一种基于隧道管片模数布置的预埋套筒安装方法及系统与流程

本发明涉及隧道建筑施工方法及其系统，具体涉及一种基于隧道管片模数布置的预埋套筒安装方法及系统。

背景技术：

现有技术中，在实现隧道内设备安装时主要有以下两种新型方式：

(1)在盾构混凝土管片内全预埋槽道然后通过槽道来安装支架挂件。该方式的技术局限性在于，全预埋槽道由于采用的是普通碳钢加外表封闭防锈涂层的技术，难以避免预埋槽道在隧道环境中的生锈和腐蚀，由于槽道是整体预埋进入混凝土内部，造成槽道生锈后难以更换，槽道的使用寿命不超过30年；此外全预埋槽道工艺复杂，总体实施和安装维护成本很高，整体预埋实施风险较大。

(2)在盾构混凝土管片内预埋套筒然后再在需要挂设备的区域增加外挂槽道来进行支架安装。该方式的技术局限性在于仅仅设计了预埋套筒埋入混凝土内，外部采用外挂槽道的方式进行安装支架设备。对于预埋套筒的布置没有根据盾构隧道管片的特点进行设计，因此预埋出来后的效果不佳。由于混凝土管片拼装的时候是采用错缝拼装的方式，造成套筒布点没有规则进而导致套筒位置无法固定，后期只能完全依赖外挂槽道来解决支架设备的安装问题。此外，由于管片拼装时的误差使得预埋套筒位置较为随机，从而使外挂槽道的长度、安装孔位等均难以实现标准化统一，实际使用时带来安装不方便，需要临时开孔或裁断等问题，影响了槽道的可靠性和防腐性。同时，现场安装人工成本高昂，整体材料成本也较高，预埋套筒加外挂槽道简单的组合方式无法解决实际工程中的问题，不具备实用性和可操作性，难以大规模生产和普及推广。

技术实现要素：

本发明为了弥补现在技术中存在的不足，提供了一种基于隧道管片模数布置的预埋套筒安装方法及系统，实现了隧道管片拼装后预埋套筒的位置和标高固定不变，使大部分设备支架可直接安装在预埋套筒上，同时使外挂槽道的安装更加标准和统一。

本发明为了达到上述目的，采用的技术方案如下：

一种基于隧道管片模数布置的预埋套筒安装方法，包括可拼成管环的管片，所述管环内周底部设有轨道区，顶部设有接触网区，所述安装方法有以下步骤：

s1、根据盾构隧道相邻所述管环的错缝拼装角度θ，计算角度模数α，其中：2≤n≤7；

s2、计算安装基点的数量n，其中：将n个所述安装基点等间距分布于所述管环内周；

s3、将若干预埋套筒埋设于所述安装基点对应的所述管环内壁上。

进一步的，步骤s2中，所述安装基点至所述管片边缘的距离均大于所述预埋套筒的径宽。

进一步的，步骤s3中，所述预埋套筒的数量小于或等于所述安装基点的数量，所述预埋套筒与所述管环的切线相垂直，所述预埋套筒外露于所述管片的内壁面。

作为一种实施例，步骤s3中，所述预埋套筒与所述安装基点一一对应设置在所述轨道区以外的所述管环内壁面上。

作为另一种实施例，步骤s3中，所述预埋套筒与所述安装基点一一对应设置在所述轨道区和所述接触网区之间的所述管环内壁面上。

本发明还提供了一种基于隧道管片模数布置的预埋套筒安装系统，包括若干可拼成管环的管片：

所述管环内侧圆周面上等间距设有若干安装基点，相邻所述安装基点之间的夹角与相邻管环间错缝拼装的角度为整数倍数关系，部分或全部所述安装基点上设有预埋套筒。

进一步的，所述安装基点至所述管片边缘的距离均大于所述预埋套筒的径宽。

进一步的，所述预埋套筒的数量小于或等于所述安装基点的数量，所述预埋套筒与所述管环的切线相垂直，所述预埋套筒外露于所述管片的内壁面。

进一步的，所述预埋套筒包括连接杆和限位件，所述连接杆的下端设有螺纹孔并外露于所述管片的内壁面，所述限位件设于所述连接杆顶部，其外径大于所述连接杆的外径；所述连接杆与所述限位件之间设有凸条，所述凸条对称设于所述连接杆的两侧。

