一种钢套筒结构及组装方法与流程

本发明属于地铁隧道施工技术领域，具体涉及一种钢套筒结构及组装方法。

背景技术：

现有的盾构机始发及接收，都会用到钢套筒，钢套筒的安装就位过程中，需要借用吊装井将钢套筒从地面下放到地下，该方法适用于有吊装井的常规作业，但是在特殊密闭环境下，进行盾构机始发及接收时，由于封闭段地面管线及交通已恢复，地面无任何吊装作业条件，传统的钢套筒结构及施工方法不能满足该工况的要求，施工难度较大。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种钢套筒结构及组装方法，以解决现有技术的不足。

本发明的技术方案是：

一种钢套筒结构，包括与洞门钢环固定连接的过渡环，所述过渡环背离洞门钢环的一侧固定设置有依次排列的若干节的筒体，相邻两个筒体之间密封连接，所述筒体包括依次拼装后呈整圆的第一环片、第二环片、第三环片和第四环片，所述第一环片、第二环片、第三环片和第四环片之间密封连接；所述筒体背离过渡环的一侧设置有分体组装结构的后端盖，所述后端盖背离过渡环的一侧设置有倾斜放置的斜撑，所述斜撑的两端分别与后端盖和连接座连接；所述筒体的下方设置有用于支撑整个装置的底座，所述底座与筒体的第四环片固定连接。

优选的，所述斜撑是千斤顶或者液压缸的其中一种，所述千斤顶或者液压缸的一端与后端盖固定连接，所述千斤顶或者液压缸的另一端与连接座铰接，所述连接座固定在地基上。

优选的，所述斜撑是工字钢或者钢支撑的其中一种，所述斜撑的一端与后端盖固定连接，所述斜撑的另一端与连接座铰接，所述连接座固定在地基上。

优选的，所述过渡环上开设有便于注浆的注浆孔。

优选的，所述底座内开设有多个独立的空腔结构，每个空腔结构内填充有用于隔震阻振的复合阻尼颗粒，所述复合阻尼颗粒包括直径不一的圆球形橡胶颗粒和铅球颗粒，所述圆球形橡胶颗粒和铅球颗粒的直径范围在8mm到11mm之间，所述圆球形橡胶颗粒和铅球颗粒的填充体积占空腔结构体积的75％到80％，所述底座的四个侧面及下表面均设置有便于和地基部分牢固固定的倒刺结构。

优选的，所述后端盖包括多个扇形片，多个扇形片依次拼装后构成整圆或者矩形的其中一种形状，用于封闭筒体远离洞门钢环的一端。

优选的，所述密封连接的结构形式是：在第一环片、第二环片、第三环片和第四环片的连接面上均设置有方便卡合连接的凹凸结构，所述凹凸结构上还开设有多个便于连接件通过的安装孔，凹凸结构的连接面之间设置有橡胶密封垫和密封胶。

优选的，所述连接件包括连接螺栓或者连接螺栓和销钉的组合的其中一种。

该钢套筒的施工组装方法包括以下步骤：

s1、在地铁车站主体侧墙混凝土浇筑时，提前将洞门圆形钢环按照设计坐标和高程进行预埋，将过渡环与洞门圆形钢环利用钢板焊接连接；

s2、将底座吊装至过渡环背离洞门圆形钢环的一侧放置，使得底座紧临过渡环；

s3、将第四环片放置在底座上方，用连接件将第四环片和底座连接后，再次焊接使得第四环片和底座形成一个整体；在第四环片的两侧依次拼装第一环片和第三环片，然后在第一环片和第三环片之间拼装第二环片，形成筒体，所有待拼装的筒体环片，拼装前预先在连接缝处放入橡胶密封垫，在橡胶密封垫上涂抹密封胶，然后通过连接件密封连接；

s4、重复s3分别将剩余节数的筒体进行组装；

s5、将扇形片按照自下而上逐步安装的顺序依次与筒体拼装，并用高强螺栓进行连接，多个扇形片形成后端盖结构，所有连接缝用橡胶密封垫加密封胶的复合方式进行密封；

s6、用高强螺栓连接过渡环与紧靠过渡环的筒体，满焊固定过渡环与洞门圆形钢环；

s7、在后端盖背离筒体的一端焊接多个斜撑顶点，将斜撑的一端顶在斜撑顶点上，斜撑的另一端焊接在连接座的预埋钢板上。

与现有技术相比，本发明公开一种钢套筒结构及组装方法，解决了在密闭环境中进行钢套筒接收及始发的安、拆及吊装作业的问题，本发明采用拆分与减重缓振的复合结构，使得单体的重量及尺寸减少，大大方便了钢套筒的安拆及吊装，减少了钢套筒施工的风险，为封闭式有限空间钢套筒的安拆、吊装提供作业便利，提高了工作效率，实用性强，值得推广。

