一种盾构隧道管片拉紧装置及拉紧方法与流程

本发明涉及隧道工程，特别是一种盾构隧道管片拉紧装置及拉紧方法。

背景技术：

1、在盾构机在特殊阶段掘进期间，时常会降低掘进推力，如盾构始发掘进段、接收掘进段、其他特殊情况需要临时减速停机的阶段等，这些情况下，盾构管片会因缺少盾构顶推力而产生“张开”现象，简单而言就是管片环间无法紧密接触，从而导致管片环缝渗漏水、错台和变形等情况的发生。一旦出现环纵错台、整体变形，如再采取补救措施也很难达到最初的状态，几乎在盾构隧道中属于不可逆转的情况。面对上述情况，就需要临时采用外加措施将盾尾一定范围内的管片进行强行拉紧。现有的盾构管片纵向拉紧方式主要有槽钢拉紧和钢丝绳拉紧：

2、1.槽钢拉紧方式，如需保证拉紧效果，则必须要求槽钢本身具有一定的刚度，一般情况下槽钢型号不小于14#，拉紧范围10环左右，按照1.2m/环计算，单根槽钢长度12m，重量约为145kg，槽钢拉紧方式具有以下问题，人工安装难度大且必须等待固定范围所有管片拼装完成后，一体拉紧固定成型，且拉紧后无法进一步施加预加拉紧力。

3、2.钢丝绳拉紧方式，采用钢丝绳预加应力，待固定范围所有管片拼装完成后，一体拉紧固定成型；突出问题是钢丝绳和锚固段存在自身稳定性风险，一旦钢丝绳发生拉伸疲劳导致断裂或者崩坏，将严重威胁隧道施工作业安全。

4、因此，本技术旨在探索和寻求一种更为安全、快速、便捷、灵活的盾构管片纵向拉紧和固定方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：解决现有盾构管片纵向拉紧方式不完善，从而导致人工安装难度大和严重威胁隧道施工作业安全的问题，提供了一种盾构隧道管片拉紧装置及拉紧方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种盾构隧道管片拉紧装置，包含固定装置、杆件和套筒，所述固定装置用于连接在管片上，相邻的每个所述管片上分别设有所述固定装置，每个所述固定装置上连接套筒，所述套筒内连接杆件，所述杆件在套筒内伸入的长度可调。

4、本方案中包含固定装置、杆件和套筒，固定装置是拉紧装置的主要固定结构，通过固定装置将拉紧装置固定在管片上，套筒是拉紧装置的连接结构，通过套筒连接固定装置和杆件，将两部分连接成一个整体，杆件是拉紧装置的主要受力机构，由于杆件在套筒内伸入的长度可调，使得杆件在套筒内收紧时，杆件可以带动管片上的固定装置相向运动实现对管片的拉紧。

5、本发明提供了一种盾构隧道管片拉紧装置，与现有技术相比，采用固定装置，套筒和杆件的拉紧方式，避免采用重量较大的槽钢拉紧方式和存在安全隐患的钢丝绳拉结方式，可以有效解决传统拉紧装置的局限性，操作简单，该装置可以精确地调整杆件在套筒内的位置，从而实现对管片的精确拉紧。这有助于保证管片的密封性和防水效果，避免了管片松弛、渗漏水等问题的出现，提高了施工质量，而且该装置的设计使得管片的纵向拉紧过程更加快速和高效，该装置结构简单，体积小，重量轻，安装和拆卸方便。这不仅降低了施工过程中的劳动强度，还减少了施工所需的时间和人力成本，从而降低了施工成本，该装置采用固定装置、杆件和套筒等部件的组合，结构稳定可靠。在使用过程中，可以有效防止管片松动、脱落等安全隐患的发生，提高了施工安全性，不需要二次加工投入且结构稳定、安全系数高，提高了隧道施工生产效率及隧道的安全稳定性。

6、作为本发明的优选方案，所述固定装置包含螺杆和连接板，所述螺杆与所述连接板连接，所述连接板预留有用于套筒穿过的孔洞，所述螺杆与所述管片的吊装孔螺纹连接。

7、本方案推荐所述固定装置包含螺杆和连接板，所述螺杆与所述连接板连接，所述连接板的预留有用于套筒穿过的孔洞，所述螺杆与所述管片的吊装孔连接，螺杆与管片的吊装孔连接，由于丝牙的设计，可以方便地调整固定装置的位置，以适应不同尺寸和位置的管片，增强了装置的适应性和灵活性，连接板的设计使得固定装置能够稳固地与套筒连接，连接板预留有孔洞用于套筒穿过，通过孔洞对套筒的限位，保证了固定装置与套筒之间的侧向连接的稳定、可靠。这种设计有助于减少施工过程中的晃动和位移，确保拉紧装置的有效性，由于固定装置结构简单，安装和拆卸过程变得简单快捷。螺杆和连接板的组合使得固定装置能够迅速与管片连接或分离，提高了施工效率，固定装置的材料和制造过程相对简单，降低了制造成本。此外，由于安装和拆卸的便捷性，也减少了施工过程中的劳动成本和时间成本。

