盾构负环组合式管片的施工方法.pdf

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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202310730669.5(22)申请日 2023.06.20(71)申请人 中铁十五局集团有限公司地址 200070 上海市静安区共和新路666号6楼 申请人 中铁十五局集团第五工程有限公司(72)发明人 张帆舸黄昌富李文兵姚铁军刘中欣张庆军韩伟张迎辉柴欢张强杨俊何立磊郭懿薛贵喜赵治学刘俊明许志强王立栋姚伟李少华童彦劼赵璐(74)专利代理机构 上海申蒙商标专利代理有限公司 31214专利代理师 黄明凯(51)Int.Cl.E21D 11/08(2006.01)E21D 9/06(2006.01。

2、)(54)发明名称一种盾构负环组合式管片的施工方法(57)摘要本发明公开了一种盾构负环组合式管片的施工方法,所述施工方法包括对盾构负环组合式管片的安装和拆除;所述盾构负环组合式管片的安装方法如下:在盾构机的盾尾壳体内安装管片支撑垫块;按照从下到上的原则在所述管片支撑垫块上对称安装各管片,组装形成管片环;每拼装完一个所述管片环,通过所述盾构机的推进油缸将所述管片环推出所述盾构机的盾尾,并压紧在反力架上;当所述盾构机的刀盘与掌子面充分接触后,所述管片环被顶紧,拆除所述管片支撑垫块,完成所述盾构负环组合式管片的安装。本发明的优点是:安装和拆除方便,受力效果更好,可反复使用。权利要求书2页 说明书5页。

3、 附图2页CN 116607964 A2023.08.18CN 116607964 A1.一种盾构负环组合式管片的施工方法,其特征在于所述施工方法包括对盾构负环组合式管片的安装和拆除;其中,所述盾构负环组合式管片的安装方法如下:(1)在盾构机的盾尾壳体内安装管片支撑垫块;(2)按照从下到上的原则在所述管片支撑垫块上对称安装各管片,组装形成管片环;其中,所述管片环分为上半环和下半环,所述上半环由三个钢桁架管片拼装而成,所述下半环由三个钢筋混凝土管片拼装而成,所述钢桁架管片的纵向两端面各设置有一块纵向钢板、环向两端面各设置有一块环向钢板,所述钢桁架管片包括相连接的桁架纵向连接杆和桁架环向连接杆,所。

4、述桁架纵向连接杆两端分别同两块所述纵向钢板连接,所述桁架环向连接杆两端分别同两块所述环向钢板连接;(3)每拼装完一个所述管片环,通过所述盾构机的推进油缸将所述管片环推出所述盾构机的盾尾,并压紧在反力架上;(4)当所述盾构机的刀盘与掌子面充分接触后,所述管片环被顶紧,拆除所述管片支撑垫块,完成所述盾构负环组合式管片的安装。2.如权利要求1所述的一种盾构负环组合式管片的施工方法,其特征在于步骤S2中所述管片环的组装方法如下:先安装中间的所述钢筋混凝土管片,再对称安装两侧的所述钢筋混凝土管片,并将三个所述钢筋混凝土管片环向连接在一起;对称安装两侧的所述钢桁架管片,并使侧部的所述钢桁架管片与同侧的所述。

5、钢筋混凝土管片连接在一起,最后安装中间的所述钢桁架管片,并使中间的所述钢桁架管片同两侧的所述钢桁架管片连接在一起,从而完成所述管片环的组装。3.如权利要求2所述的一种盾构负环组合式管片的施工方法,其特征在于所述环向钢板上开设有螺栓孔,所述钢筋混凝土管片环向端面上预埋有螺杆,通过所述钢筋混凝土管片环向端面上的螺杆与所述环向钢板上的螺栓孔之间的配合,实现所述钢筋混凝土管片与所述钢桁架管片的环向连接。4.如权利要求3所述的一种盾构负环组合式管片的施工方法,其特征在于同一所述管片环中的所述钢桁架管片之间通过螺栓进行环向连接。5.如权利要求2所述的一种盾构负环组合式管片的施工方法,其特征在于同一所述管片。

