多功能隧道断面拟合的顶管的制作方法

1.本发明涉及地下顶管施工技术领域，特别涉及多功能隧道断面拟合的顶管。


背景技术：

2.urt(under railway/road tunnelling method)工法最早起源于日本，是一种主要用于下穿既有铁路或公路等环境保护要求高的地下工程的暗挖施工方法。据官方数据，相应工法在日本国内已完成项目138个，最大宽度44.8m，最大高度7.5m，最大长度77m，覆土范围0.1m～11.5m，竣工时间最长已有63 年，至今均运营良好。
3.上述工法主要包含三种形式，即下路桁工法(门式框架)、隧道结构形式 (圆形或类矩形)、箱式结构形式(矩形闭合)。
4.在实际应用中，隧道形式是将管节布置成拱形或圆形以支撑结构的荷载和土压力，标准管节为梯形结构，通过改变夹角θ的角度可调整配置曲率，以应对具体施工内容。
5.具体施工步骤为：构筑基坑、组装升降平台、推进管节、焊接管节、注入混凝土、开挖内部空间、浇筑内衬混凝土、完成铺装和照明。
6.在实际应用中，管节夹角θ为基于隧道轮廓及半径确定，每个隧道均需要制作特定的梯形管节，并匹配特定的管节推进机械，管节及施工机械标准化程度低，施工成本高、效率低。
7.因此，如何提高管节及施工机械标准化，降低施工成本，提高效率成为本领域技术人员急需解决的技术问题。


技术实现要素：

8.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供多功能隧道断面拟合的顶管，实现的目的是通过排列组合能够形成不同跨径的隧道结构，进而实现管节生产的标准化，以及管节顶进机械的通用化。
9.为实现上述目的，本发明公开了多功能隧道断面拟合的顶管，包括若干互相连接形成顶管管壁的管节。
10.其中，每一所述管节均包括对应所述顶管外壁的外面、对应所述顶管内壁的内面，以及与两侧相邻的所述管节连接的侧面；
11.每两个相邻的所述管节的所述侧面互相连接形成所述顶管的环形管壁；
12.若干所述管节中包括最少一a型管节、最少一b型管节和/或最少一c型管节；
13.每一所述a型管节的所述外面和所述内面均互相平行，两个所述侧面之间的夹角为10度，两个所述侧面与所述内面之间的夹角均为95度；
14.每一所述b型管节的所述外面和所述内面均互相平行，两个所述侧面之间的夹角为5度，两个所述侧面与所述内面之间的夹角均为92.5度；
15.每一所述c型管节的所述外面和所述内面之间，以及两个所述侧面之间均互相平行，且两个所述侧面与所述内面之间的夹角均为90度。
16.优选的，每一所述管节靠近所述外面的位置均设有与所述外面平行的外侧预应力钢绞线穿线孔。
17.优选的，每一所述管节靠近所述内面的位置均设有与所述内面平行的内侧预应力钢绞线穿线孔。
18.本发明的有益效果：
19.本发明仅采用三种标准顶管管节形状，通过排列组合，形成不同跨径的隧道结构，实现管节生产的标准化，以及管节顶进机械的通用化，从而实现管节的批量化、标准化生产，顶管施工机械、顶管施工方法的通用化，降低隧道结构形式urt工法应用的技术门槛和造价，为这一工法的推广扫清障碍，推动行业技术进步，具有良好经济、社会效益。
20.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
21.图1示出本发明一实施例中a型管节的结构示意图。
22.图2示出本发明一实施例中b型管节的结构示意图。
23.图3示出本发明一实施例中c型管节的结构示意图。
24.图4示出本发明一采用a型管节构成顶管的实施例的结构示意图。
25.图5示出本发明一采用b型管节构成顶管的实施例的结构示意图。
26.图6示出本发明一采用a型管节和b型管节构成顶管的实施例的结构示意图。
27.图7示出本发明一采用a型管节、b型管节和c型管节构成顶管的实施例的结构示意图。
具体实施方式
28.实施例
29.如图1至图7所示，多功能隧道断面拟合的顶管，包括若干互相连接形成顶管管壁的管节。
30.其中，每一管节均包括对应顶管外壁的外面、对应顶管内壁的内面，以及与两侧相邻的管节连接的侧面；
31.每两个相邻的管节的侧面互相连接形成顶管的环形管壁；
32.若干管节中包括最少一a型管节1、最少一b型管节2和/或最少一c型管节3；
33.每一a型管节的外面和内面均互相平行，两个侧面之间的夹角为10度，两个侧面与内面之间的夹角均为95度；
34.每一b型管节2的外面和内面均互相平行，两个侧面之间的夹角为5度，两个侧面与内面之间的夹角均为92.5度；
35.每一c型管节3的外面和内面之间，以及两个侧面之间均互相平行，且两个侧面与内面之间的夹角均为90度。
36.在实际应用中，每一管节的夹角θ为基于隧道轮廓及半径确定，每个隧道均需要制作特定的梯形管节，并匹配特定的管节推进机械，管节标准化程度低。
37.其中，a型管节1和b型管节2为梯形结构，两个侧面之间的夹角度数分别为θ
a
＝
10
°
、θ
b
＝5
°
；
38.采用a型管节1、b型管节2和c型管节3按照不同数量可以形成不同跨度、不同矢高的隧道拱顶形状，组合原则为：
39.a型管节1、b型管节2和c型管节3的数量分别为x
a
、x
b
、x
c
，则应满足10
°
x
a
5
°
x
b
＝180
°
。
40.为了实现较好的受力状态，采用a型管节1、b型管节2组合形成圆形隧道拱顶时，楔形夹角较小的b型管节2放置于跨中，楔形夹角较大的a型管节 1放置于两侧如图4所示；当需要较大隧道宽度、而隧道矢高受限时，可在结构跨中增加c型管节3增大截面跨度如图5所示。
41.假设完全由a型管节1组成的隧道拱顶的半径为r
a
如图2所示，完全由b 型管节2组成的隧道拱顶的半径为r
b
如图3所示，则由a、b、c型管节3组合形成的隧道拱顶跨径(内净)为l＝2[r
a
(r
b
‑
r
a
)sin(x
b
θ
b
/2)] x
c
，矢高为 h＝r
b
‑
(r
b
‑
r
a
)cos(x
b
θ
b
/2)如图4和图5所示。
[0042]
根据以上公式，计算得到a型管节1、b型管节2和c型管节3不同组合形式下的圆形隧道跨度(内净)及矢高表格如下：
[0043][0044]
在根据限界要求、覆土矢高要求确定后，可从以上表格中查询合适的管节组合形式，完成顶进等施工步骤，与常规模式相同，不再赘述。
[0045]
在某些实施例中，每一管节靠近外面的位置均设有与外面平行的外侧预应力钢绞线穿线孔4。
[0046]
在某些实施例中，每一管节靠近内面的位置均设有与内面平行的内侧预应力钢绞线穿线孔5。
[0047]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。