8、作为本发明的优选方案，所述套筒的中部设置凸台，所述套筒的内壁设置有螺纹，所述套筒一端外壁设置有螺纹。

9、本方案推荐所述套筒的中部设置凸台，所述套筒的内壁设置有螺纹，所述套筒一端外壁设置有螺纹，凸台的设计使得套筒在连接连接板时能够更加稳固，套筒内壁设置的螺纹允许杆件在套筒内进行位置调整。通过旋转杆件，可以在套筒内实现精确的纵向位置调整，以满足不同管片拉紧的需求。这种设计提供了灵活性，使得装置能够适应不同的施工环境和条件，螺纹的设计使得套筒与杆件之间的连接和拆卸变得简单方便。施工人员只需通过旋转动作即可完成连接、拆卸调整松紧度，无需使用额外的工具或复杂的操作步骤，从而提高了施工效率，套筒一端外壁设置有螺纹，可以与连接装置或其他部件进行连接，提高与连接板连接的稳定性。

10、作为本发明的优选方案，所述套筒外壁具有螺纹的一侧穿过所述连接板，连接板与凸台抵接，所述套筒外壁的螺纹上连接螺母。

11、本方案推荐所述套筒外壁具有螺纹的一侧穿过所述连接板，连接板与凸台抵接，所述套筒外壁的螺纹上连接螺母，当套筒外壁的螺纹穿过连接板并与凸台抵接时，整个装置的结构稳固性得到了增强。连接板与凸台之间的抵接关系使得套筒和固定装置之间形成了一个稳定的连接节点，有效防止了装置在工作过程中的松动或脱落，而且连接板的另一侧还被螺母限位，连接板被夹持在螺母和凸台之间，通过在套筒外壁的螺纹上连接螺母，可以方便地调节和固定套筒的位置。通过旋转螺母，可以实现对套筒的紧固或松开，从而实现对管片拉紧力的精确控制。这种设计使得施工人员在施工过程中能够根据实际情况灵活调整拉紧力，确保施工质量。

12、作为本发明的优选方案，所述螺母和连接板之间还设置有垫片。

13、本方案推荐所述螺母和连接板之间还设置有垫片，垫片的使用可以增加螺母与连接板之间的摩擦力，从而起到防止螺母松动的作用。在盾构隧道施工过程中，由于振动或温度变化等因素可能导致连接部位松动，而垫片的使用可以有效减少这种可能性，由于垫片是独立于螺母和连接板的部件，因此在需要更换或维护时，只需单独更换垫片即可，而无需更换整个螺母或连接板，降低了维护成本。

14、作为本发明的优选方案，所述杆件的两端设置有螺纹。

15、本方案推荐所述杆件的两端设置有螺纹，螺纹连接是一种可靠的连接方式，通过旋转螺母或其他紧固件，可以使杆件与套筒之间形成牢固的连接。这种连接方式可以有效防止杆件在工作过程中松动或脱落，确保拉紧装置的稳定性和可靠性，杆件两端的螺纹设计使得杆件在套筒内的位置可以方便地进行调整。通过旋转杆件，可以精确控制杆件在套筒内的位置，以满足不同管片拉紧的需求。这种设计提供了灵活性，使得装置能够适应不同的施工环境和条件。

16、作为本发明的优选方案，所述杆件的两端的螺纹方向相反。

17、本方案推荐所述杆件的两端的螺纹方向相反，由于杆件两端的螺纹方向相反，当旋转杆件时，杆件会在套筒内沿相反方向移动。这种设计使得施工人员可以双向调整杆件的位置，从而更加灵活地控制管片的拉紧力。无论是在增加还是减少拉紧力的情况下，都可以方便地进行操作。

18、作为本发明的优选方案，一个套筒内对接两个杆件，相邻的两根所述杆件之间在套筒内留有35mm-45mm的间隙。

19、本方案推荐一个套筒内对接两根杆件，相邻的两根所述杆件之间在套筒内留有35mm-45mm的间隙，盾构隧道在施工过程中，由于温度变化和材料热胀冷缩的影响，管片和连接部件可能会产生微小的形变。在相邻杆件之间设置适当的间隙，可以容纳这些形变，避免因材料膨胀导致的挤压或应力集中，保护杆件和套筒不受损坏，间隙的存在使得施工人员在需要调整杆件位置时更加方便。他们可以在不拆除整个装置的情况下，通过旋转杆件来调整其位置，以适应不同的拉紧需求。这种便利性提高了施工效率，减少了调整过程中可能出现的错误或误差。