6、环中的所述钢筋混凝土管片之间通过环向连接螺栓进行环向连接。6.如权利要求1所述的一种盾构负环组合式管片的施工方法,其特征在于所述桁架环向连接杆通过桁架斜向杆同所述纵向钢板连接。7.如权利要求1所述的一种盾构负环组合式管片的施工方法,其特征在于所述钢桁架管片上的所述桁架环向连接杆沿竖向方向设置有若干根,所述桁架环向连接杆之间通过桁架竖向杆进行连接。8.如权利要求1所述的一种盾构负环组合式管片的施工方法,其特征在于所述纵向钢板上开设有螺栓孔,一个所述管片环中的所述钢桁架管片与另一个相邻所述管片环中的相对应的所述钢桁架管片之间通过螺栓进行纵向连接。9.如权利要求1所述的一种盾构负环组合式管片的施工方。

7、法,其特征在于一个所述管片环中的所述钢筋混凝土管片与另一个相邻所述管片环中的相对应的所述钢筋混凝土管片之间通过纵向连接螺栓进行纵向连接。10.如权利要求1所述的一种盾构负环组合式管片的施工方法,其特征在于所述盾构负权利要求书1/2 页2CN 116607964 A2环组合式管片的拆除方法如下:在钢桁架管片的桁架纵向连接杆上对称安装吊环并固定牢固;切断所述盾构负环组合式管片与反力架之间的连接,并断开中间的所述钢桁架管片与环向相邻的所述钢桁架管片之间以及与纵向相邻的所述钢桁架管片之间的连接;将中间的所述钢桁架管片吊出,并依次吊装拆除两侧的所述钢桁架管片;将吊环固定在钢筋混凝土管片的上端面钢筋上,并。

8、断开侧部的所述钢筋混凝土管片与环向相邻的所述钢筋混凝土管片之间以及与纵向相邻的所述钢筋混凝土管片之间的连接;将两侧的所述钢筋混凝土管片吊出,吊装拆除中间的所述钢筋混凝土管片。权利要求书2/2 页3CN 116607964 A3一种盾构负环组合式管片的施工方法技术领域0001本发明涉及盾构机负环管片的技术领域,尤其是一种盾构负环组合式管片的施工方法。背景技术0002盾构机负环管片是盾构始发时安装在盾构千斤顶与反力架之间的临时性管片,作用是给盾构初始掘进提供向前的推力。当盾构掘进一段距离,正环管片与地层之间的摩擦力能够平衡推进反力,此时负环管片失去作用,就需要拆除。0003目前常用的负环管片为钢筋。

9、混凝土管片或钢管片。其中,钢筋混凝土管片成本低,使用最多,但是由于混凝土自重大,拼装后为了保持环向圆形,在负环的内部和外部连接处都要焊接钢板进行加固,拆除时需要在管片上钻孔,用作固定吊机的钢丝绳吊孔,而且混凝土管片一般为单块拆除,顶部管片拆除时对拱部受力影响较大,拆除时为保持管片稳定,还需要将待拆除的剩余管片与其他稳定结构进行连接固定,防止其失稳,因此造成负环拆除施工困难、工期长,会造成一定程度的盾构掘进停工,而且混凝土管片拆除时损坏较大,尤其是顶部管片,重复使用率低。钢管片虽然安装方便、强度高,但是其重量偏轻,容易上浮,从而对盾构姿态产生不利影响。发明内容0004本发明的目的是根据上述现有技。

10、术的不足,提供了一种盾构负环组合式管片的施工方法,通过先吊装钢筋混凝土管片,再吊装钢桁架管片,可组装成管片环,其受力效果好,并且在拆除管片环时,依次吊出钢桁架管片和钢筋混凝土管片,可进行回收,实现反复使用。0005本发明目的实现由以下技术方案完成:一种盾构负环组合式管片的施工方法,其特征在于所述施工方法包括对盾构负环组合式管片的安装和拆除;其中,所述盾构负环组合式管片的安装方法如下:(1)在盾构机的盾尾壳体内安装管片支撑垫块;(2)按照从下到上的原则在所述管片支撑垫块上对称安装各管片,组装形成管片环;其中,所述管片环分为上半环和下半环,所述上半环由三个钢桁架管片拼装而成,所述下半环由三个钢筋混。