附图说明

图1是本发明的钢套筒的整体结构的示意图；

图2是本发明的钢套筒的剖面示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种钢套筒结构及组装方法，下面结合图1到图2的结构示意图，对本发明进行说明。

实施例1

如图1和图2所示，本发明提供的一种钢套筒结构，包括与洞门钢环固定连接的过渡环3，所述过渡环3背离洞门钢环的一侧固定设置有依次排列的若干节的筒体4，相邻两个筒体4之间密封连接，所述筒体4包括依次拼装后呈整圆的第一环片41、第二环片42、第三环片43和第四环片44，所述第一环片41、第二环片42、第三环片43和第四环片44之间密封连接；所述筒体4背离过渡环3的一侧设置有分体组装结构的后端盖2，所述后端盖2背离过渡环3的一侧设置有倾斜放置的斜撑1，所述斜撑1的两端分别与后端盖2和连接座连接；所述筒体4的下方设置有用于支撑整个装置的底座6，所述底座6与筒体4的第四环片44固定连接。

上述采用的密封连接的结构形式具体是：在第一环片41、第二环片42、第三环片43和第四环片44的连接面上均设置有方便卡合连接的凹凸结构，所述凹凸结构上还开设有多个便于连接件5通过的安装孔，凹凸结构的连接面之间设置有橡胶密封垫和密封胶。

其中，连接件5可以采用连接螺栓或者连接螺栓和销钉的组合的其中一种。

进一步的，所述斜撑1是工字钢或者钢支撑的其中一种，所述斜撑1的一端与后端盖2固定连接，所述斜撑1的另一端与连接座铰接，所述连接座固定在地基上。

进一步的，所述过渡环3上开设有便于注浆加固的注浆孔。

进一步的，所述底座6内开设有多个独立的空腔结构，每个空腔结构内填充有用于隔震阻振的复合阻尼颗粒，所述复合阻尼颗粒包括直径不一的圆球形橡胶颗粒和铅球颗粒，所述圆球形橡胶颗粒和铅球颗粒的直径范围在8mm到11mm之间，所述圆球形橡胶颗粒和铅球颗粒的填充体积占空腔结构体积的75％到80％，所述底座6的四个侧面及下表面均设置有便于和地基部分牢固固定的倒刺结构。

采用上述的独立空腔内设置阻尼颗粒的方式，在有振动产生时，利用阻尼颗粒来缓冲振动，使得振动的幅值降低，隔离周边产生的振动对钢套筒结构的影响，同时阻断钢套筒内部产生的震动向外部的传播。

进一步的，所述后端盖2包括多个扇形片，多个扇形片依次拼装后构成整圆或者矩形的其中一种形状，用于封闭筒体4远离洞门钢环的一端。

实施例2

在实施例1的基础上，对斜撑1的结构做了进一步优化设计，以提高整体结构的安全性、稳定性，同时提高适应性。具体的，斜撑1采用千斤顶或者液压缸的其中一种，千斤顶或者液压缸的一端与后端盖2固定连接，所述千斤顶或者液压缸的另一端与连接座铰接，所述连接座固定在地基上。

整体上，本发明采用拆分结构，单体重量降低，可以方便吊装和搬运，其施工组装方法包括以下步骤：

s1、在地铁车站主体侧墙混凝土浇筑时，提前将洞门圆形钢环按照设计坐标和高程进行预埋，将过渡环3与洞门圆形钢环利用钢板焊接连接；

s2、将底座6吊装至过渡环3背离洞门圆形钢环的一侧放置，使得底座6紧临过渡环3；

s3、将第四环片44放置在底座6上方，用连接件将第四环片44和底座6连接后，再次焊接使得第四环片44和底座6形成一个整体；在第四环片44的两侧依次拼装第一环片41和第三环片43，然后在第一环片41和第三环片43之间拼装第二环片42，形成筒体4，所有待拼装的筒体4环片，拼装前预先在连接缝处放入橡胶密封垫，在橡胶密封垫上涂抹密封胶，然后通过连接件5密封连接；

