一种可快速安装及拆卸的叠落盾构模块化钢支撑加固结构的制作方法

本发明属于建筑结构技术领域，特别涉及一种可快速安装及拆卸的叠落盾构模块化钢支撑加固结构。

背景技术：

在拥挤的城市内修建地铁，线路走向往往受到高层建筑、高架桥桩、过街地道、既有管线等建筑物的制约，而不得不采取各种提高施工难度和施工风险的方案。由于地下空间宽度受限，或多条地铁并线修建，北京、天津、上海等城市出现叠落地铁区间的情况越来越多。在叠落区段，无论先施工上层隧道还是先施工下层隧道，后期的施工均会对先期施工的结构产生影响。先上后下施工，下层隧道施工对地层的扰动使地层产生沉降槽，地层的沉降带动上层隧道产生沉降，不仅会产生地面沉降的叠加效应，更是威胁上层既有隧道的安全。先下后上施工，避免了上层隧道沉降的不确定性，但是也带来了新的问题。盾构机作为体型庞大的施工机械，其自重可达30多吨甚至更高，上层较大的超载随周围土体向下传递直接作用在下层既有结构上，对下层隧道的安全产生威胁。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种可快速安装及拆卸的叠落盾构模块化钢支撑加固结构，可达到为下层盾构提供了可靠的支撑加固措施，通过钢支撑加固体系的模块化设计，简化现场操作程序，实现钢支撑的快速安装及拆卸的有益效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种可快速安装及拆卸的叠落盾构模块化钢支撑加固结构，包括下层盾构隧道管片(1)，还包括两个顶端模块、两个底端模块；

所述下层盾构隧道管片(1)内侧设有环向工字钢总支撑；所述环向工字钢总支撑呈圆环状，并由多个圆弧状的环向工字钢支撑(2)组成；

两个所述顶端模块的结构对称，均分别包括环向工字钢支撑(2)、垂直钢支撑(3)、水平钢支撑一(4)、加强钢板一(6)；所述垂直钢支撑(3)、水平钢支撑一(4)均固定安装于环向工字钢支撑(2)的圆弧内侧；所述垂直钢支撑(3)、水平钢支撑一(4)的相交处设有加强钢板一(6)；

两个所述底端模块的结构对称，均分别包括环向工字钢支撑(2)、垂直钢支撑(3)、水平钢支撑二(5)、加强钢板一(6)、加强钢板二(7)；所述垂直钢支撑(3)、水平钢支撑二(5)均固定安装于环向工字钢支撑(2)的圆弧内侧；所述环向工字钢支撑(2)、垂直钢支撑(3)的连接处设有加强钢板二(7)；所述垂直钢支撑(3)、水平钢支撑二(5)的连接处设有加强钢板一(6)；

两个所述顶端模块之间通过各自对应的环向工字钢支撑(2)、水平钢支撑一(4)连接；两个所述底端模块之间通过另一个环向工字钢支撑(2)连接；

两个顶端模块和两个底端模块之间一一对应；互相对应的所述顶端模块和底端模块之间通过另一个环向工字钢支撑(2)、垂直钢支撑(3)连接。

作为优选，多个所述垂直钢支撑(3)之间的连接处均形成钢支撑栓接节点(8)。

作为优选，所述顶端模块和底端模块之间的连接均为螺栓连接。

作为优选，所述顶端模块和底端模块内部均采用焊接连接。

作为优选，所述顶端模块和底端模块的环向工字钢支撑(2)均设有连接工字钢(9)。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1.本发明为下层盾构提供了可靠的支撑加固措施，确保盾构施工安全。

2.本发明结构体系受力合理，可将各方向传递的外部荷载均匀传递，避免管片产生较大变形。

3.本发明通过预制环向工字钢支撑与盾构隧道管片密贴，避免了垂直钢支撑、水平钢支撑与管片直接接触引起的应力集中现象，防止管片破损。

4.本发明钢支撑加固体系的模块化设计，简化现场操作程序，实现钢支撑的快速安装及拆卸，可使下层隧道钢支撑加固与上层隧道盾构施工同步进行，保障盾构施工工期。

5.本发明各模块内部采用焊接连接，各模块之间采用螺栓连接；模块内部各构件焊接成块后不再拆卸，避免了构件反复安装及拆卸影响焊接质量。

6.本发明钢支撑加固体系预留了盾构隧道内渣土车及管片运输车的行驶空间，不干扰隧道正常施工，具有较好的可实施性。

7.本发明通过钢支撑加固体系的模块化设计，工厂预制化程度高，具有较高的可推广性和较大的产业化潜力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的模块化结构示意图；

