用于管幕施工的预应力桁架支撑体系及方法技术

本发明专利技术涉及一种用于管幕施工的预应力桁架支撑体系及方法，该体系中的横向预应力桁架结构支撑系统中的横向桁架横向支撑上部管幕及覆土荷载，横向桁架置于竖向桁架支撑系统中的竖向支撑桁架两侧上，由竖向支撑桁架支撑上部横向桁架传递下来的竖向荷载及两侧土体的压力荷载；横向桁架下部增设预应力钢绞线，预应力钢绞线两端分别锚固于竖向支撑桁架两侧。整个支撑体系主要涉及管幕两侧的竖向桁架支撑，横向跨度方向的桁架体系，横向桁架体系结合管幕上覆土荷载受力特点，适应性设置成变高度的桁架，同时在横向桁架下部增设弧形预应力钢绞线锚固于竖向支撑桁架两侧，以抵抗管幕结构大深度覆土对横向支撑跨中弯矩较大带来的不利影响。

Prestressed truss support system and method for pipe curtain construction

The invention relates to a prestressed truss support system and method for pipe curtain construction. The transverse truss in the transverse prestressed truss structure support system of the system supports the upper pipe curtain and the earth load. The transverse truss is placed on both sides of the vertical support truss in the vertical truss support system, and the vertical load transmitted from the upper transverse truss is supported by the vertical support truss Pressure load of soil on both sides; prestressed steel strand is added at the lower part of transverse truss, and both ends of prestressed steel strand are anchored on both sides of vertical support truss. The whole support system mainly involves the vertical truss support on both sides of the pipe curtain, the truss system in the transverse span direction, and the transverse truss system, combined with the stress characteristics of the soil load on the pipe curtain, is adaptable to be set as the truss with variable height. At the same time, the arc prestressed steel strand is added at the lower part of the transverse truss to anchor on both sides of the vertical support truss, so as to resist the large-depth soil covering of the pipe curtain structure to the transverse support span The adverse effect of large bending moment.

