一种管节组件、管幕及箱涵置换管幕施工方法

1.本发明涉及地下通道非开挖施工技术领域，特别是涉及一种管节组件、管幕及箱涵置换管幕施工方法。


背景技术：

2.管幕工法是地下通道非开挖施工技术的一种，管幕工法施工时对周围环境及建筑影响较小，可以很好的控制地表沉降，保证上部结构的安全可靠性，在城市地下空间工程如下穿既有建筑物、构筑物、河流及城市公路的浅埋大断面等隧道工程中有着较强的优势。箱涵置换管幕工法作为管幕工法的改进，具有断面尺寸限制小、环境扰动小、设备与材料可重复利用、机械化程度高等优点。
3.箱涵置换管幕工法需要在管节外侧与土体接触的侧面上可拆连接减摩板，管幕机依次推动多个管节和减摩板同步进入土体；各管节和减摩板推进到位后，将螺钉拆掉，然后使用箱涵推进装置推动箱涵，箱涵推动管节，使得管节与减摩板相对滑动，并将管节从土体中顶出。在管节与减摩板相对滑动过程中，减摩板与管节的接触面之间的摩擦力较大，会导致推出管节的阻力大，难以满足地下通道的施工要求。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：现有的管节组件的管节与减摩板相对滑动过程中摩擦阻力大，难以满足地下通道的施工要求。
5.为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种管节组件，包括紧固件、呈多棱柱状的管节本体和贴合设置在所述管节本体与土体接触的外侧面上的减摩板，所述管节本体与所述减摩板相贴合的侧壁设有紧固件安装孔，所述紧固件安装孔形成供减阻浆流入所述减摩板与所述管节本体的贴合面之间的第一注浆孔，所述紧固件穿设在所述紧固件安装孔中；
6.与所述减摩板贴合的所述管节本体的外侧面设有多个分流槽，各所述分流槽均与所述紧固件安装孔连通。
7.作为优选方案，所述管节本体与所述减摩板相贴合的侧壁设有垂直于所述减摩板布置的第一通孔，所述减摩板设有第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔连通。
8.作为优选方案，各所述分流槽均以所述紧固件安装孔为中心呈散射状布置。
9.一种管幕，包括多个上述的管节组件，所述管节组件有多个，各所述管节组件均水平插设在土体中，各所述管节组件的管节本体的侧壁依次贴合拼接形成门型支撑结构或封闭环型支撑结构，各所述减摩板依次拼接并包覆在所述门型支撑结构或所述封闭环型支撑结构的外侧。
10.作为优选方案，相邻的两个所述管节本体的拼合面处均设有第一扣合机构，所述第一扣合机构包括第一卡槽和第一凸起部，所述第一卡槽平行于所述管节本体的轴向布置，所述第一卡槽设置在相邻的两个所述管节本体的其中一个的外侧面处，所述第一凸起
部设置在相邻的两个所述管节本体的其中另一个的外侧面处。
11.作为优选方案，相邻的两个所述管节本体的其中一个或两个设有第二注浆孔，所述第二注浆孔贯通所述管节本体的侧壁，以向相邻的两个所述管节本体的拼合面处通入减阻浆。
12.作为优选方案，相邻的两个所述减摩板的拼合面处均设有第二卡合机构，所述第二卡合机构包括t型槽和t型凸起，所述t型槽平行于所述管节本体的轴向布置，所述t型槽设置在相邻的两个所述减摩板的其中一个的端面处，所述t型凸起设置在相邻的两个所述管节本体的其中另一个的端面处。
13.一种箱涵置换管幕的施工方法，所述管幕为上述的管幕，包括以下步骤，
14.步骤s1、在隧道两端挖设始发井和接收井；
15.步骤s2、在所述始发井内安装管幕机，利用所述管幕机顶进管节组件，并通过第一通孔和第二通孔，向减摩板与土体的接触面之间注浆；
16.步骤s3、拆除紧固件安装孔内的紧固件，在所述始发井内安装箱涵推进机，构筑箱涵；
17.步骤s4、利用所述箱涵推进机顶进所述箱涵，利用所述紧固件安装孔向所述管节本体与所述摩擦板的贴合面处注浆；
18.步骤s5、将推出至所述接收井的所述管节本体和土体清除。
19.作为优选方案，所述步骤s2还包括，利用第二注浆孔向相邻的两个所述管节本体之间的贴合面处注浆。
20.作为优选方案，所述步骤s2中，顶进所述管节组件时，所述减摩板的t型槽内塞设有与所述t型槽的内侧面贴合布置的t型条。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
