一种盾构法施工的综合管廊装配式结构及其施工方法与流程

本发明涉及地下综合管廊技术领域，尤其涉及一种盾构法施工的综合管廊装配式结构及其施工方法。

背景技术：

采用盾构法施工综合管廊时具有施工速度快、对周边环境影响小，不干扰地面道路交通等优势，国内已有多地成功应用盾构法施工综合管廊。为了有效利用盾构内部圆形空间，分隔无法互相兼容的管线，需要在盾构内施工隔板、隔墙等内部结构。

尽管工艺简单、结构刚度较高，但是盾构管廊内部结构采用现浇施工，存在诸如混凝土长距离泵送困难、混凝土养护周期较长、需要改造专用滑模等问题。特别是随着综合管廊盾构法施工区间长度的增加，现浇法施工无法实现多工作面交叉作业，严重限制了施工速度。

随着入廊管线种类和规模的增加，盾构管廊向着大直径和多舱室方向发展，主流的盾构管廊直径已达到地铁等级(5～6m)，现浇内部结构从施工质量和速度上已无法适应当前的盾构管廊建设。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点和不足，本发明提供一种盾构法施工的综合管廊装配式结构及其施工方法，其解决了盾构管廊装结构复杂且需要现场浇筑的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明的盾构法施工的综合管廊装配式结构包括：

仰拱回填层、多个预制盾构衬砌、多个支撑件、多个填充组件以及多个预制隔板；

所述预制盾构衬砌包括多个盾构管片和多个弧形钢板，所述弧形钢板预制于所述盾构管片的内侧壁上，所述弧形钢板位于所述盾构管片的中部且所述弧形钢板到所述盾构管片的两侧的距离相等，多个所述弧形钢板拼接成环形钢板；多个所述预制盾构衬砌能够沿隧道的长度方向依次拼接成盾构管廊；

