(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111173524 A(43)申请公布日 2020.05.19
(21)申请号 202010107529.9(22)申请日 2020.02.21
(71)申请人 中建八局轨道交通建设有限公司
地址 210046 江苏省南京市栖霞区仙林大
学城文澜路6号(72)发明人 付智多 李晋 耿晓亮 唐立宪
郑永杰 陈万全 于在洋 (74)专利代理机构 上海唯源专利代理有限公司
31229
代理人 季辰玲(51)Int.Cl.
E21D 9/06(2006.01)E21D 11/08(2006.01)E21D 11/40(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图5页
CN 111173524 A(54)发明名称
基于隧道内盾构始发用拼接反力装置及负环管片拆除方法(57)摘要
本发明提供了一种基于隧道内盾构始发用拼接反力装置及负环管片拆除方法，装置包括：拼接连接的至少两个卸力块单元，相邻所述两个卸力块单元的对接面的外缘分别成形有连接板，各所述连接板上间隔开设有螺栓连接孔，相邻两个所述卸力块单元之间通过紧固螺栓穿置各所述连接板上的所述螺栓连接孔连接紧固；所述卸力块单元背离所述对接面的第一表面上固定有供与负环管片的预埋螺栓孔穿置连接的管片连接螺栓，所述卸力块单元具有背离所述对接面的供与暗挖隧道混凝土结构密贴接触的第二表面。本发明打破了常规方法安装反力支撑系统安装不牢固、需要切割拆除及使用传统反力支撑系统导致负环管片拆除困难的缺陷，优化了施工工艺，显著提高作业效率。
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权 利 要 求 书
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1.一种基于隧道内盾构始发用拼接反力装置，其特征在于，包括：拼接连接的至少两个卸力块单元，相邻所述两个卸力块单元的对接面的外缘分别成形有连接板，各所述连接板上间隔开设有螺栓连接孔，相邻两个所述卸力块单元之间通过紧固螺栓穿置各所述连接板上的所述螺栓连接孔连接紧固；
所述卸力块单元背离所述对接面的第一表面上固定有供与负环管片的预埋螺栓孔穿置连接的管片连接螺栓，所述卸力块单元具有背离所述对接面的供与暗挖隧道混凝土结构密贴接触的第二表面。
2.根据权利要求1所述的基于隧道内盾构始发用拼接反力装置，其特征在于，所述第一表面、所述第二表面上分别固定有垫板，各所述垫板的尺寸分别大于所述第一表面、所述第二表面。
3.根据权利要求1所述的基于隧道内盾构始发用拼接反力装置，其特征在于，所述管片连接螺栓上还设有螺栓孔密封圈。
4.根据权利要求1所述的基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置，其特征在于，所述管片连接螺栓上还设有螺栓垫圈。
5.根据权利要求1所述的基于隧道内盾构始发用砂箱反力装置，其特征在于，所述管片连接螺栓为与所述预埋螺栓孔的弧度相同的弧形杆。
6.一种负环管片拆除方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供权利要求1至5中任一权利要求所述的基于隧道内盾构始发用拼接反力装置；将所述基于隧道内盾构始发用拼接反力装置沿着所述暗挖隧道混凝土结构的断面间隔安装于暗挖隧道混凝土结构与负环管片之间，并进行盾构机掘进；
盾构机掘进结束后，拆除所述紧固螺栓，解除与所述暗挖隧道混凝土结构密贴的所述卸力块单元与相邻卸力块单元之间的连接关系并先将与所述暗挖隧道混凝土结构密贴的所述卸力块单元拆除，最后抽出所述管片连接螺栓，移走与所述负环管片连接的所述卸力块单元；
拆除所述负环管片。
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说 明 书
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基于隧道内盾构始发用拼接反力装置及负环管片拆除方法
技术领域
[0001]本发明涉及建筑施工技术领域，具体来说涉及一种基于隧道内盾构始发用拼接反力装置及负环管片拆除方法。
背景技术