22.本发明的管节组件，包括紧固件、呈多棱柱状的管节本体和贴合设置在管节本体与土体接触的外侧面上的减摩板，管节本体与减摩板相贴合的侧壁设有紧固件安装孔，紧固件穿设在紧固件安装孔中，从而实现管节本体与减摩板之间的可拆连接，箱涵推动管节本体时，将紧固件从紧固件安装孔中拆除，向紧固件安装孔内注浆，浆液流通过多个与第一注浆孔连通的分流槽，分流槽将浆液分散至减摩板与管节本体的贴合面处，能够降低减摩板与管节本体之间的摩擦力，满足地下通道的施工要求，而且，利用紧固件安装孔充当注浆孔，不需要再管节本体上额外设置注浆孔，保证了管节本体的强度。
附图说明
23.图1为本实施例管节组件的第一种形式的截面图；
24.图2为本实施例管节组件的第二种形式的截面图；
25.图3为管节组件的第二种形式的轴测图；
26.图4为分流槽的第一种形式的主视图；
27.图5为分流槽的第二种形式的主视图；
28.图6为分流槽的第三种形式的主视图；
29.图7为减摩板与管节本体固定连接时，沿地下通道纵向的剖视图；
30.图8为减摩板与管节本体相对滑动时，沿地下通道纵向的剖视图；
31.图9为管幕形成口字型结构时的示意图；
32.图10为管幕形成门字型结构时的示意图；
33.图11为管幕机顶进管节组件时，沿地下通道纵向的剖视图；
34.图12为箱涵推进机推进箱涵时，沿地下通道纵向的剖视图；
35.图13为箱涵的结构示意图；
36.图14为箱涵顶进至减摩板下方后的示意图；
37.图中，1、管节组件；11、紧固件；12、管节本体；121、紧固件安装孔；122、分流槽；123、第一通孔；124、第二注浆孔；13、减摩板；131、第二通孔；21、第一卡槽；22、第一凸起部；31、t型槽；32、t型凸起；4、始发井；5、接收井；6、管幕机；7、箱涵推进机；8、箱涵。
具体实施方式
38.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
39.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
40.如图1至图6所示，本发明一种管节组件的优选实施例，包括紧固件11、呈多棱柱状的管节本体12和贴合设置在管节本体12与土体接触的外侧面上的减摩板13，管节本体12与减摩板13相贴合的侧壁均设有紧固件安装孔121，紧固件11穿设在紧固件安装孔121中，能够使得减摩板13与管节本体12固定连接，且实现减摩板与管节本体的可拆连接，紧固件11从紧固件安装孔121中脱出后，紧固件安装孔121形成供减阻浆流入减摩板13与管节本体12的贴合面之间的第一注浆孔；与减摩板13贴合的管节本体12的外侧面设有多个分流槽122，各分流槽122均与紧固件安装孔121连通。箱涵推动管节本体时，将紧固件从紧固件安装孔中拆除，向紧固件安装孔内注浆，浆液通过多个分流槽122，分散至减摩板与管节本体的贴合面处，能够降低减摩板与管节本体之间的摩擦力，满足长度较长的地下通道的施工要求，而且，利用紧固件安装孔充当注浆孔，不需要再管节本体上额外设置注浆孔，保证了管节本体的强度。
41.其中，紧固件安装孔121与减模板13相对的一端设有倒角，倒角的设置便于浆液流入各分流槽122，分流槽122的型式如图4至图6所示，各分流槽122均以紧固件安装孔121为中心呈散射状布置，分流槽122能够促进浆液扩散，分流槽122可在管节本体制造时铣刀开槽加工，具体的，本实施例中，管节本体12呈矩形环状布置，紧固件11为高强螺栓，通过高强螺栓拧紧和拆卸实现减摩板12与管节本体之间的连接和分离，便于后期箱涵置换施工作业平稳推进。
42.管节本体12与减摩板13相贴合的侧壁设有垂直于减摩板13布置的第一通孔123，减摩板13设有第二通孔131，第一通孔123和第二通孔131连通。第一通孔123和第二通孔131
连通形成第三注浆孔，将管节组件推入土体时，通过第三注浆孔向减摩板与土体之间的接合处注浆，能够降低减摩板与土体之间的摩擦力，便于将管节组件推入土体，且能够降低推入管节组件时对土体的扰动。
43.如图7至图10所示，一种管幕的实施例，包括上述的管节组件1，管节组件1有多个，各管节组件1均水平插设在土体中，各管节组件1的管节本体12的侧壁依次贴合拼接形成门型支撑结构或封闭环型支撑结构，各减摩板13依次拼接并包覆在门型支撑结构或封闭环型支撑结构的外侧。具体的，管幕由多个管节组件1按照顺序依次顶入土体并连接组成，可根据实际工程设计为“口”字型、“门”字型或其它形式，满足浅埋条件下不同尺寸及类型管幕需求，其作为超前支护能够有效降低箱涵置换作业时对土体扰动效应
