本發(fā)明涉及盾構(gòu)掘進(jìn)施工，更具體地說(shuō)，涉及一種盾構(gòu)隧道防上浮管片及其安裝方法。

背景技術(shù)：

1、隨著城市地鐵及地下管廊工程的大量施工，地下空間的開(kāi)發(fā)越來(lái)越多，為減少道路交通堵塞及環(huán)境保護(hù)的需要，越來(lái)越多的地下工程采用盾構(gòu)法施工。盾構(gòu)法施工具有安全、高效、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。

2、可在實(shí)際施工過(guò)程中，在地下水豐富及高水壓地區(qū)，盾構(gòu)施工管片在施工過(guò)程會(huì)中受到浮力的作用，容易產(chǎn)生管片上浮、錯(cuò)臺(tái)，造成隧道底標(biāo)高偏差超標(biāo)、影響隧道使用空間。上浮嚴(yán)重的還將導(dǎo)致盾構(gòu)隧道管片剪切破壞、盾構(gòu)機(jī)栽頭、盾構(gòu)姿態(tài)無(wú)法控制的問(wèn)題，嚴(yán)重影響施工質(zhì)量及隧道安全。鑒于此，我們提出一種盾構(gòu)隧道防上浮管片及其安裝方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種盾構(gòu)隧道防上浮管片及其安裝方法，以解決當(dāng)前在地下水豐富及高水壓地區(qū)，盾構(gòu)施工管片在施工過(guò)程會(huì)中受到浮力的作用，容易產(chǎn)生管片上浮、錯(cuò)臺(tái)，造成隧道底標(biāo)高偏差超標(biāo)、影響隧道使用空間，上浮嚴(yán)重的還將導(dǎo)致盾構(gòu)隧道管片剪切破壞、盾構(gòu)機(jī)栽頭、盾構(gòu)姿態(tài)無(wú)法控制的情況，嚴(yán)重影響施工質(zhì)量及隧道安全的技術(shù)問(wèn)題。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種盾構(gòu)隧道防上浮管片，包括：

3、多個(gè)由若干個(gè)框架組件形成的環(huán)形框架單元，若干個(gè)框架組件呈環(huán)形分布，且相鄰的兩個(gè)框架組件之間可拆卸式連接，框架組件包括弧形支撐肋，弧形支撐肋內(nèi)弧面居中處對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)橫梁組件，橫梁組件包括承重梁，承重梁的底端居中對(duì)稱開(kāi)設(shè)有兩個(gè)插入槽，且插入槽內(nèi)兩側(cè)均開(kāi)設(shè)有雙位鎖槽，承重梁內(nèi)設(shè)置有密封氣囊；

4、多個(gè)由若干個(gè)管片組件形成的環(huán)形支護(hù)單元，若干個(gè)管片組件呈環(huán)形分布，且相鄰的兩個(gè)管片組件插接固定，兩個(gè)相鄰的框架組件之間注入有速凝混凝土，管片組件包括管片主體，管片主體的外弧面居中處澆筑預(yù)埋有外弧定位機(jī)構(gòu)；

5、外弧定位機(jī)構(gòu)包括雙向驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，雙向驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)上兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)抓夾組件，且兩個(gè)抓夾組件扣合設(shè)于對(duì)應(yīng)的雙位鎖槽內(nèi)，且密封氣囊具備用于對(duì)兩個(gè)抓夾組件進(jìn)行輔助定位的注入膨脹狀態(tài)和收縮狀態(tài)，兩個(gè)抓夾組件配合對(duì)應(yīng)的雙位鎖槽形成有用于低位布置的小間距定位狀態(tài)和用于高位布置的大間距定位狀態(tài)。

6、本發(fā)明通過(guò)由若干個(gè)框架組件形成的環(huán)形框架單元，配合由若干個(gè)管片組件形成的環(huán)形支護(hù)單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)于隧道的支護(hù)，進(jìn)行支護(hù)時(shí)，通過(guò)使得澆筑于管片主體內(nèi)的雙向驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)上設(shè)置的兩個(gè)抓夾組件與兩個(gè)插入槽內(nèi)兩側(cè)設(shè)置的雙位鎖槽進(jìn)行定位安裝，結(jié)合適用于低位處管片安裝的小間距定位狀態(tài)下和適用于高位處管片安裝的大間距定位狀態(tài)下，可使得若干個(gè)形成環(huán)形支護(hù)單元的管片組件配合環(huán)形框架單元與隧道內(nèi)壁形成一體式結(jié)構(gòu)，以避免因受浮力作用而產(chǎn)生管片上浮、錯(cuò)臺(tái)、造成隧道底標(biāo)高偏差超標(biāo)、影響隧道使用空間的問(wèn)題，從而解決了因上浮嚴(yán)重而導(dǎo)致盾構(gòu)隧道管片剪切破壞、盾構(gòu)機(jī)栽頭、盾構(gòu)姿態(tài)無(wú)法控制的問(wèn)題，保障了施工質(zhì)量及隧道安全。

