大直径盾构机洞内始发用反力构造物制作方法及反力构造物与流程

本发明涉及隧洞盾构掘进技术领域，具体涉及一种大直径盾构机洞内始发用反力构造物制作方法及反力构造物。

背景技术：

在隧洞盾构始发过程中，反力支撑架起着举足轻重的作用。目前盾构始发环境可以概括为三种：竖井始发、车站始发和隧道始发。竖井和车站始发较为常见，由于其受安装空间大，可以使用基准钢环配以体积较大的矩形框架等构件，该类始发稳定性较好，提供反力较大。而隧洞内始发通常受到净空限制，常规反力装置体积较大，组装和拆除过程不能通过地面吊装机械进行配合，不仅耗费大量人力，而且安拆时间也较长。因此，在遇到隧道内始发情况时，需对反力架进行适当改装，以提高反力结构稳定性和安拆效率。

公开于2015年5月13日的中国专利文献cn204327103u记载了一种用于隧道盾构始发的反力架，包括基准钢环、钢管斜支撑、钢管水平支撑和多个型钢斜支撑，在基准钢环的外缘分散设置有多根与隧道二次衬砌内的预埋钢板焊接的型钢固定件；钢管斜支撑、钢管水平支撑和多个型钢斜支撑均焊接在基准钢环朝向盾构机相反的一面，钢管水平支撑焊接在基准钢环的下部，并与基准钢环所在的平面垂直，钢管斜支撑焊接在基准钢环的中部，并与基准钢环所在的平面呈倾斜状态，多个型钢斜支撑沿着基准钢环的环体分布。该技术方案并不宜应用为大直径盾构机洞内始发的反力装置，原因在于：在直径盾构机开掘断面大，反作用力强，其基准钢环与隧道二次衬砌的连接点是型钢固定件和钢管斜支撑，能够随受反作用力有限。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是如何提供一种在实现大直径盾构机洞内始发的基础上节省始发作业准备时间的盾构机始发用反力架，为此，本发明提供一种大直径盾构机洞内始发用反力构造物制作方法、一种大直径盾构机洞内始发用反力构造物。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种大直径盾构机洞内始发用反力构造物制作方法，包括以下步骤：

在对应于盾构机洞内始发位置的后方，在隧洞内壁的下半部固定设置凸出于隧洞内壁的可折弯的第一连接件，在隧洞内壁的上半部固定设置露出于隧洞内壁的第一斜肋支撑件，折弯可折弯的第一连接件的凸出于隧洞内壁的部分，以使大直径盾构机及配套设施能够进入盾构机洞内始发位置；

待大直径盾构机及配套设施进入盾构机洞内始发位置后，调直可折弯的第一连接件，在盾构机洞内始发位置的后方建造对应于大直径盾构机下半部的后向反力下半构造物，所述可折弯的第一连接件与所述后向反力下半构造物固定连接；

在所述后向反力下半构造物上方设置后向反力上半构造物，所述后向反力上半构造物具有反力面和第一支撑斜肋，所述第一支撑斜肋与所述第一斜肋支撑件固定连接。

优选的，还包括使用第二连接件连接后向反力上半构造物和后向反力下半构造物，所述第二连接件包括第二支撑斜肋，所述第二支撑斜肋的上端与所述后向反力上半构造物支撑连接，所述第二支撑斜肋的下端与所述后向反力下半构造物支撑连接。

进一步的，所述后向反力上半构造物在隧洞轴向的厚度小于所述后向反力下半构造物的厚度，所述第二支撑斜肋的上端固定在所述后向反力上半构造物的后侧壁上，第二支撑斜肋的下端固定在所述后向反力下半构造物凸出于所述后向反力上半构造物部分的顶壁上。

又进一步的，在所述后向反力下半构造物的顶面上设有用于与所述第二支撑斜肋固定连接的第二斜肋支撑件，所述第二斜肋支撑件与所述可折弯的第一连接件固定连接。

优选的，所述隧洞内设有衬砌，所述可折弯的第一连接件、第一斜肋支撑件的对应部分预埋在所述衬砌内；所述后向反力下半构造物包括混凝土结构体，在调直可折弯的第一连接件之前，使所述衬砌内壁的与所述后向反力下半构造物对应连接的表面形成粗糙面。

