六边形管片、支护结构和隧道施工方法技术

本发明专利技术提供了一种用于隧道施工的六边形管片、支护结构、隧道掘进系统和一种隧道掘进与管片拼接同步的隧道施工方法。六边形管片包括：弧形板、两个正向结合板和四个侧向结合板；侧向结合板用于将多个六边形管片相拼接形成环形结构以支撑隧道的洞壁；正向结合板和与其相连的两个侧向结合板相配合，使拼接而成的环形结构为隧道掘进机前进提供持续的推动力。本发明专利技术提供的六边形管片呈拱形，既可以提高多个六边形管片拼装而成的环形结构的结构强度，又能利用侧向结合板使环形结构为隧道掘进机提供连续的推动力，从而使得隧道挖掘和管片拼接施工可以同步进行，解决了现有隧道挖掘施工中无法同步实施支护结构施工，整体施工效率低的问题。

Hexagon segment, supporting structure and tunnel construction method

【技术实现步骤摘要】
六边形管片、支护结构和隧道施工方法
本专利技术涉及隧道施工
，具体而言，尤其涉及一种用于隧道施工的六边形管片、支护结构和一种隧道施工方法。
技术介绍
目前，现有的全断面隧道掘进机集隧洞开挖、出渣、支护功能于一身，能够实现隧洞施工各个工序同步，特别是护盾式掘进机(如盾构机、单护盾TBM、双护盾TBM等)可通过拼接预制混凝土管片快速实施隧洞支护。但是，仍无法实施同步内衬钢管支护，需要在隧洞完全贯通后撤出TBM，再采用专门的内衬钢管运送设备分段送至隧洞内进行对接、拼焊，然后在完成钢管焊接后还需进行管片注浆以填充钢管与预制管片间隙。由于隧道开挖与钢管内衬施工之间存在干扰，导致后续的工序无法同步实施，大幅度降低了隧道的施工效率，从而导致所需施工工期长，经济效益不好的效果。
技术实现思路
为了解决上述技术问题至少之一，本专利技术的一个目的在于提供一种用于隧道施工的六边形管片。本专利技术的另一个目的在于提供一种包括上述六边形管片的支护结构。本专利技术的再一个目的在于提供一种隧道施工方法。为了实现上述目的，本专利技术第一方面的技术方案提供了一种六边形管片，包括：弧形板，具有相互平行的两个侧边，所述侧边为弧形线段以使所述六边形管片弯曲成拱形结构；两个正向结合板，分别通过两个所述侧边与所述弧形板转折连接；四个侧向结合板，与所述弧形板转折连接且同一所述正向结合板的两端分别转折相连其中两个所述侧向结合板；所述侧向结合板用于将多个所述六边形管片相拼接形成环形结构以支撑所述隧道的洞壁；其中，正向结合板和与其相连的两个侧向结合板相配合，用于使拼接而成的环形结构为实施隧道施工的隧道掘进机的后部推进油缸提供多个反作用力面，以向所述隧道掘进机提供持续的推动力。具体而言，所述六边形管片的左右两侧具有相互平行的两个正向结合板，所述正向结合板的两端分别转折连接所述侧向结合板，使得两个所述六边形管片通过所述侧向结合板进行拼装后，朝向同一方向的两个正向结合板不在同一平面上。从而使得在隧道施工过程中，由所述六边形管片组成的环形结构可以具有至少两个朝向隧道掘进机且不在同一沿所述隧道轴向方向的横截面上的正向结合板。这样，使得隧道掘进机可以通过辅推油缸依次支撑在上述两个正向结合板上，向隧道掘进机提供反作用力使得隧道掘进机前进，在所述隧道掘进机前进的过程中，同步拼接所述六边形管片保持具有至少两个朝向隧道掘进机且不在同一沿所述隧道轴向方向的横截面上的正向结合板，从而为所述隧道掘进机提供连续的推动力。所述六边形管片由于设置有与弧形板转折连接的正向结合板和侧向结合板，因此所述六边形管片不是板状或片状结构而是空间上的立体结构，具体为拱形结构，使所述六边形管片在受到隧道的洞壁的压力时，将向下的压力分解为向下的压力和朝向所述六边形管片的侧向结合板方向的推力，使得多个所述六边形管片之间结合的更加紧密，提高了拼接而成的环形结构的轴向及周向结构强度，使整体结构更加稳固，从而为所述隧道提供有力的支撑作用。