一种基于超前支护的重型钢与管幕快速连接的方法与流程

本发明涉及超前支护技术领域，特别是涉及一种基于超前支护的重型支撑与管幕快速连接的方法。

背景技术：

港珠澳大桥珠海连接线是港珠澳大桥的重要组成部分，拱北隧道是港珠澳大桥珠海连接线的控制性工程，港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道口岸暗挖段长255m，下穿拱北口岸和澳门关闸口岸之间的狭长地带，幕工程距结构桩基的距离最近只有0.46m，管幕顶部覆土厚度约4～5m。口岸每天出入境车辆平均7000辆，每天出入境的人流总量约23万人次，要求施工对口岸通关不能产生任何影响。隧道主要穿越地质条件，从上到下为：杂填土、淤泥、淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土，偶见粉、细砂层；地下水3m左右，与海水相连，属于软土富水地质。隧道开挖断面为336.8m2，采用管幕超前支护+水平冻结止水组合，大断面分层分导洞开挖。管幕由36根φ1620mm顶管组成，管间距35.5～35.8mm。管幕为冻结管，降温后形成冻结壁2～2.6m厚的冻结壁，从而形成“管幕超前支护+水平冻结止水”强超前水平支护体系。在以上环境下大断面开挖易发生地表局部塌陷、地表沉降过大、掌子面失稳、坍塌、支护体系变形过大、管间突泥、涌水等风险，为了降低风险提高功效，提出了重型钢支撑与管幕快速连接的施工方法。

技术实现要素：

本发明提供一种基于超前支护的重型支撑与管幕快速连接的方法，操作简单，利于快速完成支撑体系，提高工效。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于超前支护的重型支撑与管幕快速连接的方法，其特征在于，在进行多台阶开挖法时，根据开挖方案分台阶分导洞随开挖随安装，临时支护采用h型钢拼装体系；

首层台阶中管幕与竖向支撑连接；第一步，在需连接的管幕支撑位置两侧焊接吊装牛耳，在吊装牛耳上安装安装电葫芦；第二步，使用电葫芦将四个预制连接板吊装并焊接在对应管幕下方，预制连接板的横截面为“]”形，四个预制连接板中两两对应形成“][”形；第三步，使用电葫芦吊装两个h型钢，并使用小型机械摆正h型钢位置，将每个h型钢的腹板分别插入对应的两个预制连接板的夹缝中；第四步，将两两对应的预制连接板与h型钢的腹板用螺栓安装，预制连接板与h型钢的翼缘板、管幕缝隙进行满焊，焊缝饱满；

首层台阶中管幕与水平支撑连接，首层台阶的水平支撑采用两根h型钢形成双拼横撑；第一步，在两侧对应位置的管幕上分别使用小型机械运送并焊接四个预制连接板，预制连接板的横截面为“]”形，四个预制连接板中两两对应形成“][”形；第二步，使用小型机械分别将两根h型钢的腹板对应插入两个预制连接板的夹缝中；第三步，将两两对应的预制连接板与h型钢的腹板用螺栓安装，预制连接板与h型钢的翼缘板、管幕缝隙进行满焊，焊缝饱满；第四步，横向相邻的两个双拼横撑之间采用双拼接头连接，接头处焊接钢板；

其它台阶中竖直支撑连接采用两根型钢通过螺栓连接形成双拼竖撑，双拼竖撑的上下两端通过预留螺栓孔连接拼装，且其中最下层台阶中的双拼竖撑的下端焊接在对应的管幕上；

其它台阶中管幕与水平支撑连接，其他台阶的水平支撑采用单根h型钢形成单拼横撑；第一步，在两侧对应位置的管幕上分别使用小型机械运送并焊接两个预制连接板，预制连接板的横截面为“]”形，两个预制连接板对应形成“][”形；第二步，使用小型机械将单根h型钢的腹板插入两个预制连接板的夹缝中；第三步，将对应的预制连接板与h型钢的腹板用螺栓安装，预制连接板与h型钢的翼缘板、管幕缝隙进行满焊，焊缝饱满；第四步，横向相邻的两个单拼横撑之间采用单拼接头连接，接头处焊接钢板。