优选的，所述后向反力下半构造物、后向反力上半构造物均具有在隧洞轴向延伸的弧形槽，且所述后向反力下半构造物、后向反力上半构造物围合形成圆形断面。

优选的，所述第一斜肋支撑件包括用于形成支撑面的钢板和用于插入所述隧洞内壁的锚钉，所述锚钉与所述钢板固定连接；所述可折弯的第一连接件包括钢筋。

优选的，所述隧洞具有马蹄形断面，所述后向反力下半构造物的顶面设置在所述马蹄形断面的拱腰与拱顶连接点处。

一种大直径盾构机洞内始发用反力构造物，包括用于隧洞内壁固定连接的后向反力下半构造物、用于隧洞内壁固定连接的后向反力上半构造物，以及用于连接所述后向反力下半构造物和后向反力上半构造物的第二斜肋支撑件。

优选的，所述反向反力下半构造物包括钢筋混凝土构造物，所述后向反力下半构造物通过可折弯的第一连接件与所述隧洞内壁固定连接，在所述隧洞内壁上还固定连接有第一斜肋支撑件，所述后向反力上半构造物具有反力面和第一支撑斜肋，所述第一支撑斜肋与所述第一斜肋支撑件固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）后向反力下半构造物与隧洞内壁固定连接，能够承受更大的反作用力，且受力稳定、变形小，安全系数高，能够满足大直径盾构机洞内始发需要。由于大直径盾构机及配套拖车进入盾构机洞内始发位置后需要组装，而后向反力下半构造物、后向反力上半构造物、斜支撑件的制作安装可以在这一期间完成，可以节省始发作业的准备时间。

（2）后向反力下半构造物、后向反力上半构造物围合形成圆形断面时，它可以参与大直径盾构机洞内始发期间的保压密封，而且大直径盾构机洞内始发用反力构造物不需要拆除。

附图说明

图1为采用本发明一种大直径盾构机洞内始发用反力构造物制作方法在隧洞内建造二次衬砌后的结构示意图。

图2为采用本发明一种大直径盾构机洞内始发用反力构造物制作方法在二次衬砌内建造大直径盾构机洞内始发用反力构造物的结构示意图。

图3为图2的纵向断面图。

图中，11-隧洞围土，12-二次衬砌，13-盾构始发用导台，131-盾构机轨道，21-可折弯的第一连接件，22-后向反力下半构造物，23-第二斜肋支撑件，31-第一斜肋支撑件，32-后向反力上半构造物，321-顶板，322-肋板，4-第二斜肋支撑件，41-顶板，42-肋管，5-大直径盾构机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1：一种大直径盾构机洞内始发用反力构造物，参见图1-3，包括用于隧洞内壁（也即是隧洞围土11或隧洞围岩）固定连接的后向反力下半构造物22、用于隧洞内壁固定连接的后向反力上半构造物32，根据需要，大直径盾构机洞内始发用反力构造物还可以包括用于连接后向反力下半构造物22和后向反力上半构造物32的第二斜肋支撑件42。

优选的，反向反力下半构造物22包括钢筋混凝土构造物，后向反力下半构造物22通过可折弯的第一连接件21与隧洞内壁固定连接，在隧洞内壁上还固定连接有第一斜肋支撑件31，后向反力上半构造物32具有反力面和第一支撑斜肋322，第一支撑斜肋322与第一斜肋支撑件31固定连接。

实施例2：一种实施例1中所述的大直径盾构机洞内始发用反力构造物制作方法，本实施例中，隧洞内壁是由隧洞围岩形成的，参见图1-3，包括以下步骤：

在对应于盾构机洞内始发位置的后方，在隧洞内壁的下半部固定设置凸出于隧洞内壁的可折弯的第一连接件21，可折弯的第一连接件21可以选择钢筋，在隧洞内壁的上半部固定设置露出于隧洞内壁的第一斜肋支撑件31，第一斜肋支撑件31可以选择钢板，在钢板的一面焊接有用于插入隧洞内壁的锚钉，固定设置的方式一般是在隧洞内壁上钻孔，将可折弯的第一连接件21或锚钉插入对应的钻孔内，然后向钻孔内浇筑混凝土、粘结剂等材料，使可折弯的第一连接件21或锚钉与隧洞内壁固定连接，对于第一斜肋支撑件31，待锚钉与隧洞内壁固定连接后，还需要使钢板的表面贴合于隧洞内壁后，将钢板与锚钉焊接固定。