7、優(yōu)選地，管片主體的一側(cè)等距構(gòu)造有若干個(gè)定位鍵，且管片主體的另一側(cè)等距開(kāi)設(shè)有若干個(gè)適配對(duì)應(yīng)定位鍵的定位槽，管片主體的四側(cè)面上設(shè)置有兩個(gè)緩沖墊圈。

8、優(yōu)選地，管片主體的兩側(cè)均居中開(kāi)設(shè)有定位凹槽，且一個(gè)定位凹槽內(nèi)一側(cè)構(gòu)造有適配定位凹槽的定位凸鍵a，另一定位凹槽內(nèi)另一側(cè)構(gòu)造有適配定位凹槽的定位凸鍵b，定位凸鍵b的一側(cè)對(duì)稱開(kāi)設(shè)有兩個(gè)貫穿槽，且兩個(gè)貫穿槽內(nèi)均固定設(shè)置有注漿管，定位凸鍵a的一次對(duì)稱開(kāi)設(shè)有兩個(gè)供對(duì)應(yīng)注漿管插入的注漿腔。

9、優(yōu)選地，雙向驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括預(yù)埋框架，預(yù)埋框架內(nèi)兩側(cè)均構(gòu)造有橫向載荷調(diào)節(jié)隔板，且兩個(gè)橫向載荷調(diào)節(jié)隔板的兩側(cè)開(kāi)設(shè)有通孔，位于同側(cè)的兩個(gè)通孔內(nèi)共同固定安裝有連接于預(yù)埋框架的導(dǎo)向桿。

10、優(yōu)選地，兩個(gè)橫向載荷調(diào)節(jié)隔板內(nèi)居中轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有雙向絲桿，且雙向絲桿穿過(guò)預(yù)埋框架的一端固定安裝有延伸出管片主體的旋擰頭。

11、優(yōu)選地，抓夾組件包括滑座、安裝座、鉸接座；

12、滑座的頂端居中開(kāi)設(shè)有安裝槽，且安裝槽兩側(cè)的頂端均居中開(kāi)設(shè)有固定槽，滑座的兩側(cè)均構(gòu)造有導(dǎo)向耳，且導(dǎo)向耳滑動(dòng)設(shè)于導(dǎo)向桿上；

13、安裝座插接設(shè)于安裝槽內(nèi)，且安裝座兩側(cè)的頂部均構(gòu)造有適配固定槽的固定耳，固定耳內(nèi)設(shè)有螺紋連接于滑座內(nèi)的鎖緊螺栓；

14、鉸接座居中構(gòu)造于安裝座的頂端，且鉸接座內(nèi)鉸接安裝有雙端扣爪機(jī)構(gòu)，鉸接座內(nèi)一側(cè)構(gòu)造有配合雙端扣爪機(jī)構(gòu)的限位座。

15、優(yōu)選地，雙端扣爪機(jī)構(gòu)包括軸桿、承重扣爪、兩個(gè)復(fù)位扭簧；

16、軸桿轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于鉸接座內(nèi)，且軸桿的外緣面上居中固定安裝有受擠穩(wěn)定爪，受擠穩(wěn)定爪貼合于限位座的一側(cè)；

17、承重扣爪構(gòu)造于受擠穩(wěn)定爪一側(cè)的頂部，且受擠穩(wěn)定爪和承重扣爪相鄰的側(cè)面均構(gòu)造有x型防滑紋；

18、復(fù)位扭簧套設(shè)于軸桿的一端，且復(fù)位扭簧的兩端分別固定連接于受擠穩(wěn)定爪和鉸接座。

19、優(yōu)選地，弧形支撐肋的兩端均對(duì)稱開(kāi)設(shè)有兩個(gè)凹槽，且凹槽內(nèi)一側(cè)開(kāi)設(shè)有圓孔，圓孔內(nèi)穿設(shè)有固定螺栓。

20、優(yōu)選地，承重梁與弧形支撐肋的內(nèi)弧面焊接固定，承重梁的一端居中開(kāi)始有圓槽，且圓槽內(nèi)構(gòu)造有外護(hù)管，密封氣囊的一端接通有穿設(shè)于外護(hù)管內(nèi)的注入段，且密封氣囊另一端構(gòu)造有供外護(hù)管穿設(shè)的穿設(shè)段。