可选的，单拼接头的焊接长度为4m，双拼接头的焊接长度为5.6m。

可选的，预制连接板与h型钢的翼缘板、管幕缝隙之间的满焊厚度大于或等于2mm。

可选的，预制连接板与h型钢的翼缘板搭接长度大于或等于60cm；

可选的，h型钢的型号为hw400*400*13*21。

可选的，两榀临时支护间采用纵向连接方钢120×60×6mm与φ8钢筋网片焊接固定，完成后喷射40cm厚c25混凝土。

可选的，小型机械为叉车或小型挖掘机。

该技术与现有技术相比，具有如下有益效果：

一种基于超前支护的重型支撑与管幕快速连接的方法，在进行多台阶开挖法时，根据开挖方案分台阶分导洞随开挖随安装，临时支护采用h型钢拼装体系；首层台阶中管幕与竖向支撑连接；第一步，在需连接的管幕支撑位置两侧焊接吊装牛耳，在吊装牛耳上安装安装电葫芦；第二步，使用电葫芦将四个预制连接板吊装并焊接在对应管幕下方，预制连接板的横截面为“]”形，四个预制连接板中两两对应形成“][”形；第三步，使用电葫芦吊装两个h型钢，并使用小型机械摆正h型钢位置，将每个h型钢的腹板分别插入对应的两个预制连接板的夹缝中；第四步，将两两对应的预制连接板与h型钢的腹板用螺栓安装，预制连接板与h型钢的翼缘板、管幕缝隙进行满焊，焊缝饱满；首层台阶中管幕与水平支撑连接，首层台阶的水平支撑采用两根h型钢形成双拼横撑；第一步，在两侧对应位置的管幕上分别使用小型机械运送并焊接四个预制连接板，预制连接板的横截面为“]”形，四个预制连接板中两两对应形成“][”形；第二步，使用小型机械分别将两根h型钢的腹板对应插入两个预制连接板的夹缝中；第三步，将两两对应的预制连接板与h型钢的腹板用螺栓安装，预制连接板与h型钢的翼缘板、管幕缝隙进行满焊，焊缝饱满；第四步，横向相邻的两个双拼横撑之间采用双拼接头连接，接头处焊接钢板；其它台阶中竖直支撑连接采用两根型钢通过螺栓连接形成双拼竖撑，双拼竖撑的上下两端通过预留螺栓孔连接拼装，且其中最下层台阶中的双拼竖撑的下端焊接在对应的管幕上；其它台阶中管幕与水平支撑连接，其他台阶的水平支撑采用单根h型钢形成单拼横撑；第一步，在两侧对应位置的管幕上分别使用小型机械运送并焊接两个预制连接板，预制连接板的横截面为“]”形，两个预制连接板对应形成“][”形；第二步，使用小型机械将单根h型钢的腹板插入两个预制连接板的夹缝中；第三步，将对应的预制连接板与h型钢的腹板用螺栓安装，预制连接板与h型钢的翼缘板、管幕缝隙进行满焊，焊缝饱满；第四步，横向相邻的两个单拼横撑之间采用单拼接头连接，接头处焊接钢板。临时支撑与管幕间增加可调节预制连接板，便于现场动态调整支撑的位置，保证支撑的另一端均在设计要求的位置；预制连接板采用“][”形式，不但提高了连接强度，也提高了构件抗扭矩的能力。预制连接板的厚度和螺栓孔数量要满足支撑受力要求，不能削弱支撑，安装后在其他工序时可再进行满焊焊接，可达到不占用工序时间又进行再次加固的目的；临时支撑快速拼装为多个工作面同步施工、平行作业创造条件；本方法安全、可靠，能确保周边围岩稳定及结构整体稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例临时支护布置结构示意图；