[0002]目前，地铁等轨道交通已经成为我国现代化城市建设的主要发展方向之一。盾构法施工凭借安全性较高、工作效率较强、对周围环境影响较小、施工速度快、质量有保障、经济性更高等诸多优势在地铁区间隧道施工中得到了广泛的应用。随着盾构法施工技术水平的不断进步，盾构始发条件、方式多种多样不尽相同，大体可分为两种：一种是在车站盾构始发井内始发，另一种则是在矿山法施工的隧道内始发。其中，矿山法施工隧道内始发方式具体又分为直线始发(始发盾体中线与隧道中线重合始发)和曲线始发(始发盾体中线与隧道中心线不完全重合始发或始发位置处于曲线的圆缓曲线段上)两种形式。如果盾构机在矿山法施工的隧道内始发时，区间往往会相应设置盾构始发工作井及始发横通道，横通道一侧为盾构法区间，另一侧则为矿山法区间。盾构机在盾构始发工作井吊装，采用分部吊装下井，待盾构机盾体及刀盘均吊装下井并进行拼装完成后，平移至横通道指定掘进线路上，待其他工作准备就绪即可进行始发工作。盾构施工始发掘进时，盾构机向前推进需通过后面的反力支撑系统给盾构机的掘进提供反作用力，反力支撑系统起着举足轻重的作用。[0003]在盾构始发施工过程，经常会遇到一些普遍而又不容易解决的问题，如盾构机需要在矿山法施工的标准马蹄形隧道内部有限作业空间直形形式始发或曲线形式始发时，反力支撑系统设置形式的选择、如何进行安装、拆除及负环管片如何顺利拆除等各种各样的问题难点。在盾构始发施工中，其结构的稳定是确保盾构机不发生变形的关键，同时也是隧道中轴线不发生偏移的决定性因素，过程中反力支撑结构起着至关重要的作用。如施工过程中反力支撑系统设置不当易造成暗挖隧道混凝土结构破坏，影响其正常使用寿命及盾构的正常安全始发。
[0004]在实际盾构始发施工过程中，为了有效解决以上问题难点，常常会采用一些传统的措施方法。如往往会采用在负环管片与暗挖隧道结构之间铺垫钢板的形式，让其负环管片直接作用接触在钢板平面上，以便提供反力的支撑面，避免结构遭到盾构推进的集中反力造成暗挖隧道结构的意外破坏，从而确保盾构安全顺利始发，待盾构机掘进至50～60环时，可对其进行切割拆除。但实践证明，以上方法存在诸多不足，一方面由于隧道内部作业空间有限，在设置铺垫钢板时不宜固定，无法确保钢板的安全稳固，具有一定的危险性；另一方面，由于盾构的推进，致使负环管片与铺垫钢板及暗挖隧道结构紧固受力密贴，在进行负环管片拆除的过程中，管片活动空间量有限，造成负环管片拆除困难；其次，如果盾构机在矿山法施工的标准马蹄形隧道内采用曲线形式始发，负环管片与暗挖隧道结构面之间会产生不均匀空隙及夹角，致使不同点位间隙大小不同，铺垫钢板不能满足施工条件。
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说 明 书
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发明内容
[0005]鉴于上述情况，本发明提供一种基于隧道内盾构始发用拼接反力装置及负环管片拆除方法，解决现有的反力装置具有上述缺陷的技术问题。[0006]为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种基于隧道内盾构始发用拼接反力装置，包括：[0007]卸力块本体，包括拼接连接的至少两个卸力块单元，相邻所述两个卸力块单元的对接面的外缘分别成形有连接板，各所述连接板上间隔开设有螺栓连接孔，相邻两个所述卸力块单元之间通过紧固螺栓穿置各所述连接板上的所述螺栓连接孔连接紧固；
[0008]所述卸力块单元背离所述对接面的第一表面上固定有供与负环管片的预埋螺栓孔穿置连接的管片连接螺栓，所述卸力块单元具有背离所述对接面的供与暗挖隧道混凝土结构密贴接触的第二表面。[0009]本发明实施例中，所述第一表面、所述第二表面上分别固定有垫板，各所述垫板的尺寸分别大于所述第一表面、所述第二表面。[0010]本发明实施例中，所述管片连接螺栓上还设有螺栓孔密封圈。[0011]本发明实施例中，所述管片连接螺栓上还设有螺栓垫圈。[0012]本发明实施例中，所述管片连接螺栓为与所述预埋螺栓孔的弧度相同的弧形杆。[0013]本发明另提供一种负环管片拆除方法，包括以下步骤：[0014]提供所述的基于隧道内盾构始发用拼接反力装置；