进一步的，所述管环内壁还设有外挂槽道，所述外挂槽道与所述预埋套筒螺纹连接，所述外挂槽道的弧度与所述管片的弧度相当，所述外挂槽道设有与所述螺纹孔对应的螺纹过孔，所述螺纹过孔沿所述外挂槽道周线方向设置。

本发明与现有技术相比，具有以下有益技术效果：

本发明提供的基于隧道管片模数布置的预埋套筒安装方法及系统，错缝拼装角度等于相邻预埋套筒之间的夹角的倍数，使得管环拼装后预埋套筒在轴线上能够连成一条直线，实现了位置和标高的固定。在此基础上，机电设备安装工程，可以根据预埋套筒的固定位置，采用大部分设备支架直接安装在预埋套筒上作为挂点，少部分区域采用外挂槽道或支架转接板作为安装挂点。甚至完全可以不采用外挂槽道作为挂点，从而大大节省材料成本，加大了预埋套筒本身的利用率，减轻了后期机电安装时候的工作量、运输量、人工量。另外由于所有套筒位置、间距、高程固定，可以实现外挂槽道或支架转接板本身的产品标准化，不需要后期临时开孔或裁断。

附图说明

图1是本发明所述的基于隧道管片模数布置的预埋套筒安装方法的流程图；

图2是本发明实施例1的a环展开后的预埋套筒布置图；

图3是本发明实施例1的a环拼装后的预埋套筒布置图；

图4是本发明实施例1的b环拼装后的预埋套筒布置图；

图5是本发明实施例2的a环展开后的预埋套筒布置图；

图6是本发明实施例2的a环拼装后的预埋套筒布置图；

图7是本发明实施例2的b环拼装后的预埋套筒布置图；

图8是本发明的预埋套筒的结构示意仰视图；

图9是本发明的预埋套筒的a向结构示意图；

图10是本发明的预埋套筒的b向结构示意图；

图11是本发明的外挂槽道结构示意图；

图12是本发明的外挂槽道截面示意图。

其中：1‐管片；2‐轨道区；3‐接触网区；4‐安装基点；5‐预埋套筒；51‐连接杆；52‐限位件；53‐凸条；54‐螺纹孔；6‐外挂槽道；61‐螺纹过孔。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

为了便于理解本发明，下面先对盾构隧道管环的拼装做如下说明：

隧道管片包括可拼装成管环的标准块a、邻接块b、邻接块c和封顶块k，管环内周底部设有用于铺设轨面的轨道区，顶部设有用于安装接触网的接触网区。盾构隧道管环的拼装方式，一般采用a‐b‐a环的方式在隧道的轴线方向推进错缝拼装，具体地，管环以封顶块的中心线为基准，a环相对隧道纵向中心线向左旋转一个角度，b环相对隧道纵向中心线向右旋转一个角度，这两个角度相加即为错缝拼装角度θ。

实施例1

参阅图1‐4、图8‐12，本实施例提供了一种基于隧道管片模数布置的预埋套筒安装方法，适用于有接触网环的盾构隧道。本实施例中，管环由6块管片拼装而成，管环内径5.4m，a环相对隧道纵向中心线向左旋转18°，b环相对隧道纵向中心线向右旋转18°，错缝拼装角度θ＝36°。具体地安装方法步骤如下：

s1、根据错缝拼装角度θ，计算角度模数α，其中：2≤n≤7。本实施例中，n的取值设为4，n的值可取根据具体隧道内径和错缝拼装角度，取2-7之间的整数。将θ＝36°代入公式后计算可得，角度模数α＝9°。

s2、计算安装基点4的数量n，其中：将α＝9°代入公式中计算可得，n＝40，再将40个安装基点4等间距分布于管环内周。此时，管环上相邻的安装基点4之间的夹角均等于角度模数α，也就是9°，安装基点4的间距为0.424m。安装基点4以封顶块k的中心线为基准，两个相邻的安装基点4对称地设在封顶块k的中心线两侧，每一安装基点4至管片1边缘的距离均大于4cm。