图2为本发明实施例双拼竖撑与首层台阶中管幕连接示意图；

图3为本发明实施例双拼横撑与首层台阶中管幕的快速连接示意图；

图4为本发明实施例单拼横撑与第二层台阶中管幕的快速连接示意图；

图5为本发明实施例双拼竖撑与首层台阶中管幕连接的横截面剖视图；

图6为本发明实施例双拼横撑与首层台阶中管幕连接的横截面剖视图；

图7为本发明实施例单拼横撑与第二层台阶中管幕连接的横截面剖视图；

附图标记说明：1-双拼竖撑；2-双拼横撑；3-单拼横撑；4-预制连接板；5-双拼接头；6-单拼接头；7-吊装牛耳；8-吊装孔；9-h型钢的腹板；10-h型钢的翼缘板。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明提供一种基于超前支护的重型支撑与管幕快速连接的方法，操作简单，利于快速完成支撑体系，提高工效。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例临时支护布置结构示意图，如图1所示，本具体实施例采用多层多导洞开挖法，从上至下依次为首层台阶、第二层台阶、第三层台阶和第四层台阶将隧道总体分为五层，从上至下的五层中，第一层从左至右分为第一导洞和第二导洞，第二层从左至右分为第三导洞、第四导洞和第五导洞，第三层从左至右分为第六导洞、第七导洞和第八导洞，第四层从左至右分为第九导洞、第十导洞和第十一导洞，第五层从左至右分为第十二导洞、第十三导洞和第十四导洞。一种基于超前支护的重型支撑与管幕快速连接的方法，在进行多台阶开挖法时，根据开挖方案分台阶分导洞随开挖随安装，临时支护采用h型钢拼装体系，间距为1.2米；h型钢的型号为hw400*400*13*21。管幕由36根φ1620mm顶管组成，以管间距35.5～35.8mm打入地层。所述第一层台阶包括第一导洞和第二导洞，双拼竖撑1位于第一导洞和第二导洞之间，首层台阶中管幕与竖向支撑连接；第一步，在第一根管幕支撑位置两侧焊接吊装牛耳7，在吊装牛耳7上安装安装电葫芦；第二步，使用电葫芦将四个预制连接板4通过吊装孔8吊装并焊接在对应管幕下方，预制连接板4的横截面为“]”形，四个预制连接板4中两两对应形成“][”形；第三步，使用电葫芦吊装两个h型钢，并使用小型机械摆正h型钢位置，将每个h型钢的腹板9分别插入对应的两个预制连接板4的夹缝中；第四步，将两两对应的预制连接板4与h型钢的腹板9用螺栓安装，预制连接板4与h型钢的翼缘板10、管幕缝隙进行满焊，焊缝饱满；第二至第五台阶中竖直支撑连接采用两根型钢通过螺栓连接形成双拼竖撑1，所述第二台阶中包括第三导洞、第四导洞和第五导洞，所述第三导洞和第四导洞设置有一个双拼竖撑1，所述第四导洞和第五导洞设置有一个双拼竖撑1，所述第三台阶中包括第六导洞、第七导洞和第八导洞，所述第六导洞和第七导洞之间、所述第七导洞和第八导洞之间各设置有一个双拼竖撑1，所述第四台阶中包括第九导洞、第十导洞和第十一导洞，所述第九导洞和第十导洞之间、所述第十导洞和第十一导洞之间各设置有一个双拼竖撑1，所述第五台阶中包括第十二导洞、第十三导洞和第十四导洞，所述第十二导洞和第十三导洞之间、所述第十三导洞和第十四导洞之间各设置有一个双拼竖撑1，双拼竖撑1的上下两端通过预留螺栓孔连接拼装，且其中第五层台阶中的两个双拼竖撑1的下端分别焊接在第二十一根和第十七的管幕上；首层台阶中管幕与水平支撑连接，首层台阶的水平支撑采用两根h型钢形成双拼横撑2；第一步，在两侧对应位置的第三十一根和第七根管幕上分别使用小型机械运送并焊接四个预制连接板4，预制连接板4的横截面为“]”形，四个预制连接板4两两对应形成“][”形；第二步，使用小型机械分别将两根h型钢的腹板9对应插入两个预制连接板4的夹缝中；第三步，将两两对应的预制连接板4与h型钢的腹板9用螺栓安装，预制连接板4与h型钢的翼缘板10、管幕缝隙进行满焊，焊缝饱满；第四步，横向相邻的两个双拼横撑2之间采用双拼接头5连接，接头处焊接钢板，双拼接头5的焊接长度为5.6m。首层台阶中的双向竖撑1与双向横撑2焊接处为增加焊接强度，使用梯形翼板进行焊接加强。

第二台阶至第四台阶中管幕与水平支撑连接，第五台阶中不用设置横向支撑，第二台阶至第四台阶的水平支撑采用单根h型钢形成单拼横撑3；第一步，在两侧对应位置的管幕上分别使用小型机械运送并焊接两个预制连接板4，预制连接板4的横截面为“]”形，两个预制连接板4对应形成“][”形；第二步，使用小型机械将单根h型钢的腹板9插入两个预制连接板4的夹缝中；第三步，将对应的预制连接板4与h型钢的腹板9用螺栓安装，预制连接板4与h型钢的翼缘板10、管幕缝隙进行满焊，焊缝饱满；第四步，横向相邻的两个单拼横撑之间采用单拼接头6连接，单拼接头6的焊接长度为4m，接头处焊接钢板。预制连接板4与h型钢的翼缘板10、管幕缝隙之间的满焊厚度大于或等于2mm。预制连接板4与h型钢的翼缘板10搭接长度大于或等于60cm；h型钢的型号为hw400*400*13*21。所述型钢采用工厂预制，外表面喷涂防腐漆，接头采用m30螺栓连接。两榀临时支护间采用纵向连接方钢120×60×6mm与φ8钢筋网片焊接固定，完成后喷射40cm厚c25混凝土。小型机械为叉车或小型挖掘机。第二层台阶中的双向竖撑1与首层台阶处的双向横撑2进行焊接时，为了增加焊接强度，增加了梯形翼板进行焊接。

图2为本发明实施例双拼竖撑与首层台阶中管幕连接示意图，图5为本发明实施例双拼竖撑与首层台阶中管幕连接的横截面剖视图，如图2和图5所示，首层台阶中第一根管幕与竖向支撑连接，采用两根型钢通过螺栓连接形成左右并撑，所述型钢的腹板9上设置有螺栓孔和吊装孔8，所述预制连接板上设置有与所述腹板9上相匹配的螺栓孔，预制连接板长度随着管幕上下位置进行调整，保证竖向支撑型钢底部连接板在设计要求高程上。预制连接板4采用“][”形式，不但提高了连接强度，也提高了构件抗扭矩的能力，预制连接板4的厚度和螺栓孔数量要满足竖向支撑受力要求，不能削弱支撑。