图3为本发明的实施例纵向加固长度示意图。

图中1-下层盾构隧道管片，2-环向工字钢支撑，3-垂直钢支撑，4-水平钢支撑一，5-水平钢支撑二，6-加强钢板一，7-加强钢板二，8-钢支撑栓接节点，9-连接工字钢。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

本发明的实施例公开了一种可快速安装及拆卸的叠落盾构模块化钢支撑加固结构，如图所示，其包括下层盾构隧道管片(1)，还包括两个顶端模块、两个底端模块；

下层盾构隧道管片(1)内侧设有环向工字钢总支撑；环向工字钢总支撑呈圆环状，并由多个圆弧状的环向工字钢支撑(2)组成；

两个顶端模块的结构对称，均分别包括环向工字钢支撑(2)、垂直钢支撑(3)、水平钢支撑一(4)、加强钢板一(6)；垂直钢支撑(3)、水平钢支撑一(4)均固定安装于环向工字钢支撑(2)的圆弧内侧；垂直钢支撑(3)、水平钢支撑一(4)的相交处设有加强钢板一(6)；

两个底端模块的结构对称，均分别包括环向工字钢支撑(2)、垂直钢支撑(3)、水平钢支撑二(5)、加强钢板一(6)、加强钢板二(7)；垂直钢支撑(3)、水平钢支撑二(5)均固定安装于环向工字钢支撑(2)的圆弧内侧；环向工字钢支撑(2)、垂直钢支撑(3)的连接处设有加强钢板二(7)；垂直钢支撑(3)、水平钢支撑二(5)的连接处设有加强钢板一(6)；

两个顶端模块之间通过各自对应的环向工字钢支撑(2)、水平钢支撑一(4)连接；两个底端模块之间通过另一个环向工字钢支撑(2)连接；

两个顶端模块和两个底端模块之间一一对应；互相对应的顶端模块和底端模块之间通过另一个环向工字钢支撑(2)、垂直钢支撑(3)连接。

本实施例中，多个垂直钢支撑(3)之间的连接处均形成钢支撑栓接节点(8)。

本实施例中，顶端模块和底端模块之间的连接均为螺栓连接。

本实施例中，顶端模块和底端模块内部均采用焊接连接。

本实施例中，顶端模块和底端模块的环向工字钢支撑(2)均设有连接工字钢(9)。

本实施例根据某地的地铁某区间叠落盾构为工程背景，提供了一种可快速安装及拆卸的叠落盾构模块化钢支撑加固体系，钢支撑加固体系适用于叠落盾构隧道，盾构机掘进上层隧道时，安装在下层隧道起支撑加固作用。

本实施例钢支撑加固体系通过模块化设计，将钢支撑分为9块，隧道拱底处3块、拱腰处4块、拱顶处2块，各模块内部构件采用焊接连接，各模块之间采用螺栓连接；模块化钢支撑加固体系在安装时先安装拱底模块，然后安装拱腰模块，最后安装拱底模块，拆卸时顺序相反。

在满足“先下后上”施工顺序的前提下，对下层盾构实施有效加固；通过钢支撑加固体系的模块化设计，简化现场操作程序，实现钢支撑的快速安装及拆卸，可使下层隧道钢支撑加固与上层隧道盾构施工同步进行，保障盾构施工工期。

本发明适用于长距离叠落盾构施工，其拼装速度可同步上层盾构推进速度；

本发明钢支撑加固体系预留了盾构隧道内渣土车及管片运输车的行驶空间，其“门”字形支撑形式不干扰隧道正常施工，具有较好的可实施性。

本发明通过钢环与管片环密贴，钢环与管片环之间为面接触，受力更均匀，协同变形能力更强。

本实施例盾构平均施工速度为25环/天，洞内拆除运输及安装25环支撑需要2天，故下层隧道加固长度需要100环，每环管片设2环钢支撑加固体系。上层盾构机通过后，对应下层盾构钢支撑开始拆除，拆除后随即运至盾构前进方向安装。通过不断拆卸及安装，形成作业循环。

本实施例适用于叠落盾构隧道，盾构机掘进上层隧道时，安装在下层隧道起支撑加固作用。

以上通过实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的示例性实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。本发明的保护范围由权利要求书限定。凡利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，在本发明的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖保护范围之内。应当注意，为了清楚的进行表述，本发明的说明中省略了部分与本发明的保护范围无直接明显的关联但本领域技术人员已知的部件和处理的表述。