s3、将37个预埋套筒5与安装基点4一一对应设置在轨道区2以外的安装基点4上，即轨道区2内的3个安装基点4留空，留空处边缘的相邻两个预埋套筒5之间的夹角等于36°，间距为0.424×4m。预埋套筒5与管环的切线相垂直，预埋套筒5外露于管片1的内壁面，以便于安装外挂槽道6或支架转接板。轨道区2两侧和接触网区3设有外挂槽道，其中，轨道区2左侧的外挂槽道6用于安装疏散平台，轨道区右侧的外挂槽道6用于安装消防管道，接触网区3的外挂槽道6用于安装接触网。外挂槽道6的弧度与管片1的弧度相当，其通过预埋套筒5连接在管片1内壁上，外挂槽道6等间距设置，每个外挂槽道6的长度均为1.672m。

本实施例还提供了一种基于隧道管片模数布置的预埋套筒安装系统，包括若干可拼成管环的管片：

管环内侧圆周面上等间距设有40个安装基点4，相邻安装基点4之间的夹角为9°，与相邻管环间错缝拼装的角度为4倍的倍数关系，安装基点4的间距为0.424m。安装基点4以封顶块k的中心线为基准，两个相邻的安装基点4对称地设在封顶块k的中心线两侧。每一安装基点4至管片1边缘的距离均大于预埋套筒5的径宽，具体地，本实施例中该距离值大于4cm。

轨道区2外的37个安装基点4上设有预埋套筒5。轨道区2内的3个连续安装基点4省略了预埋套筒5，轨道区2边缘的相邻两个预埋套筒5的夹角等于36°，间距为0.424×4m。预埋套筒5与管环的切线相垂直，预埋套筒5外露于管片1的内壁面，以便于安装外挂槽道6或支架转接板。预埋套筒5使用包括316l不锈钢、304不锈钢、尼龙、塑料等金属或复合材质制成，但不限于这些材料。预埋套筒5包括连接杆51和限位件52，连接杆51底部设有螺纹孔54并外露于管片1的内壁面，连接杆51的表面设有防滑花纹。限位件52连接在连接杆51顶部，其外径大于连接杆51的外径。限位件52与连接杆51之间还设有凸条53，以增强两者之间的结合强度，凸条53对称设置在连接杆51的两侧。需要说明的是，预埋套筒5的形状可以根据实际情况做适当的改变，包括上大下小、酒杯状、圆柱状、底部形状等类似变化均属于本发明的保护范围之内。

轨道区2两侧和接触网区3设外挂槽道，其中，轨道区2左侧的外挂槽道6用于安装疏散平台，轨道区2右侧的外挂槽道6用于安装消防管道，接触网区的外挂槽道6用于安装接触网。外挂槽道6的弧度与管片1的弧度相当，外挂槽道6上设有沿其周线方向设置的腰形螺纹过孔61，其与预埋套筒5螺纹连接。外挂槽道6等间距设置，每个外挂槽道的长度均为1.672m。

实施例2

参阅图5‐7，本实施例提供了另一种基于隧道管片模数布置的预埋套筒安装方法，适用于无接触网的盾构隧道，其与实施例1的不同之处在于：

s3、将33个预埋套筒5与安装基点4一一对应设置在轨道区2和接触网区3之间的安装基点4上，其中，轨道区2内的3个安装基点4留空，该留空处边缘的相邻两个预埋套筒5之间的夹角等于36°，间距为0.424×4m；接触网区3内的4个安装基点4留空，该留空处边缘的相邻两个预埋套筒5之间的夹角等于45°，间距为0.424×5m。

本实施例提供的方法未在接触网区3设外挂槽道6，其它方法与实施例1相同，在此不再赘述。

本实施例还提供了另一种基于隧道管片模数布置的预埋套筒安装系统，其与实施例1的不同之处在于：

33个预埋套筒5与安装基点4一一对应设置于轨道区2和接触网区3之间的管环壁面上，其中，轨道区2内的3个安装基点4留空，该留空处边缘的相邻两个预埋套筒5之间的夹角等于36°，间距为0.424×4m；接触网区3内的4个安装基点4留空，该留空处边缘的相邻两个预埋套筒5之间的夹角等于45°，间距为0.424×5m。

本实施提供的安装系统未在接触网区3设外挂槽道6，其它结构与实施例1相同，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是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。