[0015]将所述基于隧道内盾构始发用拼接反力装置沿着所述暗挖隧道混凝土结构的断面间隔安装于暗挖隧道混凝土结构与负环管片之间，并进行盾构机掘进；[0016]盾构机掘进结束后，拆除所述紧固螺栓，解除与所述暗挖隧道混凝土结构密贴的所述卸力块单元与相邻卸力块单元之间的连接关系并先将与所述暗挖隧道混凝土结构密贴的所述卸力块单元拆除，最后抽出所述管片连接螺栓，移走与所述负环管片连接的所述卸力块单元；
[0017]拆除所述负环管片。
[0018]本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：[0019](1)本发明基于隧道内盾构始发用拼接反力装置结构简单、使用操作方便、连接安装及拆除迅速，减轻了劳动强度，打破了常规方法安装反力支撑系统安装不牢固、需要切割拆除及使用传统反力支撑系统导致负环管片拆除困难的缺陷，优化了施工工艺，显著提高作业效率；且本发明装置能够周转使用、经济实用、减少资源浪费。[0020](2)本发明基于隧道内盾构始发用拼接反力装置设置管片连接螺栓构件，连接安全可靠，大大增加了装置使用的稳固特性。[0021](3)本发明装置适用性强，打破了铺垫钢板等方法适用的局限性，可适用多种形式(隧道内有限空间内、曲线形式)的盾构始发。[0022](4)本发明装置制作简单，施工现场方可就地取材焊接组装而成，降低了施工成本，充分体现了经济性及实用性。附图说明
[0023]图1是本发明基于隧道内盾构始发用拼接反力装置的主视示意图。
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图2是本发明基于隧道内盾构始发用拼接反力装置的使用状态示意图。
[0025]图3是本发明基于隧道内盾构始发用拼接反力装置的三维示意图。[0026]图4是本发明管片连接螺栓的结构示意图。[0027]图5是本发明负环管片的断面示意图。
[0028]图6是本发明暗挖隧道混凝土结构的断面示意图。[0029]附图标记与部件的对应关系如下：[0030]卸力块单元1；连接板11；垫板12；紧固螺栓2；管片连接螺栓3；螺栓垫圈31；螺栓孔密封圈32；负环管片4；预埋螺栓孔41；紧固螺母5；暗挖隧道混凝土结构6。具体实施方式
[0031]为利于对本发明的了解，以下结合附图及实施例进行说明。[0032]请参阅图1至图3所示，本发明提供一种基于隧道内盾构始发用拼接反力装置，包括：
[0033]拼接连接的至少两个卸力块单元1，相邻所述两个卸力块单元1的对接面的外缘分别成形有连接板11，各所述连接板11上间隔开设有螺栓连接孔，相邻两个所述卸力块单元1之间通过紧固螺栓2穿置各所述连接板11上的所述螺栓连接孔连接紧固；
[0034]所述卸力块单元1背离所述对接面的第一表面上固定有供与负环管片4的预埋螺栓孔41穿置连接的管片连接螺栓3，所述卸力块单元1具有背离所述对接面的供与暗挖隧道混凝土结构6密贴接触的第二表面。[0035]本发明实施例中，所述第一表面、所述第二表面上分别固定有垫板12，各所述垫板12的尺寸分别大于所述第一表面、所述第二表面。所述垫板12的设置有利于增大所述卸力块单元1与所述负环管片4、所述暗挖隧道混凝土结构6的接触面积，避免所述负环管片4、所述暗挖隧道混凝土结构6受到盾构机推顶作用时应力过大，结构破坏。[0036]本发明实施例中，所述连接板11、所述垫板12均采用2cm厚的钢板制作，根据现场实际情况确定具体尺寸后，人工进行切割取材。所述连接板11的相对两侧分别预留有三个与紧固螺栓2的直径相匹配的螺栓连接孔。[0037]本发明实施例中，所述卸力块单元1采用四块矩形钢板焊接形成，所述连接板11、所述垫板12分别固定于所述卸力块单元1的相对两端，使得所述卸力块单元1围设形成密闭空腔；所述卸力块单元1必须具有足够的强度和刚度，应满足盾构掘进推力挤压的要求。[0038]本发明实施例中，如图4所示，所述管片连接螺栓3上设有紧固螺母5；所述管片连接螺栓3上还设有螺栓垫圈31；所述管片连接螺栓3上还设有螺栓孔密封圈32；所述管片连接螺栓为与所述预埋螺栓孔41的弧度相同的弧形杆。所述管片连接螺栓3的材料采用与管片拼装相同的连接螺栓，所述管片连接螺栓3与所述卸力块单元1通过焊接固定；所述管片连接螺栓3的长度可根据实际需要进行截取。[0039]本发明实施例中，如图5所示为本发明负环管片4的截面示意图，所述拼接反力装置对应所述预埋螺栓孔41设置，也可根据需要减少拼接反力装置的数量；优选地，所述拼接反力装置对称布置于所述负环管片4与所述暗挖隧道混凝土结构6之间；所述暗挖隧道混凝土结构6的截面如图6所示为马蹄形。[0040]本发明实施例中，所述负环管片4的壁厚为300mm，所述卸力块单元1的尺寸为