21、一種防上浮管片的安裝方法，包括以下步驟：

22、s1、環(huán)形框架單元鋪設(shè)；

23、在盾構(gòu)機(jī)完成對(duì)隧道的掘進(jìn)后，通過(guò)設(shè)備與隧道內(nèi)壁鋪設(shè)若干個(gè)弧形支撐肋，再將固定螺栓穿過(guò)相鄰兩個(gè)弧形支撐肋上的兩個(gè)對(duì)應(yīng)的凹槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)若干個(gè)弧形支撐肋的環(huán)狀布置，完成環(huán)狀布置后；

24、通過(guò)將若干個(gè)承重梁焊接與對(duì)應(yīng)弧形支撐肋內(nèi)弧面的中部，并使得位于承重梁一端的外護(hù)管插入另一密封氣囊內(nèi)的穿設(shè)段內(nèi)，形成后續(xù)的注漿位，從而完成若干個(gè)弧形支撐肋之間的穩(wěn)定支撐，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)形框架單元的鋪設(shè)；

25、s2、環(huán)形支護(hù)單元；

26、s201、低位管片安裝；

27、通過(guò)管片運(yùn)輸車將管片組件移動(dòng)至鋪設(shè)位置，并通過(guò)設(shè)備將管片組件移動(dòng)至位于低位處弧形支撐肋的上方，使得雙向絲桿上設(shè)置的兩個(gè)抓夾組件分別插入承重梁上的兩個(gè)插入槽內(nèi)，通過(guò)擰動(dòng)雙向絲桿一端設(shè)置的旋擰頭，使兩個(gè)抓夾組件扣入對(duì)應(yīng)的雙位鎖槽內(nèi)，完成與前一管片的裝配作業(yè)，并完成對(duì)于管片組件的鎖定作業(yè)，而后依次進(jìn)行從而完成對(duì)低位處多塊管片組件的鋪設(shè)；

28、s202、側(cè)壁管片安裝；

29、通過(guò)設(shè)備將管片組件移動(dòng)至隧道側(cè)壁處布置的弧形支撐肋的一側(cè)，使得管片主體上設(shè)置的定位凸鍵b以及低位處管片主體上設(shè)置的定位凸鍵a分別插入定位凹槽內(nèi)，并逐步推進(jìn)，使得兩根注漿管分插入對(duì)應(yīng)的注漿腔內(nèi)，再使得管片主體一側(cè)的若干個(gè)定位鍵插入前一管片主體一側(cè)的若干個(gè)定位槽內(nèi)，再使得管片主體上設(shè)置的緩沖墊圈與相鄰管片主體上的緩沖墊圈相互擠壓，完成相鄰管片與前一管片的裝配作業(yè)，并再次進(jìn)行鎖定作業(yè)，依次進(jìn)行即可完成對(duì)隧道側(cè)壁處多塊管片組件的鋪設(shè)；

30、s203、高位管片安裝；

31、通過(guò)設(shè)備將管片組件移動(dòng)至隧道高位處弧形支撐肋的下方，完成相鄰管片與前一管片的裝配作業(yè)，并再次進(jìn)行鎖定作業(yè)，依次進(jìn)行即可完成對(duì)隧道高位處多塊管片組件的鋪設(shè)，形成對(duì)隧道的環(huán)形支護(hù)作業(yè)；

32、s3、執(zhí)行小間距定位狀態(tài)鎖定作業(yè)；

33、在進(jìn)行低位管片安裝鎖定作業(yè)時(shí)，調(diào)節(jié)安裝座的方向，通過(guò)擰動(dòng)設(shè)于雙向絲桿一端的旋擰頭，以通過(guò)雙向絲桿拉動(dòng)兩個(gè)滑座于對(duì)應(yīng)的插入槽內(nèi)相互靠近，縮小兩個(gè)雙端扣爪機(jī)構(gòu)之間的間距，從而使得兩個(gè)受擠穩(wěn)定爪受插入槽側(cè)壁推擠帶動(dòng)承重扣爪以軸桿為軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，并擠壓兩個(gè)復(fù)位扭簧形變儲(chǔ)能，以迫使兩個(gè)承重扣爪分別插入對(duì)應(yīng)的雙位鎖槽內(nèi)，形成針對(duì)管片組件的小間距定位狀態(tài)，完成對(duì)管片組件的鎖定作業(yè)；