【技术实现步骤摘要】
用于管幕施工的预应力桁架支撑体系及方法
本专利技术涉及一种地下通道管幕施工内部支撑的支撑体系，尤其涉及一种大断面管幕施工，横向跨度加大时，采用的管幕内支撑组合预应力桁架结构支撑体系。
技术介绍
随着城市的快速发展，地下空间的开发利用也逐渐加快，如何合理、有效的利用城市地下空间已成为世界各大城市所共同面临的的问题。为降低对城市地面道路、管线、建(构)筑物的影响，暗挖工艺逐渐成为在复杂环境下修筑地下结构的首选。管幕工法对施工空间要求较小，对周边环境的影响也较小，尤其是在城市地下通道施工、重要建构筑物、管线保护施工时有着独特的优点而得到发展应用。与此同时，传统的管幕法施工在开挖阶段为控制竖向和侧向荷载压力通常要设置内支撑体系，如图1所示，横向跨度方向增设多个竖向支撑造成空间小影响施工的不利影响，由于上部覆土荷载较大，内支撑的竖向和横向间距较小，造成管幕暗挖空间支撑障碍物较多大大影响了管幕施工的开挖效率。如何在确保管幕内支撑结构安全的前提下，尽量的腾出管幕后续暗挖和结构施工足够的空间，以增大管幕施工的效率是一个亟待解决的难题。
技术实现思路
本专利技术是要提供一种用于管幕施工的预应力桁架支撑体系及方法，采用管幕内支撑组合预应力桁架结构支撑体系，通过设置变截面高度横向桁架和增设预应力，大大增大了横向桁架的跨度，为管幕开挖施工提供了足够空间，从而大大提高管幕结构开挖和后续结构施工的施工效率。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种用于管幕施工的预应力桁架支撑体系，包括横向预应力桁架结构支撑系统、竖向桁架支撑系统，所述横向预应力桁架结构支撑系统中的横向桁架横向支撑上部管幕及覆土荷载，横向桁架置于竖向桁架支撑系统中的竖向支撑桁架两侧上，由竖向支撑桁架支撑上部横向桁架传递下来的竖向荷载及两侧土体的压力荷载；所述横向桁架下部增设预应力钢绞线，预应力钢绞线两端分别锚固于竖向支撑桁架两侧，以抵抗管幕结构大深度覆土对横向支撑跨中弯矩较大带来的不利影响。进一步，所述横向桁架结合管幕上覆土荷载受力特点，适应性设置成变高度的桁架，通过设置变截面高度来增设预应力，用于增大横向桁架的跨度。进一步，所述横向桁架由上弦杆、下弦杆、腹杆、连杆组成，所述上弦杆与下弦杆之间连接多个腹杆，相邻腹杆之间连接连杆，多个腹杆由两边向跨中逐渐增大。进一步，所述横向桁架的多个腹杆下面设有用于应力钢绞线布置的导向滑槽。一种用于管幕施工的预应力桁架支撑体系的施工方法，包括以下步骤：1)前期管幕围护施工，形成封闭管幕围护结构；2)施工竖向桁架支撑系统：竖向支撑桁架临近左右两侧管幕围护结构，先后施工两侧弦杆，再焊接中间腹杆及连接杆，形成竖向桁架支撑系统；3)施工横向预应力桁架结构支撑系统：先焊接安装上弦杆，下弦杆，其次焊接安装横向桁架内部的腹杆及连杆，然后安装预应力钢绞线，预应力钢绞线延导向滑槽布置，实施过程中尽量确保钢绞线弧度平顺，最后结合上部荷载及计算需要，按需配置和张拉预应力钢绞线并将预应力钢绞线用锚具锚固于竖向支撑桁架两端部；4)依次放坡开挖及安装预应力桁架支撑体系，直至管幕通道开挖贯通；5)管幕通道内部结构施工完成，达到设计强度后，拆除预应力桁架支撑体系。本专利技术的有益效果是：本专利技术的整个支撑体系主要涉及管幕两侧的竖向桁架支撑，横向跨度方向的桁架体系，横向桁架体系结合管幕上覆土荷载受力特点，适应性设置成变高度的桁架，同时在横向桁架下部增设弧形预应力钢绞线锚固于竖向支撑桁架两侧，以抵抗管幕结构大深度覆土对横向支撑跨中弯矩较大带来的不利影响。通过变截面高度设置和增设预应力，大大增大了横向桁架的跨度，同时也避免了传统的管幕内支撑结构横向跨度方向增设多个竖向支撑造成空间小影响施工的不利影响(如图1)，为管幕开挖施工提供了足够空间，大大提高了管幕结构开挖和后续结构施工的施工效率。附图说明图1是传统普通无桁架预应力体系管幕内支撑布置示意图；图2是本专利技术的管幕组合预应力桁架结构内支撑横断面图；图3是基于图1的A-A管幕组合预应力桁架结构内支撑体系纵剖面示意图；图4是管幕组合预应力桁架结构内支撑体系施工步骤a～f工况示意图。