另外，本专利技术提供的上述技术方案中的六边形管片还可以具有如下附加技术特征：在上述技术方案中，所述弧形板、两个所述正向结合板和四个所述侧向结合板围设出灌浆槽；所述灌浆槽设在所述拱形结构的凸起一侧；所述弧形板上设置有灌浆孔，所述灌浆孔用于向所述灌浆槽灌注混凝土。在上述任一技术方案中，两个所述正向结合板上对称设有定位孔，所述定位孔用于通过定位销与另一所述六边形管片的正向结合板上的定位孔对准，以使两块所述六边形管片对齐。在上述任一技术方案中，两个所述正向结合板之间跨设有横向筋梁；与同一正向结合板相连的两个所述侧向结合板之间跨设有纵向筋梁；和/或所述弧形板上设置有横向筋板和纵向筋板，所述横向筋板的两端分别与两个所述正向结合板相连接，所述纵向筋板的两端分别连接两个所述侧向结合板，其中两个所述侧向结合板与同一所述正向结合板相连接。在上述任一技术方案中，所述侧向结合板上设有连接孔，所述连接孔用于穿设连接件，以通过所述连接件将两个所述六边形管片相连接；所述侧向结合板和正向结合板上开设有操作孔。本专利技术第二方面的技术方案提供了一种用于隧道施工的支护结构，包括内衬钢管结构，包括多个如第一方面技术方案中任一项所述的六边形管片沿所述隧道的周向方向拼接而成的环状结构；外衬混凝土结构，与所述内衬钢管结构相抵靠，用于设置在所述内衬钢管结构和所述隧道的洞壁之间。本专利技术第二方面的技术方案提供的支护结构，因包括第一方面技术方案中任一项所述的六边形管片，因为具有上述任一技术方案的有益效果，在此不在赘述。本专利技术第三方面的技术方案提供了一种隧道施工方法，包括如下步骤：在隧道内向前掘进；使用六边形管片沿所述隧道掘进方向进行拼接；其中所述在隧道内向前掘进的步骤与所述使用六边形管片沿所述隧道掘进方向进行拼接的步骤同步进行。具体而言，使用第一方面实施例中所述的六边形管片，在所述隧道掘进机在前进的过程中，由所述隧道掘进机的撑靴支撑在所述隧道的洞壁上，或由所述隧道掘进机的辅推油缸支撑在所述六边形管片上，均可为隧道掘进机提供持续向前的推动力。这样可以使得管片拼接装置紧跟所述隧道掘进机，快速拼接所述六边形管片形成内衬钢管结构，使得管片拼装可与隧道掘进同步，提高施工效率。值得一提的是，对于在围岩自稳性好的条件下，所述隧道掘进机的撑靴支撑在所述隧道的洞壁上为隧道掘进机提供持续向前的推动力的情况下，仍使用所述六边形管片，这样在遇到围岩自稳性差或软弱破碎地层时可以进行快速转换，由所述隧道掘进机的辅推油缸支撑在所述六边形管片上为隧道掘进机提供持续向前的推动力，以保持推动力的连续性，提高施工效率。可以理解的是，所述六边形管片在几类围岩的工程条件下均可适用，既能保证隧道施工安全、质量与速度，又有利于提高标准化作业程度，具有极高的经济价值和使用价值。另外，本专利技术提供的上述技术方案中的隧道施工方法还可以具有如下附加技术特征：在上述技术方案中，所述使用六边形管片沿所述隧道掘进机的推进方向进行拼接的步骤具体包括：从下向上逐块拼接所述六边形管片，形成环状结构；在所述六边形管片的定位孔上安装定位销，沿所述隧道的轴向方向设置另一所述六边形管片使其定位孔对转所述定位销，平移另一所述六边形管片；对已拼接的所述六边形管片间的接缝进行焊接处理，和/或通过操作孔安装连接件，使相拼接的两块所述六边形管片通过所述连接件固定连接。在上述技术方案中，在所述使用六边形管片沿所述隧道掘进机的推进方向进行拼接的步骤后还包括如下步骤：将所述六边形管片拼接形成内衬钢管结构；向已拼接的所述六边形管片内灌注混凝土，使混凝土凝固形成外衬混凝土结构，所述外衬混凝土结构位于所述六边形管片和所述隧道的洞壁之间。