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400mm×400mm。
[0041]所述卸力块单元1与负环管片4、暗挖隧道混凝土结构6的接触面积相比现有技术中采用一整块钢板夹设于负环管片与暗挖隧道混凝土结构之间的接触面积小，且本申请拼接反力装置沿暗挖隧道混凝土结构断面间隔布置，彼此之间相互独立，松掉相邻卸力块单元1之间的紧固螺栓2后，虽然拼接反力装置处于密贴状态，仅需使用较小的作用力敲击就可以将卸力块单元1之间错开位置，便可拆除拼接反力装置，如此重复拆除其余拼接反力装置。
[0042]以上具体说明了本发明基于隧道内盾构始发用拼接反力装置的结构，以下说明其使用方法，包括以下步骤：
[0043]提供所述的基于隧道内盾构始发用拼接反力装置；
[0044]将所述基于隧道内盾构始发用拼接反力装置沿着所述暗挖隧道混凝土结构6的断面间隔安装于暗挖隧道混凝土结构6与负环管片4之间，并进行盾构机掘进；[0045]具体地，根据负环管片基准环与暗挖隧道混凝土结构6之间的距离，选择合适长度的卸力块单元1进行拼接；
[0046]在第一环负环管片4拼装完成后，将管片连接螺栓3穿入负环管片4的预埋螺栓孔41内，管片连接螺栓3远离所述卸力块单元1的端部从所述预埋螺栓孔41穿出并与紧固螺母5紧固；优选地，在螺入所述紧固螺母5前，还包括在所述管片连接螺栓3的端部穿入螺栓孔密封圈32、螺栓垫圈31以保证预埋螺栓孔41的密封性及避免所述紧固螺母5与负环管片4之间应力集中，损坏负环管片4的结构；
[0047]拼接反力装置安装连接完成后，用推进油缸把第一环负环管片4推出盾尾，推进时，注意控制推进油缸行程，尽量使其推进油缸的行程保持一致，施加一定的推力把第一环负环管片4及拼接反力装置压紧在暗挖隧道混凝土结构6表面上，确保其间相互紧贴，以提供盾构机向前掘进的反力，确保盾构机能顺利往前推进，即可进行下一环管片的安装；[0048]盾构机掘进结束后，拆除所述紧固螺栓2，解除与所述暗挖隧道混凝土结构6密贴的所述卸力块单元1与相邻卸力块单元1之间的连接关系并先将与所述暗挖隧道混凝土结构6密贴的所述卸力块单元1拆除，最后抽出所述管片连接螺栓5，移走与所述负环管片4连接的所述卸力块单元1，以释放所述负环管片4与所述暗挖隧道混凝土结构6之间的空间；[0049]具体地，在实际施工过程中，待盾构机掘进至50～60环时，负环管片4即可进行拆除，拆除时，先拆除与所述暗挖隧道混凝土结构6相邻的所述卸力块单元1，拧下固定所述卸力块单元1的所述紧固螺栓2上的螺母，使得相邻卸力块单元1之间的连接关系解除，并将与所述暗挖隧道混凝土结构1密贴的所述卸力块单元1拆除，具体地，由于与暗挖隧道混凝土结构6密贴接触的所述卸力块单元1的相对端与相邻的卸力块单元1接触，由于相邻卸力块单元1之间的接触面积较小，只需要轻轻敲击就可以使两个卸力块单元1之间错开位置，顺利地将与暗挖隧道混凝土结构密贴接触的所述卸力块单元1拆下，然后顺序拆除其余所述卸力块单元1，最后拆除与所述负环管片4连接的所述卸力块单元1；[0050]拧下所述管片连接螺栓3上的紧固螺母5，将与负环管片4连接的卸力块单元1拆除；具体地，还包括取下所述螺栓垫圈31和螺栓孔密封圈32；拆除拼接反力装置时操作应谨慎，防止构件滑落、伤人；
[0051]拆除所述负环管片4。
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本发明通过采用拼接反力装置，能够方便快捷地拆除与暗挖隧道混凝土结构6密
贴的卸力块单元1及其余卸力块单元，为负环管片4的拆除提供了空间，满足了负环管片4拆除的作业条件，即可进行负环管片4的顺利拆除，有效提高了负环管片4拆除工作的作业效率。
[0053]以上结合附图及实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
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