11、凝土管片拼装而成,所述钢桁架管片的纵向两端面各设置有一块纵向钢板、环向两端面各设置有一块环向钢板,所述钢桁架管片包括相连接的桁架纵向连接杆和桁架环向连接杆,所述桁架纵向连接杆两端分别同两块所述纵向钢板连接,所述桁架环向连接杆两端分别同两块所述环向钢板连接;(3)每拼装完一个所述管片环,通过所述盾构机的推进油缸将所述管片环推出所述盾构机的盾尾,并压紧在反力架上;(4)当所述盾构机的刀盘与掌子面充分接触后,所述管片环被顶紧,拆除所述管片支撑垫块,完成所述盾构负环组合式管片的安装。说明书1/5 页4CN 116607964 A40006步骤S2中所述管片环的组装方法如下:先安装中间的所述钢筋混凝土管。

12、片,再对称安装两侧的所述钢筋混凝土管片,并将三个所述钢筋混凝土管片环向连接在一起;对称安装两侧的所述钢桁架管片,并使侧部的所述钢桁架管片与同侧的所述钢筋混凝土管片连接在一起,最后安装中间的所述钢桁架管片,并使中间的所述钢桁架管片同两侧的所述钢桁架管片连接在一起,从而完成所述管片环的组装。0007所述环向钢板上开设有螺栓孔,所述钢筋混凝土管片环向端面上预埋有螺杆,通过所述钢筋混凝土管片环向端面上的螺杆与所述环向钢板上的螺栓孔之间的配合,实现所述钢筋混凝土管片与所述钢桁架管片的环向连接。0008同一所述管片环中的所述钢桁架管片之间通过螺栓进行环向连接。0009同一所述管片环中的所述钢筋混凝土管片之。

13、间通过环向连接螺栓进行环向连接。0010所述桁架环向连接杆通过桁架斜向杆同所述纵向钢板连接。0011所述钢桁架管片上的所述桁架环向连接杆沿竖向方向设置有若干根,所述桁架环向连接杆之间通过桁架竖向杆进行连接。0012所述纵向钢板上开设有螺栓孔,一个所述管片环中的所述钢桁架管片与另一个相邻所述管片环中的相对应的所述钢桁架管片之间通过螺栓进行纵向连接。0013一个所述管片环中的所述钢筋混凝土管片与另一个相邻所述管片环中的相对应的所述钢筋混凝土管片之间通过纵向连接螺栓进行纵向连接。0014所述盾构负环组合式管片的拆除方法如下:(a)在钢桁架管片的桁架纵向连接杆上对称安装吊环并固定牢固;(b)切断所述盾。

14、构负环组合式管片与反力架之间的连接,并断开中间的所述钢桁架管片与环向相邻的所述钢桁架管片之间以及与纵向相邻的所述钢桁架管片之间的连接;(c)将中间的所述钢桁架管片吊出,并依次吊装拆除两侧的所述钢桁架管片;(d)将吊环固定在钢筋混凝土管片的上端面钢筋上,并断开侧部的所述钢筋混凝土管片与环向相邻的所述钢筋混凝土管片之间以及与纵向相邻的所述钢筋混凝土管片之间的连接;(e)将两侧的所述钢筋混凝土管片吊出,吊装拆除中间的所述钢筋混凝土管片。0015本发明的优点是:安装和拆除方便;上半环的安装仅需将钢桁架管片吊装到位,拧上环向钢板间的连接螺栓即可,纵向也通过螺栓连接,安装和拆卸过程中只需将钢丝绳固定在桁架。

15、纵向连接杆上即可进行吊装,拆装方便,无需像混凝土管片一样临时打设吊孔,工期缩短,对盾构掘进施工影响小,且可随时观察到管片内外情况,施工安全性也更高;受力效果更好;上半环的钢桁架管片重量轻,且整体稳定性好,安装后能保持较好的圆度,无需再额外焊接钢板进行加固(拆除时也就无需进行加固钢板的割除),在拆除时,上半环的钢桁架管片的拆除对相邻管片以及下半环的钢筋混凝土管片的受力影响都大大减小,提高了拆除施工的安全性;下半环的钢筋混凝土管片刚度大、自重大,也避免了管片上浮对盾构姿态产生不利影响;可反复使用;上半环的钢桁架管片拆除后可重复使用,下半环的钢筋混凝土管片仅由三块拼接,管片拆除后产生的损坏要比常规的。