所述弧形钢板的内侧壁上成对设置有所述支撑件，多个所述预制盾构衬砌上的所述支撑件的基准面均位于同一水平面内；

所述预制隔板设置于所述支撑件上，多个所述预制隔板沿所述盾构管廊的长度方向依次拼接，任意两个相邻的所述预制隔板之间设置有拼缝，所述拼缝位于所述支撑件的上方；

所述填充组件设置于所述拼缝中；

所述仰拱回填层浇筑于所述盾构管廊的管腔的底部。

可选地，所述预制隔板为矩形平板；

所述预制隔板包括第一侧面、第二侧面、第三侧面以及第四侧面，所述第一侧面与所述第二侧面为一组相对的面，所述第三侧面与所述第四侧面为一组相对的面；

所述第一侧面上预制有多个连接件，所述第三侧面上预制有多根第一锚固钢筋，所述第四侧面上预制有多根第二锚固钢筋。

可选地，所述预制隔板的四个角分别与四个所述支撑件一一对应连接。

可选地，所述预制隔板水平设置，所述第三侧边与所述盾构管片的内侧壁之间浇筑有第一板边后浇带，所述第四侧边与所述盾构管片的内侧壁之间浇筑有第二板边后浇带；

所述第一锚固钢筋埋设于所述第一板边后浇带中，所述第二锚固钢筋埋设于所述第二板边后浇带中。

可选地，所述连接件用于安装管线支架。

可选地，所述预制隔板的厚度不小于20cm；所述预制隔板的对角线的长度小于所述预制盾构衬砌的内径。

可选地，所述支撑件为预制牛腿；

所述预制牛腿采用钢材预制而成，或者采用钢与混凝土的组合材料预制而成。

可选地，所述拼缝呈长条形，所述拼缝的横截面的上端的宽度大于下端的宽度。

可选地，所述填充组件包括依次叠置的第一防火密封胶条、遇水膨胀橡胶条、聚合物水泥砂浆层以及第二防火密封胶条；

所述第一防火密封胶条靠近所述拼缝的横截面的上端，所述第二防火密封胶条靠近所述拼缝的横截面的下端。

另外，本发明还提供了一种盾构法施工的综合管廊装配式结构的施工方法，所述施工方法基于如上所述的盾构法施工的综合管廊装配式结构进行实施，其包括以下步骤：

s1、采用盾构法施工隧道主体，将多个所述预制盾构衬砌运送至隧道内并沿隧道的长度依次拼接成所述盾构管廊；

s2、在所述盾构管廊的管腔的底部浇筑所述仰拱回填层；

s3、在所述弧形钢板的内侧壁的设定位置安装所述支撑件；

s4、将所述预制隔板运输至隧道内的设定位置；

s5、将所述预制隔板顶升至所述支撑件上方，调整所述预制隔板的角度，使所述预制隔板的长边与隧道的轴线垂直；

s6、调整所述预制隔板的位置，使所述预制隔板的四个角分别与所述四个支撑件一一对应连接；

s7、部分或所有的所述预制隔板安装就位后，在所述拼缝中安装所述填充组件。

(三)有益效果

本发明的盾构法施工的综合管廊装配式结构，满足盾构隧道内部空间物理分隔要求，兼顾了结构强度和安装便利，整体构件数量少、连接可靠、盾构隧道内现浇工程量少，可同时保证内部结构的防水密封性。

盾构法施工的综合管廊装配式结构应用灵活，建成后占用隧道内部空间少，可根据需要在上层空间和下层空间内安装多种管线，或施工隔墙进一步划分成若干舱室。

预制隔板安装后可立即在上方开展后续施工，无需等待混凝土浇筑前处理和凝固时间。

预埋的弧形钢板环向连续分布，可在断面内任意指定位置上安装支撑件，不受盾构管片错缝安装的影响，并可在弧形钢板上焊接管线支架，无需在预制隔板上增加管线支架固定构件或用螺栓打孔，施工方便。

支撑件可在盾构管片分别预制、后期组装，一方面避免在盾构管片上植筋安装影响盾构管片强度，另一方面降低牛腿与盾构管片一起预制引起安装定位精度控制困难。预制牛腿可在工厂批量预制加工，构件质量和尺寸精度有保障。

附图说明

图1为本发明的盾构法施工的综合管廊装配式结构的横截面示意图；

图2为图1中在a处的放大图；

图3为图1中在a-a处的剖面示意图；

图4为图3中在b处的放大图；

图5为本发明的盾构法施工的综合管廊装配式结构的预制隔板的俯视示意图；

图6为本发明的盾构法施工的综合管廊装配式结构的使用状态参考图。

【附图标记说明】

10：盾构管片；11：弧形钢板；12：上层空间；13：下层空间；

20：预制牛腿；

30：预制隔板；31：第二锚固钢筋；32：连接件；

40：第二板边后浇带；

50：仰拱回填层；

60：第一防火密封胶条；61：遇水膨胀橡胶条；62：聚合物水泥砂浆层；63：第二防火密封胶条。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”......等方位名词以图1的定向为参照。

为了更好地理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明提供了一种盾构法施工的综合管廊装配式结构，如图1所示，盾构法施工的综合管廊装配式结构包括仰拱回填层50、多个预制盾构衬砌、多个支撑件、多个填充组件以及多个预制隔板30，多个预制盾构衬砌的盾构管片10能够沿隧道的长度方向依次拼接成盾构管廊。预制盾构衬砌、支撑件以及预制均通过工厂标准化的设备预制而成，减少了隧道内现浇筑的工程量，制作效率高且构件质量高，易于标准化和模块化地生产和推广，有效降低制作时间和成本。预制盾构衬砌包括多个盾构管片10和多个弧形钢板11，预制隔板30采用钢筋混凝土预制而成，在浇筑预制隔板30时将弧形钢板11预制于盾构管片10的内侧壁上，弧形钢板11的宽度优选为15cm-25cm，保证了弧形钢板11的强度的同时减少了材料的浪费。优选地，弧形钢板11到盾构管片10的两侧的距离相等，也即弧形钢板11设置在盾构管片10的中间位置。多个盾构管片10拼接成环形的预制盾构衬砌后，多个盾构管片10上的多个弧形钢板11正好依次首尾相接成环形钢板，环形钢板整体结构在连续且稳定，便于在弧形钢板的任意位置连接管线支架。弧形钢板11的内侧壁上位于同一水平高度的两个相对的点上安装成对设置的支撑件，多个预制盾构衬砌上的支撑件的位于同一水平。支撑件可在盾构管片10全部或者部分安装到位后再进行安装，避免在盾构管片10上植筋安装影响盾构管片10强度，支撑件安装过程中可以调整任意一个支撑件的位置，不受盾构管片10错缝安装的影响，保证了多个支撑件均能位于同一水平高度，并且，如图6所示，可在弧形钢板11上焊接管线支架，无需在预制隔板30上增加管线支架固定构件或用螺栓打孔，施工方便。支撑件可在工厂批量预制加工，构件质量和尺寸精度有保障。