34、s4、執(zhí)行大間距定位狀態(tài)鎖定作業(yè)；

35、在進(jìn)行高位處管片安裝鎖定作業(yè)時(shí)，調(diào)節(jié)安裝座的方向，通過(guò)擰動(dòng)設(shè)于雙向絲桿一端的旋擰頭，以通過(guò)雙向絲桿拉動(dòng)兩個(gè)滑座于對(duì)應(yīng)的插入槽內(nèi)相互遠(yuǎn)離，擴(kuò)大兩個(gè)雙端扣爪機(jī)構(gòu)之間的間距，從而使得兩個(gè)受擠穩(wěn)定爪受插入槽側(cè)壁推擠帶動(dòng)承重扣爪以軸桿為軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，并擠壓兩個(gè)復(fù)位扭簧形變儲(chǔ)能，以迫使兩個(gè)承重扣爪分別插入對(duì)應(yīng)的雙位鎖槽內(nèi)，形成針對(duì)管片組件的大間距定位狀態(tài)，完成對(duì)管片組件的鎖定作業(yè)；

36、s5、執(zhí)行密封氣囊的注入膨脹狀態(tài)；

37、通過(guò)外部設(shè)備通過(guò)注入段向密封氣囊內(nèi)注入速凝混凝土，從而使得密封氣囊受注入的速凝混凝土影響而不斷的膨脹，填補(bǔ)承重梁內(nèi)插入雙端扣爪機(jī)構(gòu)后的空間，使得速凝混凝土凝固后對(duì)雙端扣爪機(jī)構(gòu)的鎖定狀態(tài)進(jìn)行二次加固，配合環(huán)形框架單元形成作用于隧道巖土層的連體式結(jié)構(gòu)；

38、s6、管片加固流程；

39、通過(guò)外部設(shè)備向注漿管內(nèi)注入速凝混凝土，使得速凝混凝土充滿兩個(gè)定位凹槽與定位凸鍵a和定位凸鍵b之間的間隙及注漿腔內(nèi)，待其凝固后，使得環(huán)形支護(hù)單元配合環(huán)形框架單元形成作用于隧道巖土層的一體式結(jié)構(gòu)。

40、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

41、1、本發(fā)明通過(guò)由若干個(gè)框架組件形成的環(huán)形框架單元，配合由若干個(gè)管片組件形成的環(huán)形支護(hù)單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)于隧道的支護(hù)，進(jìn)行支護(hù)時(shí)，通過(guò)使得澆筑于管片主體內(nèi)的雙向驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)上設(shè)置的兩個(gè)抓夾組件與兩個(gè)插入槽內(nèi)兩側(cè)設(shè)置的雙位鎖槽進(jìn)行定位安裝，結(jié)合適用于低位處管片安裝的小間距定位狀態(tài)下和適用于高位處管片安裝的大間距定位狀態(tài)下，可使得若干個(gè)形成環(huán)形支護(hù)單元的管片組件配合環(huán)形框架單元與隧道內(nèi)壁形成一體式結(jié)構(gòu)，以避免因受浮力作用而產(chǎn)生管片上浮、錯(cuò)臺(tái)、造成隧道底標(biāo)高偏差超標(biāo)、影響隧道使用空間的問(wèn)題，從而解決了因上浮嚴(yán)重而導(dǎo)致盾構(gòu)隧道管片剪切破壞、盾構(gòu)機(jī)栽頭、盾構(gòu)姿態(tài)無(wú)法控制的問(wèn)題，保障了施工質(zhì)量及隧道安全。

42、2、本發(fā)明還通過(guò)向密封氣囊內(nèi)注入速凝混凝土，使得密封氣囊受注入的速凝混凝土影響而不斷的膨脹，填補(bǔ)承重梁內(nèi)插入雙端扣爪機(jī)構(gòu)后的空間，待速凝混凝土凝固后，即可對(duì)雙端扣爪機(jī)構(gòu)的鎖定狀態(tài)進(jìn)行二次加固，配合環(huán)形框架單元形成作用于隧道巖土層的連體式結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高管片對(duì)浮力作用的抵抗效果。

43、3、本發(fā)明還通過(guò)向注漿管內(nèi)注入速凝混凝土，使得速凝混凝土充滿兩個(gè)定位凹槽與定位凸鍵a和定位凸鍵b之間的間隙及注漿腔內(nèi)，待其凝固后，即可使得相鄰的兩個(gè)管片主體連為一個(gè)整體，使得環(huán)形支護(hù)單元配合環(huán)形框架單元形成作用于隧道巖土層的一體式結(jié)構(gòu)，以便于更好的完成對(duì)隧道的支護(hù)。