示的b-b剖面图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

结合图1-图4所示，一实施例的安装装置100包括滑道110、第一顶推结构120、后背结构130以及第二顶推结构140。该安装装置100用于地下通道的箱涵，尤其是适用于明挖法开挖的预制地道工程，通过该安装装置100用于将预制的箱涵顶推到指定位置。其中，箱涵包括多个管节200，即，多个管节200依次连接组装城箱涵。管节200可以根据施工尺寸预制好。通过安装装置100，进行预制管节现场拼装作业。

具体地，滑道110的数量为多个，多个滑道110平行设置于地下通道的基坑上。其中，相邻的滑道110之间的距离根据施工现场进行确定。进一步地，滑道110的底板的设计忽略竖曲线，使得滑道110的底板近似直线，以保证平移过程中箱涵的管节200的底面与滑道110充分接触。

在其中一个实施例中，滑道110包括两个钢板层111和聚四氟乙烯层112，其中一个钢板层111、聚四氟乙烯层112以及另一个钢板层111依次层叠。也就是说，两个钢板层111分别为滑道110的顶部和底部，为滑道110提供了强度，聚四氟乙烯层112设在两个钢板层111之间，为滑道110提供了缓冲。需要说明的是，滑道110的每层之间可以直接铺设。此外，滑道110与基坑设有后背结构130的内壁之间的距离为管节200在其中心轴线方向上的宽度，从而使得在后续管节200安装至预定位置，拆除后背结构130后，将管节200吊装至该预留位置即可。需要说明的是，在滑道110进行布置之前，在滑道110对应位置用砂浆施工直线找平层，其宽度可以为40cm，再在找平层上铺设钢板层、聚四氟乙烯层以及钢板层。在本实施例中，钢板层的宽度为30cm，厚度为10mm。

进一步地，在一实施例中，如图2所示，该安装装置100还包括限位件150，限位件150设在滑道110的两侧，从而对管节200的平移起到限位作用。具体地，限位件150可以为限位边墙，墙式凸起在平移施工过程中发挥限位作用。第一顶推结构120与滑道110一一对应，也就是说，第一顶推结构120的数量与滑道110的数量相同，且第一顶推结构120的顶进轴线与滑道110的延伸方向位于同一直线上。第一顶推结构120用于与箱涵的管节200，以致箱涵的管节200沿着滑道110移动至预定位置。在一实施例中，第一顶推结构均匀布置在管节的横断面上。

其中，第一顶推结构120根据管节200的截面面积和平移距离来进行选型、布置。在本实施例中，以某工程为例，管节的实体截面面积41.64m²，平移单元20m，则平移单元重量为41.64×20×2.5＝2307t。启动摩擦系数0.12，则需要的顶推力为277t。布置100t第一顶推结构5台，可提供的最大顶推力为500t，储备系数1.8，满足需求。从而第一顶推结构可以选用额定最大顶推力100t、最大行程700mm的液压千斤顶，千斤顶长度a为1000mm，直径230mm。

进一步地，在本实施例中，该安装装置还包括plc液压同步控制系统。具体地，将5台第一顶推结构按照相邻的三台和二台分为两组，同组第一顶推结构液压联通，配备一台独立的供油管路。然后采用plc液压同步控制系统，对第一顶推结构的顶推力和位移同步进行控制。

此外，为了给第一顶推结构120提供反向力，该安装装置100包括后背结构130，后背结构130设置于基坑的内壁，后背结构130与第一顶推结构110抵接，且后背结构130与第一顶推结构110的顶进轴线相垂直。从而在第一顶推结构110作用于管节200上，后背结构130对第一顶推结构110产生作用力，第一顶推结构110带动管节200沿着滑道110运动。其中，后背结构130的尺寸根据现场施工来确定，进一步地，后背机构130可以由钢板焊接而成，通过预埋套筒连接，再采用进行螺栓固定，保证活动后背结构130拆卸、安装的便捷性。

其中，后背结构130根据第一顶推结构的最大顶推距离，布置后背结构的位置来确定。在本实施例中，后背结构130采用钢结构后背。

进一步地，如图3所示，为了保证管节200精准地平移到预定位置，该安装装置100包括第二顶推结构140，第二顶推结构140的两端分别于基坑的内壁和箱涵的管节200的侧壁抵接，以致第二顶推结构140对箱涵管节的位置进行纠偏。具体地，该第二顶推结构140的顶进轴线与第一顶推结构140的顶进轴线相垂直。需要说明的是，第二顶推结构140可拆卸。进一步地，在一实施例中，可以将多个管节200通过螺栓等方式可拆卸连接在一起，形成箱涵模块，再通过第一顶推结构120将箱涵模块顶推至预设位置，再采用第二顶推结构140对箱涵模块进行纠偏。其中，第一顶推结构120和第二顶推结构140均可以为千斤顶。

具体地，在第一顶推结构120对管节进行顶推平移过程中，进行实时纠偏。在平移过程中，管节顶推到位前20cm进行最后一次纠偏，然后，第一顶推结构120将管节进行最后20cm的顶推平移。从而不仅确保准确就位，还可避免因姿态调整造成超推的情况。