如图3所示，预制隔板30设置于支撑件上，多个预制隔板30沿盾构管廊的长度方向依次拼接。预制隔板30将盾构管廊分割成上层空间12和下层空间13，根据需要在上层空间12和下层空间13内安装多种管线，或施工隔墙进一步划分成若干舱室。预制隔板30安装后可立即在上方开展后续施工，无需等待混凝土浇筑前处理和凝固时间。由于多个支撑件均位于同一水平面内，从而保证了多个预制隔板30也位于同一水平面内。在任意两个相邻的预制隔板30之间设置有拼缝，并在拼缝内安装填充组件，有效地保证了内部结构的防水密封性。如图6所示，仰拱回填层50浇筑于盾构管廊的管腔的底部，仰拱回填层50的上表面浇筑成平面，方便施工人员行走或工程设备行进。

如图1和图5所示，预制隔板30优选为矩形平板。预制隔板30包括第一侧面、第二侧面、第三侧面以及第四侧面，第一侧面与第二侧面为一组相对的面，第三侧面与第四侧面为一组相对的面。图1中，预制隔板30的上侧面为第一侧面，下侧面为第二侧面，左侧面为第三侧面，右侧面为第四侧面。在第一侧面上预制有多个连接件32，连接件32用于安装管线支架，无需在预制隔板30上增加管线支架固定构件或用螺栓打孔，施工方便，保证了预制隔板30的整体强度。如图2所示，第三侧面上预制有多根第一锚固钢筋，第四侧面上预制有多根第二锚固钢筋31。

如图1和图3所示，预制隔板30的四个角分别与水平对称且前后相邻的四个支撑件一一对应连接，提高了预制隔板30的稳定性和安装便利性。

如图1和图2所示，预制隔板30水平设置支撑件上，第三侧边与盾构管片10的内侧壁之间浇筑有第一板边后浇带，第四侧边与盾构管片10的内侧壁之间浇筑有第二板边后浇带40，通过第一板边后浇带和第二板边后浇带40将预制隔板30与盾构管片10的内侧壁稳固连接。并且，在浇筑板边后浇带时将第一锚固钢筋埋设于第一板边后浇带中，将第二锚固钢筋31埋设于第二板边后浇带40中，进一步提高了预制隔板30的稳固性。

如图1所示，预制隔板30的厚度不小于20cm，保证预制隔板30的承重能力。预制隔板30的对角线的长度为l，预制盾构衬砌的内径为din。预制隔板30在预制盾构衬砌内运送时，预制隔板30的长边与预制盾构衬砌的轴线平行；预制隔板30安装时，预制隔板30水平旋转，使预制隔板30的长边与预制盾构衬砌的轴线垂直。预制隔板30的对角线的长度l小于预制盾构衬砌的内径din，din与l的差值优选为大于10cm，保证了预制隔板30能够在预制盾构衬砌内部旋转，从而保证了安装施工能够正常且快速地进行。

优选地，支撑件为预制牛腿20，预制牛腿20可以采用钢材预制而成，或者采用钢与混凝土的组合材料预制而成，预制牛腿20的上表面为平面。预制牛腿20通过在工厂内通过模具预制而成，所有的预制牛腿20的形状和结构均相同，质量也得到了保障。采用钢制的预制牛腿20时可与弧形钢板11直接焊接，安装方便且不会改变预制盾构衬砌本身的结构；采用钢-混凝土组合式时可与弧形钢板11用螺栓等连接工件连接。预制牛腿20可以在盾构管片10全部或者部分安装到位再进行安装，安装过程中通过调整预制牛腿20的位置使多个预制牛腿20的上表面均位于同一水平面内，无需考虑盾构管片10之间错位而导致预制牛腿20的上表面不在同一水平面内的情况发生，提高了安装效率，保证了安装精度。

