一种预制箱涵及其布设方法与流程

本发明涉及大型隧道施工技术领域，更具体地，涉及一种预制箱涵及其布设方法。

背景技术：

为加快大型盾构隧道内部结构的施工进度，并为前方盾构掘进面提供便捷的材料运输通道，大型盾构隧道的内部结构多选用预制箱涵结构，预制箱涵结构的顶面至管片底部的相对高度为固定值。

目前，在安装预制箱涵结构的施工过程中，大部分改进都是集中在提高预制箱涵结构的安装效率和稳固程度的方法和设备上，而忽略了对预制箱涵结构高度调节的方法改进。如申请号为201621013376.7的中国实用新型专利公开了一种盾构机跟随式栈桥装置，具体包括预制箱涵和栈桥车，预制箱涵的左右两侧对称设有栈桥车，栈桥车包括顶撑、竖直支撑和斜撑组成的框架结构；竖直支撑上设有滚轮，用于支撑在预制箱涵的侧面，斜撑上设有滚轮，用于支撑在隧道的管壁上，顶撑上铺装有盖板，盖板的顶面和预制箱涵的顶面在同一水平面；预制箱涵为轴向分体式结构，每侧栈桥车有若干个，相互连接，并能被前面的盾构机拖挂。

上述方案能简化预制箱涵结构的安装过程，有效提高其安装效率；然而，由于预制箱涵结构是直接坐落在管片衬砌上，盾构掘进的轴线偏差及管片拼装的错台、管片底部的受力变形均会直接传导至预制箱涵顶面，而无法直接对其安装位置的高度进行调节，从而造成箱涵顶面与设计路面/轨面间的距离缩小或增大，进而导致隧道的内径加大，投资增加。综上，为使隧道内路面或轨面的结构层高度满足设计要求，合理地控制隧道内径，设计一种高度可调的预制箱涵的实际应用意义重大。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种预制箱涵及其布设方法，以解决盾构隧道施工过程中预制箱涵的顶面与路面/轨面结构层之间存在由于施工传导的累积误差的技术问题。

本发明采用以下技术方案：

一种预制箱涵，包括：由水平顶板和设置在水平顶板两侧的竖直侧墙组成的预制箱涵箱体，以及两个分别设置在竖直侧墙底部的竖向高度可调的楔形组件，所述楔形组件包括连接件、楔形块和楔块固定件，所述连接件固定设置在所述竖直侧墙的底部，所述楔形块通过楔块固定件与连接件固定连接，所述楔形块设置在盾构隧道管片衬砌内侧上方。

在上述技术方案中，所述预制箱涵还包括设置在楔形块底部的柔性橡胶垫片。

进一步地，在上述技术方案中，所述连接件为两个开口相对设置的槽钢，所述槽钢的上翼缘与竖直侧墙的底部固定连接。

再进一步地，在上述技术方案中，所述楔形块为h形组合型钢楔形件，所述h形组合型钢楔形件的上端卡设在所述两个槽钢之间，所述楔块固定件为两个直角梯形的木楔，所述木楔分别设置在两个槽钢下翼缘与h形组合型钢楔形件下翼缘之间。

再进一步地，在上述技术方案中，所述楔形块为下端设有楔形钢板的h型钢，所述楔形钢板的高度可调，所述h型钢的上端卡设在所述两个槽钢之间，所述楔块固定件为两个分别设置在两个槽钢下翼缘与h型钢下翼缘之间的矩形木楔。

进一步地，在上述技术方案中，所述连接件为h型钢，所述h型钢的上翼缘与竖直侧墙的底部固定连接，所述h型钢的下翼缘上设置有固定孔，所述楔块固定件为设置在固定孔上的紧固螺栓。

再进一步地，在上述技术方案中，所述楔形块为h形组合型钢楔形件，所述h形组合型钢楔形件上端通过紧固螺栓与h型钢下翼缘固定连接。

更进一步地，在上述技术方案中，所述紧固螺栓至少为两个。

另一方面，本发明提供了一种预制箱涵的布设方法，包括：

步骤1、在制作预制箱涵箱体的同时，将楔形组件沿竖直方向设置在预制箱涵箱体的竖直侧墙的底部；

步骤2、根据测量得到的预制箱涵箱体拼装位置的施工累积误差，通过调整楔形块与连接件的纵向相对位置并固定；

步骤3、在楔形块的底部顺次固定柔性橡胶垫片；

步骤4、将预制箱涵拼装至指定位置，结合盾构隧道管片衬砌内部结构的施作，在预制箱涵箱体的底部浇筑微膨胀混凝土以密实充填套筒与预制箱涵箱体间的空隙。

本发明的优点：

(1)本发明所提供的预制箱涵通过在箱体竖直侧墙底部设置竖向高度可调的楔形组件，通过调节楔形组件与预制箱涵的纵向相对位置，达到调整预制箱涵的高度，从而调节预制箱涵箱体顶面与路面/轨面的间距，以消除或减小盾构隧道施工传导的累积误差；

(2)本发明所提供的预制箱涵的楔形组件结构简单，设计合理，实际应用效果良好，能精确控制预制箱涵箱体顶面与路面/轨面的间距，从而优化盾构隧道内径，达到节省投资、降低施工难度的目的。