折弯可折弯的第一连接件21的凸出于隧洞内壁的部分，以使大直径盾构机5及配套设施能够进入盾构机洞内始发位置，一般的，需要将可折弯的第一连接件21弯折到贴合隧洞内壁的程度，但也可以将其折弯成其它形状或需要的程度；

待大直径盾构机5及配套设施进入盾构机洞内始发位置后，调直可折弯的第一连接件21，在盾构机洞内始发位置的后方建造对应于大直径盾构机5下半部的后向反力下半构造物22，可折弯的第一连接件21与后向反力下半构造物22固定连接；

在后向反力下半构造物22上方设置后向反力上半构造物32，后向反力上半构造物32具有反力面和第一支撑斜肋322，第一支撑斜肋322与第一斜肋支撑件31固定连接。

优选的，后向反力上半构造物32包括扇形环板和第一支撑斜肋322，扇形环板可以为一体结构，扇形环板可以全部设置在后向反力下半构造物22的上方，也可以部分设置在后向反力下半构造物22的上方，例如扇形环板的下部贴合于后向反力下半构造物22的前方，这样，扇形环板的下部受到的作用力就可以传导到后向反力下半构造物22上。扇形环板也可以采用多块钢板，这些钢板在环面上分布设置，每块钢板通过第一支撑斜肋322与第一斜肋支撑件31固定连接。扇形环板可以选择钢板，第一斜肋支撑件31可以选择钢板，这样，就可以采用焊接的方式将第一斜肋支撑件31、第一支撑斜肋322和扇形环板固定在一起。

优选的，隧洞具有马蹄形断面，后向反力下半构造物22的顶面设置在马蹄形断面的拱腰与拱顶连接点处。

实施例3：一种大直径盾构机洞内始发用反力构造物制作方法，作为对实施例2的进一步改进，还包括使用第二连接件4连接后向反力上半构造物32和后向反力下半构造物22，第二连接件4包括第二支撑斜肋42，第二支撑斜肋42的上端与后向反力上半构造物32支撑连接，第二支撑斜肋42的下端与后向反力下半构造物22支撑连接。支撑连接可以通过以下方式实现：采用焊接等不可拆卸方式实现固定连接，采用限位部等可拆卸方式实现固定连接，通过贴合抵接方式实现支撑连接，由于采用第二支撑斜肋42支撑，所以第二支撑斜肋42与后向反力下半构造物22、后向反力上半构造物32的支撑点不能出现使支撑失效的滑动。

进一步的，后向反力上半构造物32在隧洞轴向的厚度小于后向反力下半构造物22的厚度，第二支撑斜肋42的上端固定在后向反力上半构造物32的后侧壁上，第二支撑斜肋42的下端固定在后向反力下半构造物22凸出于后向反力上半构造物32部分的顶壁上。

又进一步的，在建造后向反力下半构造物22时，在后向反力下半构造物22的顶面上预埋有用于与第二支撑斜肋42固定连接的第二斜肋支撑件23。根据需要，第二斜肋支撑件23与可折弯的第一连接件21绑扎、焊接等方式实现固定连接；第二斜肋支撑件23也可以与混凝土结构体内的结构钢筋绑扎、焊接等方式实现固定连接。第二斜肋支撑件23可以选择钢板，这时还可以在钢板的一侧设置锚钉，锚钉可以预埋在混凝土结构体内。

实施例4：一种实施例1中所述的大直径盾构机洞内始发用反力构造物制作方法，本实施例中，隧洞内壁是由隧洞围土形成的，这里，就需要在隧洞中建造衬砌，衬砌也就对应于隧洞内壁，参见图1-3，包括以下步骤：