图3为本发明实施例双拼横撑与首层台阶中管幕的快速连接示意图，图6为本发明实施例双拼横撑与首层台阶中管幕连接的横截面剖视图，如图3和图6所示，首层台阶中第七根管幕与水平支撑连接，首层台阶采用两根型钢通过螺栓连接形成双拼横撑2，所述型钢的腹板9上设置有螺栓孔，所述预制连接板上设置有与所述腹板上相匹配的螺栓孔，预制连接板4长度随着管幕左右位置进行调整，保证横向支撑型钢另一端连接板在设计要求位置上，连接板的厚度和螺栓孔数量要满足横向支撑受力要求，不能削弱支撑。

图4为本发明实施例单拼横撑与第二层台阶中管幕的快速连接示意图，图7为本发明实施例单拼横撑与其他台阶中管幕连接的横截面剖视图，如图4和图7所示，第二层台阶中第九个管幕与水平支撑连接，第二层台阶的水平支撑采用单根h型钢形成单拼横撑3，所述型钢的腹板9上设置有螺栓孔，所述预制连接板4上设置有与所述腹板上相匹配的螺栓孔，预制连接板4长度随着管幕左右位置进行调整，保证横向支撑型钢另一端连接板在设计要求位置上，连接板的厚度和螺栓孔数量要满足横向支撑受力要求，不能削弱支撑。

一种基于超前支护的重型支撑与管幕快速连接的方法，在进行多台阶开挖法时，根据开挖方案分台阶分导洞随开挖随安装，临时支护采用h型钢拼装体系；首层台阶中管幕与竖向支撑连接；第一步，在需连接的管幕支撑位置两侧焊接吊装牛耳，在吊装牛耳上安装安装电葫芦；第二步，使用电葫芦将四个预制连接板吊装并焊接在对应管幕下方，预制连接板的横截面为“]”形，四个预制连接板中两两对应形成“][”形；第三步，使用电葫芦吊装两个h型钢，并使用小型机械摆正h型钢位置，将每个h型钢的腹板分别插入对应的两个预制连接板的夹缝中；第四步，将两两对应的预制连接板与h型钢的腹板用螺栓安装，预制连接板与h型钢的翼缘板、管幕缝隙进行满焊，焊缝饱满；首层台阶中管幕与水平支撑连接，首层台阶的水平支撑采用两根h型钢形成双拼横撑；第一步，在两侧对应位置的管幕上分别使用小型机械运送并焊接四个预制连接板，预制连接板的横截面为“]”形，四个预制连接板中两两对应形成“][”形；第二步，使用小型机械分别将两根h型钢的腹板对应插入两个预制连接板的夹缝中；第三步，将两两对应的预制连接板与h型钢的腹板用螺栓安装，预制连接板与h型钢的翼缘板、管幕缝隙进行满焊，焊缝饱满；第四步，横向相邻的两个双拼横撑之间采用双拼接头连接，接头处焊接钢板；其它台阶中竖直支撑连接采用两根型钢通过螺栓连接形成双拼竖撑，双拼竖撑的上下两端通过预留螺栓孔连接拼装，且其中最下层台阶中的双拼竖撑的下端焊接在对应的管幕上；其它台阶中管幕与水平支撑连接，其他台阶的水平支撑采用单根h型钢形成单拼横撑；第一步，在两侧对应位置的管幕上分别使用小型机械运送并焊接两个预制连接板，预制连接板的横截面为“]”形，两个预制连接板对应形成“][”形；第二步，使用小型机械将单根h型钢的腹板插入两个预制连接板的夹缝中；第三步，将对应的预制连接板与h型钢的腹板用螺栓安装，预制连接板与h型钢的翼缘板、管幕缝隙进行满焊，焊缝饱满；第四步，横向相邻的两个单拼横撑之间采用单拼接头连接，接头处焊接钢板。临时支撑与管幕间增加可调节预制连接板，便于现场动态调整支撑的位置，保证支撑的另一端均在设计要求的位置；预制连接板采用“][”形式，不但提高了连接强度，也提高了构件抗扭矩的能力。预制连接板的厚度和螺栓孔数量要满足支撑受力要求，不能削弱支撑，安装后在其他工序时可再进行满焊焊接，可达到不占用工序时间又进行再次加固的目的；临时支撑快速拼装为多个工作面同步施工、平行作业创造条件；本方法安全、可靠，能确保周边围岩稳定及结构整体稳定性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。