如图3和图4所示，两块预制隔板30的长边对接后形成拼缝，拼缝呈长条形。预制隔板30在预制时对长边的侧面进行处理，使拼缝的横截面的上端的宽度大于下端的宽度，上端宽度优选为20cm-40cm，下端的宽度优选为10cm-20cm。拼缝上宽下窄的结构有利于将填充组件从拼缝的上端快速的填充进拼缝内。填充组件包括依次叠置的第一防火密封胶条60、遇水膨胀橡胶条61、聚合物水泥砂浆层62以及第二防火密封胶条63。第一防火密封胶条60靠近拼缝的横截面的上端，第二防火密封胶条63靠近拼缝的横截面的下端。

另外，本发明还提供了一种盾构法施工的综合管廊装配式结构的施工方法，施工方法包括以下步骤：

步骤一：采用盾构法施工隧道主体，将多个预制盾构衬砌运送至隧道内并沿隧道的长度依次拼接成盾构管廊；

步骤二：在盾构管廊的管腔的底部浇筑仰拱回填层50，使盾构管廊的管腔底部呈平面，便于后续施工人员和设备的运输，可实现预制隔板30在狭小隧道空间内的快速运输、安装，便于采用机械化施工，可大大缩短内部结构的施工工期。

步骤三：在弧形钢板11的内侧壁的设定位置安装支撑件；此处的设定位置可以根据上层空间12和下层空间13的空间高度来选择，优选为长层空间和下层空间13的空间高度相同。

步骤四：将预制隔板30运输至隧道内的设定位置；预制隔板30是沿隧道的长度方向依次拼接，所以此处的设定位置为上一块已经安装到位的预制隔板30端部。有效地避免了隔板浇筑施工时混凝土长距离泵送困难、混凝土养护周期较长、需要改造专用滑模等问题的产生。

步骤五：采用机械设备或工具将预制隔板30顶升至支撑件上方，调整预制隔板30的角度，使预制隔板30的长边与隧道的轴线垂直。

步骤六：调整预制隔板30的位置，使预制隔板30下落，预制隔板30的四个角分别与四个水平对称且前后相邻的支撑件的上表面一一对应抵接；

步骤七：部分或所有的预制隔板30安装就位后，在拼缝中安装填充组件。并且预制隔板30安装后可立即在上方开展后续施工，无需等待混凝土浇筑前处理和凝固时间。

在步骤一之前还包括将预制盾构衬砌、支撑件以及预制均通过工厂标准化的设备预制，提高施工效率。

本发明的盾构法施工的综合管廊装配式结构，满足盾构隧道内部空间物理分隔要求，兼顾了结构强度和安装便利，整体构件数量少、连接可靠、盾构隧道内现浇工程量少，可同时保证内部结构的防水密封性。如图6所示，盾构法施工的综合管廊装配式结构应用灵活，建成后占用隧道内部空间少，可根据需要在上层空间12和下层空间13内安装多种管线，或施工隔墙进一步划分成若干舱室。预制隔板30安装后可立即在上方开展后续施工，无需等待混凝土浇筑前处理和凝固时间。如图6所示，预埋的弧形钢板11环向连续分布，可在断面内任意指定位置上安装预制牛腿20，不受盾构管片10错缝安装的影响，并可在弧形钢板11上焊接管线支架，无需在预制隔板30上增加管线支架固定构件或用螺栓打孔，施工方便。预制牛腿20可在盾构管片10分别预制、后期组装，一方面避免在盾构管片10上植筋安装影响盾构管片10强度，另一方面降低牛腿与盾构管片10一起预制引起安装定位精度控制困难。预制牛腿20可在工厂批量预制加工，构件质量和尺寸精度有保障。盾构法施工的综合管廊装配式结构施工方法实现了预制隔板30构件在狭小隧道空间内的快速运输、安装，便于采用机械化施工，可大大缩短内部结构的施工工期。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。