44.其中，相邻的两个管节本体12的拼合面处均设有第一扣合机构，第一扣合机构包括第一卡槽21和第一凸起部22，第一卡槽21平行于管节本体12的轴向布置，第一卡槽21设置在两个管节本体12的其中一个的外侧面处，第一凸起部22设置在两个管节本体12的其中另一个的外侧面处。具体的，第一卡槽21为半圆形凹槽，第一凸起部22为与半圆形凹槽匹配的半圆形凸起。管幕结构连接方式多样，沿隧道横断面上相邻的管节本体12之间采用更高效、快速、平稳的半圆形凸起和半圆形凹槽的连接结构，便于管节本体再插入土体时的导向，以形成完整的管幕框架，而且，半圆形凸起和半圆形凹槽的结构具备承载与防水性能。
45.本实施例中，相邻的两个减摩板13的拼合面处均设有第二卡合机构，第二卡合机构包括t型槽31和t型凸起32，t型槽31平行于管节本体12的轴向布置，t型槽31设置在两个减摩板13的其中一个的端面处，t型凸起32设置在两个管节本体12的其中另一个的端面处。相邻的两个减摩板13的拼合面处采用紧密性高的t型锁扣有效连接，可有效提高减摩板13在隧道横向上的稳定性，并实现箱涵置换作业过程中防背土及隔离土体的作用。
46.本实施例中，相邻的两个管节本体12的其中一个或两个设有第二注浆孔124，第二注浆孔124贯通管节本体12的侧壁，以向相邻的两个管节本体12的拼合面处通入减阻浆。从而降低将管节组件1插入土体中时，相邻的两个管节本体12的接触面之间的摩擦力，便于施工。
47.第二注浆孔和第三注浆孔的设置，降低了管节组件1推进土体过程中的摩擦力，第一注浆孔的设置降低了将管节本体12从土体中推出时的摩擦力，从而防止了管幕施工过程中地下大断面矩形结构的背土现象。
48.如图11至图14所示，一种箱涵置换管幕的施工方法的实施例，管幕为上述的管幕，包括以下步骤：
49.步骤s1、在隧道两端挖设始发井4和接收井5；
50.步骤s2、在始发井4内安装管幕机6，利用管幕机6顶进管节组件1，并通过第一通孔123和第二通孔131，向减摩板13与土体的接触面之间注浆；
51.步骤s3、拆除紧固件安装孔121内的紧固件11，在始发井4内安装箱涵推进机7，构筑箱涵8；
52.步骤s4、利用箱涵推进机7顶进箱涵8，利用紧固件安装孔121向管节本体12与摩擦板13的贴合面处注浆；
53.步骤s5、将推出至接收井5的管节本体12和土体清除。
54.具体的，在步骤s1之前包括步骤s0，考虑管幕结构形式，确定各管节组件的顶进顺
序，在各管节组件上利用高强螺栓连接减摩板，确保第一通孔123和第二通孔131同轴布置；在步骤s2中，利用管幕机6自下而上顶进管节组件1，顶进过程中应注意相邻的管节本体11之间的半圆形凸起和半圆形凹槽之间向对卡合、相邻的减摩板之间的t型锁扣有效连接，沿地下通道的纵向上各减摩板13通过焊接连接；在步骤s3之后，步骤s4之前，包括步骤s31：管幕整体到达预定位置后，将连接为一体的减摩板整体通过螺栓或焊接方式固定于始发井4的洞口位置，从而保证步骤s5通过箱涵推动管节本体时，减摩板固定在土体上，管节本体与减摩板滑动，从而使得各管节本体12从土体下方滑出至接收井5。
55.步骤s2还包括，利用第二注浆孔124向相邻的两个管节本体12之间的贴合面处注浆。步骤s2中，顶进管节组件1时，各减摩板13的t型槽内均塞设有与t型槽的内侧面贴合布置的t型条。后期邻管施工取出t型条并注入密封减阻材料，便于t型凸起插入t型槽内，具体的，t型条为木条。
56.综上，本发明的管节组件，管节本体与减摩板相贴合的侧壁均设有紧固件安装孔，紧固件穿设在紧固件安装孔中，从而实现管节本体与减摩板之间的可拆连接，箱涵推动管节本体时，将紧固件从紧固件安装孔中拆除，向紧固件安装孔内注浆，浆液流通过多个与第一注浆孔连通的分流槽，分流槽将浆液分散至减摩板与管节本体的贴合面处，能够降低减摩板与管节本体之间的摩擦力，满足长度较长的地下通道的施工要求，而且，利用紧固件安装孔充当注浆孔，不需要再管节本体上额外设置注浆孔，保证了管节本体的强度。
57.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。