s4、重复s3分别将剩余节数的筒体4进行组装；

s5、将扇形片按照自下而上逐步安装的顺序依次与筒体拼装，并用高强螺栓进行连接，多个扇形片形成后端盖2结构，所有连接缝用橡胶密封垫加密封胶的复合方式进行密封；

s6、用高强螺栓连接过渡环3与紧靠过渡环3的筒体4，满焊固定过渡环3与洞门圆形钢环；

s7、在后端盖2背离筒体4的一端焊接多个斜撑顶点，将斜撑1的一端顶在斜撑顶点上，斜撑1的另一端焊接在连接座的预埋钢板上。

本发明的应用实例举例说明如下：

苏州地铁5号线5标，竹园路站为地铁3、5号线换乘车站，车站顶板已回填土完成，地面恢复管线迁改及通车，5号线在既有线3号线正下方底板上施工，作业环境为全封闭型。

钢套筒是一端开口的桶状结构，整个钢套筒接收总长为11170mm，由1个长度为700mm的过渡连接环、筒体分4节，每节长度2500mm、1个长度为470mm的后端盖、左右工字钢支撑等部分组成。

钢套筒部件往底板吊装需要提前安装门吊配合，竹园路负一层仅在东端头预留有一个吊装孔，预留吊装孔尺寸为4000mm*5000mm，车站负一层板距离顶板净空为4950mm，空间狭小，仅能安装最大吊装吨位为10吨的龙门吊。提前对施工场地尺寸进行复核，确定钢套筒解体方案为上下100°，左右80°分解，既减少了单个部件的尺寸，也减少了吊装重量，确保每个部件最大重量不得大于10吨。

钢套筒部件运输至竹园路站地面南端头，通过汽车吊下放到3号线负一层中板，然后通过叉车及板车配合水平运输至东端头10吨门吊处，通过门吊将各个部件逐步吊放至东端头负三层底板。

竹园路负三层底板东西方向总长度为170m，待钢套筒所有部件吊放至底板后，需要水平运输至西端头，在5号线负二层中板上每隔10m通过水钻进行人工取孔，安装电葫芦及倒链，辅助配合将钢套筒各个部件起吊运输至西端头，工作难度大，施工工期长，常规大型钢套筒无法吊装及运输。

提前在西端头负二层中板上，钢套筒的安装部位顶部，采用水钻进行人工取孔，为钢套筒组装提供吊点。

钢套筒各个部件运输至西端头后，先将第一节筒体底座，通过电葫芦吊装就位，然后按照左右对称安装筒体，最后安装顶部筒体。筒体连接采用高强螺栓，螺栓缝隙采用橡胶密封垫加聚硫密封胶进行密封。

采用与7同样的方法步骤安装第二节、第三节、第四节筒体，每节筒体之间的连接采用高强螺栓连接，螺栓缝隙采用橡胶密封垫加聚硫密封胶进行密封。

筒体安装完成之后，安装后端盖，后端盖按照90°平均分解为4部分，自下而上逐步安装，后端盖与筒体之间采用高强螺栓连接，螺栓缝隙采用橡胶密封垫加聚硫密封胶进行密封。

安装洞门过渡环，过渡环同筒体分解方法一致，上下100°，左右80°解体，过渡环一端与筒体通过高强螺栓连接，另外一端与洞门预埋钢环采用弧形钢板焊接固定。在钢套筒筒体两侧及后端盖上安装两侧支撑及后方斜撑，斜撑底部焊接在底板预埋钢板上，顶部焊接在后端盖预留位置处，钢套筒组装完成。

本发明将钢套筒筒体、过渡环及后端盖部分全部采取分节、分段的安拆办法进行组装，减少了钢套筒各部件的尺寸及吊装重量，大大降低了在密闭空间下作业的施工难度，便于吊装、水平运输及安装、拆除等施工作业，本工况及施工方法为国内首例，无相关先例供参考。

本发明公开一种钢套筒结构及组装方法，采用拆分与减重缓振的复合结构，使得单体的重量及尺寸减少，大大方便了钢套筒的安拆及吊装，减少了钢套筒施工的风险，为封闭式有限空间钢套筒的安拆、吊装提供作业便利，提高了工作效率，实用性强，值得推广。

以上公开的仅为本发明的较佳的具体实施例，但是本发明实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。