20、作为本发明的优选方案，至少两组所述一种盾构隧道管片拉紧装置在隧道轴向管壁上均匀设置。

21、本方案推荐至少两组所述一种盾构隧道管片拉紧装置在隧道轴向管壁上均匀设置，均匀设置拉紧装置可以确保隧道管片在整个轴向方向上受到均匀的拉紧力。这有助于防止管片因受力不均而出现变形或损坏，保证隧道的整体结构稳定性和安全性；通过均匀分布拉紧装置，可以更有效地传递和分散隧道内部和外部的荷载，提高隧道的承载能力。这有助于确保隧道在承受地铁列车运行、地质变化等外部因素引起的压力时，能够保持结构的完整性和稳定性；如果拉紧装置在隧道轴向管壁上分布不均，可能会导致某些区域的管片承受过大的应力，从而增加损坏的风险。而均匀设置拉紧装置可以有效减少应力集中现象，延长隧道的使用寿命；均匀分布拉紧装置可以使施工人员在安装和维护过程中更加方便和高效。他们可以按照统一的布局和间距进行操作，减少错误和误差的可能性；通过均匀设置拉紧装置，可以优化隧道结构的设计和施工方案，降低材料成本和施工成本。同时，均匀分布的拉紧装置也有助于减少后期维护和修复的频率和费用，提高经济效益。

22、一种盾构隧道管片拉紧装置的拉紧方法，采用一种盾构隧道管片拉紧装置，包含如下步骤：

23、步骤s1：根据现场实际需要，在需进行拉紧的管片上进行安装所述固定装置，调整所述固定装置的连接板角度，保证相邻所述连接板上的预留孔在同一直线上，先安装一侧套筒，将螺母、垫片安装在此套筒外壁螺纹上，再连接上杆件一端，杆件的另一端先依次套入螺母、垫片，再将第二个套筒穿入连接板后，杆件另一端拧入套筒，再将螺母、垫片与套筒的外壁螺纹连接。

24、步骤s2：在需要将管片纵向拉紧时，对杆件进行预紧。

25、步骤s3：在盾构推进过程中，对螺母进行复紧操作。

26、本方案对管片的拉紧方法，通过对杆件进行预紧，实现装置长度的减小，实现管片的拉紧，步骤s1中，通过调整固定装置的连接板角度，保证相邻连接板上的预留孔在同一直线上，确保了套筒和杆件的精确安装和定位。这种精确的安装方式有助于保证拉紧装置的整体稳定性和可靠性，为后续的拉紧操作提供了良好的基础，步骤s2和s3中，通过对杆件进行预紧和在盾构推进过程中随时对螺母进行复紧操作，可以灵活调整管片的拉紧力。这种预紧和复紧的方式不仅可以在盾构推进过程中随时调整拉紧力，以适应地质变化和施工需求的变化，还可以有效防止管片因受力不均或松动而导致的结构问题，该方法通过有序的步骤和灵活的操作方式，提高了盾构隧道管片纵向快速拉紧的工作效率。施工人员可以快速地完成安装、预紧和复紧等操作，减少了施工时间和人力成本，确保施工安全：通过精确的安装和定位，以及灵活的预紧和复紧操作，该方法有助于确保盾构隧道管片纵向快速拉紧装置的安全性和稳定性。这不仅可以防止管片因受力不均或松动而损坏，还可以减少施工过程中的安全隐患。

27、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

28、1、本发明提供了一种盾构隧道管片拉紧装置，与现有技术相比，采用固定装置，套筒和杆件的拉紧方式，避免采用重量较大的槽钢拉紧方式和存在安全隐患的钢丝绳拉结方式，可以有效解决传统拉紧装置的局限性，操作简单，该装置可以精确地调整杆件在套筒内的位置，从而实现对管片的精确拉紧。这有助于保证管片的密封性和防水效果，避免了管片松弛、渗漏水等问题的出现，提高了施工质量，而且该装置的设计使得管片的纵向拉紧过程更加快速和高效，该装置结构简单，体积小，重量轻，安装和拆卸方便。这不仅降低了施工过程中的劳动强度，还减少了施工所需的时间和人力成本，从而降低了施工成本，该装置采用固定装置、杆件和套筒等部件的组合，结构稳定可靠。在使用过程中，可以有效防止管片松动、脱落等安全隐患的发生，提高了施工安全性，不需要二次加工投入且结构稳定、安全系数高，提高了隧道施工生产效率及隧道的安全稳定性。

29、2、本方案对管片的拉紧方法，通过对杆件进行预紧，实现装置长度的减小，实现管片的拉紧，步骤s1中，通过调整固定装置的连接板角度，保证相邻连接板上的预留孔在同一直线上，确保了套筒和杆件的精确安装和定位。这种精确的安装方式有助于保证拉紧装置的整体稳定性和可靠性，为后续的拉紧操作提供了良好的基础，步骤s2和s3中，通过对杆件进行预紧和在盾构推进过程中随时对螺母进行复紧操作，可以灵活调整管片的拉紧力。这种预紧和复紧的方式不仅可以在盾构推进过程中随时调整拉紧力，以适应地质变化和施工需求的变化，还可以有效防止管片因受力不均或松动而导致的结构问题，该方法通过有序的步骤和灵活的操作方式，提高了盾构隧道管片纵向快速拉紧的工作效率。施工人员可以快速地完成安装、预紧和复紧等操作，减少了施工时间和人力成本，确保施工安全：通过精确的安装和定位，以及灵活的预紧和复紧操作，该方法有助于确保盾构隧道管片纵向快速拉紧装置的安全性和稳定性。这不仅可以防止管片因受力不均或松动而损坏，还可以减少施工过程中的安全隐患。