上述用于地下通道的箱涵的安装装置100，包括滑道110、第一顶推结构120、后背结构130以及第二顶推结构140，滑道110的数量为多个，多个滑道110平行设置于地下通道的基坑上，第一顶推结构120与滑道110一一对应，第一顶推结构120用于与箱涵的管节抵接，以致箱涵的管节沿着滑道110移动至预定位置，后背结构130设置于基坑的内壁，后背结构130与第一顶推结构110抵接，且后背结构130与第一顶推结构110的顶进轴线相垂直，后背结构130为第一顶推结构110提供反向力，推动管节沿着管道运动，从而对于复杂环境下的明挖法隧道，通过第一顶推结构120将箱涵的管节依次推到预定位置，形成箱涵，施工效率高，大大简化了现场工序，此外，第二顶推结构140的顶进轴线垂直于第一顶推结构120的顶进轴，第二顶推结构140的两端分别于基坑的内壁和箱涵的管节200的侧壁抵接，以致第二顶推结构140对箱涵管节的位置进行纠偏，通过第二顶推结构140的纠偏，保证管节的位置的准确性，提高箱涵安装精度。

一实施例的地下通道预制系统系统包括基坑、箱涵以及上述安装装置100。滑道110设在基坑的底部，箱涵设在基坑内并位于滑道110的顶部，箱涵包括多个依次连接的管节200，第一顶推结构120与管节抵接200，以致管节200沿着滑道110移动至预定位置。需要说明的是，管节200为预制管节，根据实际施工现场的尺寸，预制好管节。

在其中一个实施例中，管节200包括第一部和第二部，第一部和第二部对称分布，第一部和第二部可拆卸连接，第一部和第二部之间形成空腔。换而言之，管节200包括两个部分，两个部分相对设置后形成管节200，使得管节200具有空腔。采用这种结构，便于吊装。第一部和第二部对准后，通过螺栓等方式将第一部和第二部固定连接。

进一步地，在一实施例中，管节200的底部具有预留孔洞，即管节200的靠近基坑的表面开设有预留孔洞，从而在管节200平移到位后，通过该预留孔洞向管节的底部与滑道的底板之间灌注灌浆料，从而将管节的底部与滑道的底板之间填实，进一步提高管节的安装精度。

在一个实施例中，该地下通道预制系统还包括沿基坑内壁设置的围护结构300和防水结构，防水结构设在围护结构300的外侧。也就是说，确定好施工现场后，在施工地下通道施工围护结构300和防水结构，当施工地道的围护结构达到强度要求后，进行基坑开挖，然后施工基坑垫层、钢筋混凝土基础，接着，布置滑道110与后背结构130。

在其中一个实施例中，请参考图2，限位件150的内侧与管节的外边线之间的距离l2为围护结构的内边线与管节的外边线之间的距离l3和第二顶推结构的长度l4之和。从而提高结构的紧凑性，也提高安装的精确度。

上述地下通道预制系统，适用于复杂环境，如中心城区等，施工效率高，大大简化了现场工序，且安装精度高。不仅解决了在复杂环境下明挖法施工效率低、环境影响严重等问题，而且相比于传统的现场浇筑施工，工厂化预制管节的产品质量有保障，且大大简化了现场作业工序，减少施工噪声、振动、泥浆等环境污染。此外，对预制管节采取找平层、限位边墙、锚固灌浆等措施，确保了明挖地道中箱涵的安装就位精度。

一实施例的地下通道预制系统的施工方法，包括如下步骤：

s10：根据施工图纸，在基坑上布置多个滑道，多个滑道平行设置。

s20：在基坑的内壁布置后背结构。

s30：将当前管节吊至基坑内。

s40：安装第一顶推结构，第一顶推结构的两端分别与后背结构和当前管节抵接，启动第一顶推结构，第一顶推结构带动当前管节沿着滑道移动至第一预定位置。

s50：在基坑的内壁和当前管节之间安装第二顶推结构，第二顶推结构对当前管节进行纠偏；直至所有管节安装至预定位置。

具体地，步骤s10和s20可以调换。重复步骤s30至s50，直至所有管节安装至预定位置。在其中一个实施例中，在步骤s10之前还包括步骤：施工围护结构和防水结构，进行基坑开挖；在所述基坑上依次施工坑底、和钢筋混凝土层。

在其中一个实施例中，在步骤s50之后，还包括步骤s60：管节的底部具有预留孔洞；通过该预留孔洞向管节的底部和滑道之间灌注浆料进行填充。

需要说明的是，各个部件的结构、连接关系等同上述实施例所描述，在此不再赘述。

上述地下通道预制系统的施工方法，施工方便，适用于各种复杂环境。

另一实施例的地下通道预制系统的施工方法，包括如下步骤：

s100：根据施工图纸，在基坑上布置多个滑道，多个滑道平行设置。

s200：在基坑的内壁布置后背结构。

s300：安装第一顶推结构，将多个当前管节推至第一预定位置，形成箱涵模块。

具体地，安装第一顶推结构，将若干个管节，比如5个管节，推至第一预定位置，相邻的管节之间采用螺栓等固定。从而使得若干个管节形成箱涵模块。也就是说，将单个管节吊至拼装平台，由第一顶推结构将管节平移后吊装下一片管节，直至拼装成一组节段后，形成箱涵模块，进行预应力等张拉，形成一个施工段。在这个施工过程中，采用第二顶推结构以基坑壁为反力后背，顶推箱涵模块，实现各管节平移主动纠偏。

s400：推动箱涵模块沿着滑道至第二预定位置。

s500：在基坑的内壁和箱涵模块之间安装第二顶推结构，第二顶推结构对箱涵模块进行纠偏。

重复步骤s300-500，直至将所有的管节安装完。需要说明的是，滑道110与基坑的设有后背结构130的内壁之间的距离为管节200在其中心轴线方向上的宽度，从而使得在其他管节200安装至预定位置，拆除后背结构130后，将管节200吊装至该预留位置即可。需要说明的是，该实施例的其他步骤等同上一实施例地下通道预制系统的施工方法中所描述，在此不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。