具体实施方式下面结合附图与具体实施，进一步阐述本专利技术。如图2，3所示，本专利技术的用于管幕施工的预应力桁架支撑体系，主要包括：1)横向支撑上部管幕及覆土荷载的横向预应力桁架结构支撑系统，主要包括上弦杆1、下弦杆2、腹杆3、连杆4、预应力钢绞线5、导向滑槽6、锚具7。横向桁架由上弦杆1、下弦杆2、腹杆3、连杆4组成，上弦杆1与下弦杆2之间连接多个腹杆3，相邻腹杆3之间连接连杆4。横向桁架高度结合桁架覆土受力由两边向跨度L中间逐渐增大，同时在横向桁架下部增设弧形预应力钢绞线5，并用锚具7锚固于竖向支撑桁架两侧，以抵抗管幕结构9大深度覆土对横向支撑跨中弯矩较大带来的不利影响。应力钢绞线5布置通过导向滑槽6进行导向布置。2)确保竖向支撑的竖向桁架支撑系统8，竖向桁架支撑系统8由两侧的竖向支撑桁架组成，竖向支撑桁架主要由两侧弦杆及中间腹杆及连杆组成。其主要作用是支撑上部横向桁架传递下来的竖向荷载及两侧土体的压力荷载。如图4所示，本专利技术的具体实施方法及步骤如下：1)前期管幕围护施工好，形成封闭的管幕围护。2)施工竖向桁架支撑系统(图4a)：竖向桁架系统临近左右两侧管幕围护结构，先后施工两侧弦杆，再焊接中间腹杆及连接杆，形成竖向桁架体系。3)施工横向预应力桁架结构支撑系统(图4b)：横向预应力桁架结构支撑系统主要由上弦杆1、下弦杆2、腹杆3、连杆4、预应力钢绞线5、导向滑槽6、锚具7组成。具体实施时，先焊接安装上弦杆1，下弦杆2，其次焊接安装桁架内部的腹杆3及连杆4，然后安装预应力钢绞线5(图4c)，预应力钢绞线5延导向滑槽6布置，实施过程中尽量确保预应力钢绞线5弧度平顺，最后结合上部荷载及计算需要，按需配置和张拉预应力钢绞线5并将预应力钢绞线用锚具7锚固于桁架两端部。4)依次放坡开挖(图4d)及安装预应力内支撑(图4e)，直至管幕通道开挖贯通。5)管幕通道内部结构施工完成(图4f)，达到设计强度后，拆除桁架预应力内支撑体系。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于管幕施工的预应力桁架支撑体系，包括横向预应力桁架结构支撑系统、竖向桁架支撑系统，其特征在于：所述横向预应力桁架结构支撑系统中的横向桁架横向支撑上部管幕及覆土荷载，所述横向桁架置于竖向桁架支撑系统中的竖向支撑桁架两侧上，由竖向支撑桁架支撑上部横向桁架传递下来的竖向荷载及两侧土体的压力荷载；所述横向桁架下部增设预应力钢绞线，预应力钢绞线两端分别锚固于竖向支撑桁架两侧，以抵抗管幕结构大深度覆土对横向支撑跨中弯矩较大带来的不利影响。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于管幕施工的预应力桁架支撑体系，包括横向预应力桁架结构支撑系统、竖向桁架支撑系统，其特征在于：所述横向预应力桁架结构支撑系统中的横向桁架横向支撑上部管幕及覆土荷载，所述横向桁架置于竖向桁架支撑系统中的竖向支撑桁架两侧上，由竖向支撑桁架支撑上部横向桁架传递下来的竖向荷载及两侧土体的压力荷载；所述横向桁架下部增设预应力钢绞线，预应力钢绞线两端分别锚固于竖向支撑桁架两侧，以抵抗管幕结构大深度覆土对横向支撑跨中弯矩较大带来的不利影响。


2.根据权利要求1所述的用于管幕施工的预应力桁架支撑体系，其特征在于：所述横向桁架结合管幕上覆土荷载受力特点，适应性设置成变高度的桁架，通过设置变截面高度来增设预应力，用于增大横向桁架的跨度。


3.根据权利要求1所述的用于管幕施工的预应力桁架支撑体系，其特征在于：所述横向桁架由上弦杆、下弦杆、腹杆、连杆组成，所述上弦杆与下弦杆之间连接多个腹杆，相邻腹杆之间连接连杆，多个腹杆由两边向跨中逐渐增大。

【专利技术属性】
技术研发人员：李吉勇，李耀良，李伟强，张云海，张哲彬，黄泽涛，邹峰，蔡素素，顾欢，黄周琰，杨宇波，郑憧，
申请(专利权)人：上海市基础工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31