16、全环采用混凝土管片小很多,提高了管片的重复使用率。说明书2/5 页5CN 116607964 A5附图说明0016图1是本发明盾构负环组合式管片的整体结构示意;图2是本发明钢桁架管片的结构示意图。实施方式0017以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明,以便于同行业技术人员的理解:如图12所示,图中标记112分别表示为:钢桁架管片1、钢筋混凝土管片2、螺栓孔3、纵向钢板4、环向钢板5、桁架纵向连接杆6、桁架环向连接杆7、桁架斜向杆8、桁架竖向杆9、螺杆10、环向螺栓孔11、纵向螺栓孔12。0018实施例:如图12所示,本实施例涉及一种盾构负环组合式管片的施工方法,该施工。

17、方法主要包括对盾构负环组合式管片的安装和拆除:盾构负环组合式管片的安装方法如下:1、调试盾构机的推进系统和管片安装系统,确保系统稳定工作。00192、在盾构机的盾尾壳体内安装管片支撑垫块,以便于管片定位。00203、按照从下到上的原则对称安装各管片,并注意偏差控制:先吊装下部的钢筋混凝土管片2,再吊装上部的钢桁架管片1,具体地,先安装中间的钢筋混凝土管片2,再对称安装两侧的钢筋混凝土管片2,并将三个钢筋混凝土管片2环向连接在一起;接着对称安装两侧的钢桁架管片1,并使侧部的钢桁架管片1与同侧的钢筋混凝土管片2连接在一起,最后安装中间的钢桁架管片1,并使中间的钢桁架管片1同两侧的钢桁架管片1连接在。

18、一起,从而完成管片环的连接。0021其中,如图12所示,钢桁架管片1和钢筋混凝土管片2共同组装形成管片环,管片环分为上半环和下半环,上半环由三个钢桁架管片1拼装而成,下半环由三个钢筋混凝土管片2拼装而成。钢桁架管片1的纵向两端面和环向两端面均为开设有螺栓孔3的钢板,其中,位于钢桁架管片1的纵向两端面的钢板为纵向钢板4,位于钢桁架管片1的环向两端面的钢板为环向钢板5,并且纵向钢板4和环向钢板5连接在一起。钢桁架管片1还包括桁架环向连接杆7、桁架纵向连接杆6以及桁架斜向杆8,桁架环向连接杆7和桁架纵向连接杆6之间相连接,并且桁架纵向连接杆6两端分别同两块纵向钢板4连接,桁架环向连接杆7两端分别同两。

19、块环向钢板5连接,桁架环向连接杆7通过桁架斜向杆8同纵向钢板4连接,本实施例中,钢桁架管片1上的桁架环向连接杆7沿竖向方向设置有两根,两根桁架环向连接杆7之间通过桁架竖向杆9进行连接,每根桁架环向连接杆7上连接有三根桁架纵向连接杆6。上半环的钢桁架管片1整体结构稳定性高,只要确保单个杆件受力满足要求即可,具体地,环间的压力传递,首先传到钢桁架管片1环向端面的环向钢板5上,然后通过桁架环向连接杆7分别传递给桁架纵向连接杆6和桁架斜向杆8,再通过桁架纵向连接杆6和桁架斜向杆8均匀分摊后传递到钢桁架管片1纵向端面的纵向钢板4,避免了局部受力过大,稳定性高。此外,桁架纵向连接杆6还可作为吊装点。002。

20、2如图12所示,钢筋混凝土管片2环向端面上预埋有螺杆10,通过钢筋混凝土管片2环向端面上的螺杆10与环向钢板5上的螺栓孔3之间的配合,实现钢筋混凝土管片2与钢桁架管片1的环向连接。同一管片环中的钢桁架管片1之间通过螺栓进行环向连接,该螺栓同说明书3/5 页6CN 116607964 A6环向钢板5上的螺栓孔3相配合。一个管片环中的钢桁架管片1与另一个相邻管片环中的相对应的钢桁架管片1之间通过螺栓进行纵向连接,该螺栓同纵向钢板4上的螺栓孔3相配合。0023如图1所示,钢筋混凝土管片2上设置有环向螺栓孔11和纵向螺栓孔12。同一管片环中的钢筋混凝土管片2之间通过环向连接螺栓进行环向连接,该环向连接。