在隧洞内建筑衬砌（一般为二次衬砌）时，在对应于盾构机洞内始发位置的后方，在衬砌的下半部预埋凸出于衬砌表面的可折弯的第一连接件21，可折弯的第一连接件21可以选择钢筋，在衬砌的上半部预埋设置露出于衬砌表面的第一斜肋支撑件31，第一斜肋支撑件31可以选择钢板，在钢板的一面焊接有用于埋入衬砌的锚钉，在衬砌初凝后，可折弯的第一连接件21和锚钉就与衬砌固定在一起了。

折弯可折弯的第一连接件21的凸出于隧洞内壁的部分，以使大直径盾构机5及配套设施能够进入盾构机洞内始发位置，一般的，需要将可折弯的第一连接件21弯折到贴合隧洞内壁的程度，但也可以将其折弯成其它形状或需要的程度；

待大直径盾构机5及配套设施进入盾构机洞内始发位置后，调直可折弯的第一连接件21。在盾构机洞内始发位置的后方建造对应于大直径盾构机5下半部的后向反力下半构造物22，后向反力下半构造物22可以是浇筑形成的混凝土结构体，混凝土结构体内的结构钢筋可以与可折弯的第一连接件21绑扎、焊接等方式固定连接，可折弯的第一连接件21与后向反力下半构造物22固定连接；优选的，在调直可折弯的第一连接件21之前，最好使衬砌与后向反力下半构造物22对应连接的表面形成粗糙面，例如采用常见的凿毛方法形成粗糙面。

在后向反力下半构造物22上方设置后向反力上半构造物32，后向反力上半构造物32具有反力面和第一支撑斜肋322，第一支撑斜肋322与第一斜肋支撑件31固定连接。

优选的，后向反力下半构造物22、后向反力上半构造物32均具有在隧洞轴向延伸的弧形槽，且后向反力下半构造物22、后向反力上半构造物32围合形成圆形断面。

实施例5：一种大直径盾构机洞内始发用反力构造物制作方法，作为对实施例4的进一步改进，还包括使用第二连接件4连接后向反力上半构造物32和后向反力下半构造物22，第二连接件4包括第二支撑斜肋42，第二支撑斜肋42的上端与后向反力上半构造物32支撑连接，第二支撑斜肋42的下端与后向反力下半构造物22支撑连接。支撑连接可以通过以下方式实现：采用焊接等不可拆卸方式实现固定连接，采用限位部等可拆卸方式实现固定连接，通过贴合抵接方式实现支撑连接，由于采用第二支撑斜肋42支撑，所以第二支撑斜肋42与后向反力下半构造物22、后向反力上半构造物32的支撑点不能出现使支撑失效的滑动。

进一步的，后向反力上半构造物32在隧洞轴向的厚度小于后向反力下半构造物22的厚度，第二支撑斜肋42的上端固定在后向反力上半构造物32的后侧壁上，第二支撑斜肋42的下端固定在后向反力下半构造物22凸出于后向反力上半构造物32部分的顶壁上。

又进一步的，在建造后向反力下半构造物22时，在后向反力下半构造物22的顶面上预埋有用于与第二支撑斜肋42固定连接的第二斜肋支撑件23。根据需要，第二斜肋支撑件23与可折弯的第一连接件21绑扎、焊接等方式实现固定连接；第二斜肋支撑件23也可以与混凝土结构体内的结构钢筋绑扎、焊接等方式实现固定连接。第二斜肋支撑件23可以选择钢板，这时还可以在钢板的一侧设置锚钉，锚钉可以预埋在混凝土结构体内。

在实施例4和实施例5中，衬砌所用的混凝土料与后向反力下半构造物22所用的混凝土料最好是相同的。

在实施例1-5中，参见图2，后向反力下半构造物22和后向反力上半构造物32的内圈需要小于大直径盾构机5的外径，这样反力液压缸的轴线才能垂直于大直径盾构机的机尾面，且反力液压缸的两端分别抵压反力构造物和大直径盾构机的机尾面。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。