在上述任一技术方案中，所述在隧道内向前掘进的步骤具体包括：控制所述隧道掘进机的辅推油缸的一端顶推在已拼接的六边形管片上，使所述已拼接的六边形管片提供反推力供所述隧道掘进机前进，所述辅推油缸的行程变大；控制所述辅推油缸独立回收，使所述辅推油缸和所述已拼接的六边形管片之间产生拼接位置，所述拼接位置用于供所述六边形管片进行拼装；或所述隧道掘进机的撑靴伸出并支撑在所述隧道的洞壁上，用于提供反推力使所述隧道掘进机前进或对隧道的端面进行钻孔爆破，并将出渣进行破碎，将破碎后的出渣运出所述隧道。本专利技术的附加方面和优点将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于隧道施工的六边形管片，其特征在于，包括：弧形板，具有相互平行的两个侧边，所述侧边为弧形线段以使所述六边形管片弯曲成拱形结构；两个正向结合板，分别通过两个所述侧边与所述弧形板转折连接；四个侧向结合板，与所述弧形板转折连接且同一所述正向结合板的两端分别转折相连其中两个所述侧向结合板；所述侧向结合板用于将多个所述六边形管片相拼接形成环形结构以支撑所述隧道的洞壁；其中，正向结合板和与其相连的两个侧向结合板相配合，用于使拼接而成的环形结构为实施隧道施工的隧道掘进机的后部推进油缸提供多个反作用力面，以向所述隧道掘进机提供持续的推动力。

【技术特征摘要】
1.一种用于隧道施工的六边形管片，其特征在于，包括：弧形板，具有相互平行的两个侧边，所述侧边为弧形线段以使所述六边形管片弯曲成拱形结构；两个正向结合板，分别通过两个所述侧边与所述弧形板转折连接；四个侧向结合板，与所述弧形板转折连接且同一所述正向结合板的两端分别转折相连其中两个所述侧向结合板；所述侧向结合板用于将多个所述六边形管片相拼接形成环形结构以支撑所述隧道的洞壁；其中，正向结合板和与其相连的两个侧向结合板相配合，用于使拼接而成的环形结构为实施隧道施工的隧道掘进机的后部推进油缸提供多个反作用力面，以向所述隧道掘进机提供持续的推动力。2.根据权利要求1所述的六边形管片，其特征在于，所述弧形板、两个所述正向结合板和四个所述侧向结合板围设出灌浆槽；所述灌浆槽设在所述拱形结构的凸起一侧；所述弧形板上设置有灌浆孔，所述灌浆孔用于向所述灌浆槽灌注混凝土。3.根据权利要求1所述的六边形管片，其特征在于，两个所述正向结合板上对称设有定位孔，所述定位孔用于通过定位销与另一所述六边形管片的正向结合板上的定位孔对准，以使两块所述六边形管片对齐。4.根据权利要求1至3中任一项所述的六边形管片，其特征在于，两个所述正向结合板之间跨设有横向筋梁；与同一正向结合板相连的两个所述侧向结合板之间跨设有纵向筋梁；和/或所述弧形板上设置有横向筋板和纵向筋板，所述横向筋板的两端分别与两个所述正向结合板相连接，所述纵向筋板的两端分别连接两个所述侧向结合板，其中两个所述侧向结合板与同一所述正向结合板相连接。5.根据权利要求1至3中任一项所述的六边形管片，其特征在于，所述侧向结合板上设有连接孔，所述连接孔用于穿设连接件，以通过所述连接件将两个所述六边形管片相连接；所述侧向结合板和正向结合板上开设有操作孔。6.一种用于隧道施工的支护结构，其特征在于，包括：内衬钢管结构，包括多个如权利要求1至5中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：程永亮，彭正阳，唐崇茂，邵质中，韩佳霖，
申请(专利权)人：中国铁建重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43