21、螺栓同钢筋混凝土管片2上的环向螺栓孔11相配合。一个管片环中的钢筋混凝土管片2与另一个相邻管片环中的相对应的钢筋混凝土管片2之间通过纵向连接螺栓进行纵向连接,该纵向连接螺栓同钢筋混凝土管片2上的纵向螺栓孔12相配合。0024本实施例中,上半环的钢桁架管片1重量轻,且整体稳定性好,安装后能保持较好的圆度,无需再额外焊接钢板进行加固(拆除时也就无需进行加固钢板的割除),在拆除时,上半环的钢桁架管片1的拆除对相邻管片以及下半环的钢筋混凝土管片2的受力影响都大大减小,提高了拆除施工的安全性。下半环的钢筋混凝土管片2刚度大、自重大,也避免了管片上浮对盾构姿态产生不利影响。00255、每拼装完成一环,就通。

22、过盾构机的推进油缸将管片环推出盾构机的盾尾,并压紧在反力架上。00266、管片环推进时要及时加固,防止顶部下沉或失圆,也要考虑顶推的偏心力。00277、当盾构机的刀盘与掌子面充分接触,产生足够的推力后,管片环被顶紧,受力稳定,此时可以去掉管片支撑垫块,完成负环的安装。0028盾构负环组合式管片的拆除方法如下:1、拆除场地内的轨道、管路、线路等,防止吊装过程中损坏。00292、对下部的钢筋混凝土管片2的纵向连接螺栓和环向连接螺栓进行检查并复紧加固。00303、在上部的钢桁架管片1的桁架纵向连接杆6上对称安装吊环并固定牢固。00314、切断负环与反力架之间的连接。00325、拆除中间的钢桁架管片1。

23、与前后环之间以及与环向相邻管片之间的螺栓连接。00336、将中间的钢桁架管片1吊出,下垫枕木平稳放在临时场地上。00347、按照同样的方法,依次吊装拆除两侧(拱肩处)的钢桁架管片1。00358、将吊环固定在下部的钢筋混凝土管片2的上端面钢筋上,拆除钢筋混凝土管片2在环向和纵向上与其他管片的连接螺栓。00369、按照先两侧后中间的顺序逐一吊装拆除下部的三块钢筋混凝土管片2。003710、将各管片由平板车运至存放场地。0038本实施例的有益技术效果为:安装和拆除方便;上半环的安装仅需将钢桁架管片吊装到位,拧上环向钢板间的连接螺栓即可,纵向也通过螺栓连接,安装和拆卸过程中只需将钢丝绳固定在桁架纵向连。

24、接杆上即可进行吊装,拆装方便,无需像混凝土管片一样临时打设吊孔,工期缩短,对盾构掘进施工影响小,且可随时观察到管片内外情况,施工安全性也更高;受力效果更好;上半环的钢桁架管片重量轻,且整体稳定性好,安装后能保持较好的圆度,无需再额外焊接钢板进行加固(拆除时也就无需进行加固钢板的割除),在拆除时,上半环的钢桁架管片的拆除对相邻管片以及下半环的钢筋混凝土管片的受力影响都大大减小,提高了拆除施工的安全性;下半环的钢筋混凝土管片刚度大、自重大,也避免了管片说明书4/5 页7CN 116607964 A7上浮对盾构姿态产生不利影响;可反复使用;上半环的钢桁架管片拆除后可重复使用,下半环的钢筋混凝土管片仅由三块拼接,管片拆除后产生的损坏要比常规的全环采用混凝土管片小很多,提高了管片的重复使用率。0039虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明,但本领域普通技术人员可以认识到,在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下,仍然可以对本发明作出各种改进和变换,故在此不一一赘述。说明书5/5 页8CN 116607964 A8图 1说明书附图1/2 页9CN 116607964 A9图 2说明书附图2/2 页10CN 116607964 A10。

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