一种土质隧道模块化支护结构及其施工方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110344845A(43)申请公布日2019.10.18(21)申请号201910655536.X(22)申请日2019.07.19(71)申请人西安建筑科技大学地址710055陕西省西安市雁塔路13号(72)发明人张玉伟肖珂辉宋战平郑文杰田小旭张强范胜元田佳乐(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人杨晔(51)Int.Cl.E21D11/08(2006.01)E21D11/10(2006.01)E21D11/38(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图3页(54)发明名称一种土质隧道模块化支护结构及其施工方法(57)摘要一种土质隧道模块化支护结构和施工方法，先将金属刀头顶进到预定位置，再将管片沿金属刀头方向顶进，在顶进的同时使用核心留土开挖法逐步开挖直至达到隧道设计长度，回收刀头；管片上设有穿束孔和注浆孔，穿束孔中设有预应力筋，连接同一顶进方向上相邻的管片注浆孔中设有注浆管，注浆孔与注浆管之间设有橡胶止水圈，注浆管上设有溢流孔增大加固区域；本发明在开挖前就能提供足够强度的保护结构，减少逐节顶进时管片与土层之间的摩擦，减少千斤顶的损耗，减少施工能耗；管片间连接采用企口缝拼接，杜绝十字拼缝并设置橡胶止水件，提升了支护结构的防水效果；环向约束力部分靠围土提供，减少了钢筋使用；本发明方法具有安全、高效和节约的特点。CN110344845ACN110344845A权利要求书1/3页1.一种土质隧道模块化支护结构，若干节支护结构沿顶进方向相互连接构成一定长度的隧道，其特征在于，每一节支护结构由顶部结构、左侧结构、底部结构、右侧结构彼此连接围合而成，所述顶部结构由至少三片顶部管片相接组成；所述左侧结构至少包括一片左侧管片；所述右侧结构至少包括一片右侧管片；所述底部结构至少包括两片底部管片；所述顶部管片、左侧管片和右侧管片上均设置有穿束孔(18)和注浆孔(19)，所述注浆孔(19)中打入有注浆管(20)；所述注浆管(20)上设置有溢浆孔(21)；第一节支护结构的管片，其长度两两不相同，也不与其后连接的第二节支护结构的管片的长度相同，第二节支护结构的管片之后的每节管片与第二节支护结构的管片的长度都相同。2.根据权利要求1所述一种土质隧道模块化支护结构，其特征在于，所述顶部管片之间，左侧管片之间，右侧管片之间，底部管片之间或它们相互之间的连接都采用企口缝连接。3.根据权利要求1所述一种土质隧道模块化支护结构，其特征在于，所述穿束孔(18)内穿有预应力筋(22)。4.根据权利要求1所述一种土质隧道模块化支护结构，其特征在于，所述注浆管(20)与注浆孔(19)之间设有橡胶密封圈(23)。5.根据权利要求1所述一种土质隧道模块化支护结构，其特征在于，在相邻的任意管片之间均设有橡胶密封垫(24)。6.采用权利要求1至5任一权利要求所述的一种土质隧道模块化支护结构进行施工的方法，包括以下步骤：步骤一：1.1根据设计，制作顶部管片、左侧管片、右侧管片和底部管片；1.2在预定隧道开挖面前方设置反力墙，在反力墙上设置千斤顶底座，在千斤顶底座上设置千斤顶；1.3在预定隧道开挖面和反力墙之间沿预定顶进方向设置导轨；步骤二：2.1沿第一顶部导轨将第一顶部刀头(1)顶入预定的隧道顶部；2.2将第一节第一顶部管片(8)沿第一顶部导轨顶进到预定位置，并与第一顶部刀头(1)前后相连；2.3开挖对应区域的土体，并设置第一节第一支撑(15)；步骤三：3.1沿第二顶部导轨将第二顶部刀头(2)顶入预定位置，所述第二顶部导轨设置在第一顶部导轨一侧，所述第二顶部刀头(2)与所述第一顶部刀头(1)一侧相接；3.2将第一节第二顶部管片(9)沿第二顶部导轨顶进到预定位置，并与第二顶部刀头(2)前后相连；3.3开挖对应区域的土体，并设置第一节第二支撑(16)；步骤四：4.1沿第三顶部导轨将第三顶部刀头(3)顶入预定位置，所述第三顶部导轨设置在第一顶部导轨另一侧，所述第三顶部刀头(3)与所述第一顶部刀头(1)另一侧相接；2CN110344845A权利要求书2/3页4.2将第一节第三顶部管片(10)沿第三顶部导轨顶进到预定位置，并与第三顶部刀头(3)前后相连；4.3开挖对应区域的土体，并设置第一节第三支撑(17)；步骤五：按照以上步骤二到步骤四的规律重复进行，直到将剩余顶部刀头和顶部管片打入土体，并开挖对应土体设置对应支护；步骤六：6.1将第一左侧刀头(4)沿第一左侧导轨顶入预定位置，所述第一左侧导轨设置在相邻顶部导轨的一侧，所述第一左侧刀头(4)与相邻顶部刀头一侧相接；6.2将第一节第一左侧管片(11)沿第一左侧导轨顶进到预定位置，并与第一左侧刀头(4)前后相连；6.3将第一右侧刀头(5)