附图说明

图1所示为现有技术中的预制箱涵和隧道横断面结构示意图；

图2所示为本发明实施例所提供的预制箱涵和隧道横断面结构示意图；

图3所示为本发明实施例所提供的预制箱涵的楔形组件的结构示意图；

图4所示为本发明另一实施例所提供的预制箱涵的楔形组件的结构示意图；

图5所示为本发明再一实施例所提供的预制箱涵的楔形组件的结构示意图；

图中：预制箱涵箱体1，水平顶板11，竖直侧墙12，楔形组件2，连接件21，楔形块22，楔块固定件23，柔性橡胶垫片3。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图2所示，一种预制箱涵，包括预制箱涵箱体1和两个竖向高度可调的楔形组件2，预制箱涵箱体1由水平顶板11和设置在水平顶板11两侧的竖直侧墙12组成，两个楔形组件2分别设置在竖直侧墙12底部和盾构隧道管片衬砌内侧之间。

通过楔形组件2调节竖向高度，以改变预制箱涵箱体1的高度位置，实现预制箱涵箱体1位置的抬升或降低，最终实现调控预制箱涵箱体1的顶面与设计路面/轨面间的距离的目的，减小盾构隧道施工传导的累积误差；进而能够优化隧道内径、降低施工难度。

具体的，楔形组件2包括连接件21、楔形块22和楔块固定件23，连接件21固定设置在竖直侧墙12的底部，楔形块22通过楔块固定件23与连接件21固定连接，楔形块22设置在盾构隧道管片衬砌底部。

此外，为了保证楔形组件2与盾构隧道管片衬砌之间的可靠传力，并使楔形组件2与盾构隧道管片衬砌的内弧面相适应，在楔形块22的底部还设置有柔性橡胶垫片3。

在一个具体的实施例中，连接件21为两个槽钢，上述槽钢的开口相对设置，其上翼缘分别与预埋在竖直侧墙12底部的水平钢板固定焊接；楔形块22为h形组合型钢楔形件，其上翼缘卡设在上述两个槽钢之间，其腹板穿设在两个槽钢下端开口处；楔块固定件23为两个直角梯形的木楔，上述两个木楔分别设置在槽钢下翼缘与h形组合型钢楔形件下翼缘之间。

当确定盾构隧道施工传导的累积误差后，根据该累积误差，确定位于预制箱涵箱体1底部的楔形组件2与箱涵的纵向相对位置，通过楔块固定件23可靠固定。

在另一个具体的实施例中，连接件21的结构与上述实施例相同，楔形块22为下端设有高度可调的楔形钢板的h型钢，其上翼缘卡设在上述两个槽钢之间，其腹板穿设在两个槽钢下端开口处；楔块固定件23为两个矩形的木楔，上述两个木楔分别设置在槽钢下翼缘与h型钢下翼缘之间。

本实施例中的楔形组件2的高度调节方式与前述实施例中的楔形组件2的高度调节方式类似，在此不再赘述。

在又一个具体的实施例中，连接件21为h型钢，h型钢的上翼缘与竖直侧墙12的底部固定连接，h型钢的下翼缘上沿横向设置有多个固定孔；楔形块22为h形组合型钢楔形件，h形组合型钢楔形件上端通过穿设在固定孔上的紧固螺栓与h型钢下翼缘固定连接。

具体的，上述紧固螺栓至少为两个。

当确定盾构隧道施工传导的累积误差后，根据该累积误差，确定位于预制箱涵箱体1底部的楔形组件2的长度，进而确定h形组合型钢楔形件与预制箱涵的纵向相对位置，通过紧固螺栓固定，达到支撑预制箱涵箱体1的作用。

上述预制箱涵的布设方法，包括：

步骤1、在制作预制箱涵箱体1的同时，将楔形组件2沿竖直方向设置在预制箱涵箱体1的竖直侧墙12的底部；

步骤2、根据测量得到的预制箱涵箱体1拼装位置的施工累积误差，通过调整楔形块22与连接件21的纵向相对位置并固定；

步骤3、在楔形块22的底部顺次固定柔性橡胶垫片3；

步骤4、将预制箱涵1拼装至指定位置，结合盾构隧道管片衬砌内部结构的施作，在预制箱涵箱体的底部浇筑微膨胀混凝土以密实充填套筒与预制箱涵箱体间的空隙。

在作业过程中，预制箱涵的具体施工方式为：

a、在制作预制箱涵箱体1时，将连接件21可靠固定于预制箱涵箱体2侧板底部的相应位置；

b、测量盾尾后方预制箱涵箱体1拼装位置的施工累积误差△2；

c、根据测量得到的施工累积误差△2，调整楔形块22与箱涵的纵向相对位置，并将橡胶垫片3固定设置在楔形组件2下端，使预制箱涵箱体1的顶面抬升或降低高度△1；该过程可在预制箱涵下井前完成，以保证调节的精度；

d、将预制箱涵拼装至预定位置；则预制箱涵的施工累积误差由原来的△2减小为△2-△1；

e、结合内部结构的施作在预制箱涵箱体侧墙底部浇筑微膨胀混凝土，将楔形组件2与预制箱涵箱体1间的空隙填充密实。

可以理解的是，楔形组件2的设置数量和楔形组件2各组件的厚度等各尺寸可根据实际预制箱涵箱体的重量、尺寸结合隧道地层条件、施工水平综合确定。

本发明实施例所提供的预制箱涵通过在箱体竖直侧墙底部设置竖向高度可调的楔形组件，通过调节楔形组件与箱体竖直侧墙的横向固定位置，达到调整预制箱涵的高度，从而调节预制箱涵箱体顶面与路面/轨面的间距，以消除或减小盾构隧道施工传导的累积误差；其结构简单，设计合理，实际应用效果良好，能精确控制预制箱涵箱体顶面与路面/轨面的间距，从而优化盾构隧道内径，达到节省投资、降低施工难度的目的。

最后，以上仅为本发明的较佳实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。