采用盾构隧道进行大直径钢管安装的施工结构及施工方法技术

本发明专利技术提供了一种采用盾构隧道进行大直径钢管安装的施工结构及施工方法。所述施工结构包括盾构施工形成的钢管安装隧道、钢管和混凝土支撑结构；所述混凝土支撑结构包括凝土浇筑平台、弧形混凝土基座和多个钢支架。在钢管运输之前，先将盾构隧道底部轨道拆除并清理干净后，浇筑混凝土形成水平支撑平台，然后通过无轨式运输设备将钢管运输至盾构隧道内，并通过钢支架架设后，再次搭建模板、布设钢筋后浇筑混凝土形成将钢管下部包覆的弧形混凝土基座。本发明专利技术利用盾构隧道进行管道安装，避免了在钢管埋设过程中对城市建筑的影响，并采用混凝土浇筑平台进行钢管运输，避免了轨道的拆装过程，简化了施工过程，整体施工方便，且大大缩短了施工工期。

Construction structure and method of large diameter steel pipe installation with shield tunnel

【技术实现步骤摘要】
采用盾构隧道进行大直径钢管安装的施工结构及施工方法
本专利技术属于地下管道安装领域，具体是一种采用盾构隧道进行大直径钢管安装的施工方法。
技术介绍
随着城市建设的不断发展，越来越多的市政管线埋置于地下。一般对于地下管道的安装基本都是采用埋设的方式，但是对于大直径城市引水钢管，由于钢管直径较大，埋设不方便，再加上城市建筑物较多，其埋设过程需要对周边的建筑物进行拆迁，工程量较大，所以施工难度大、成本高。在盾构隧道进行管道安装，目前在水利工程、矿山工程、石油、核电管道工程中经常会遇到，但是对于一些大直径的重型管道，由于管道体积大，而且盾构隧道管片为圆形管片，其底部具有一定的弧度，所以在进行钢管运输时，需要利用盾构隧道内原本的轨道或者是在隧道内安装轨道来对钢管运输，并在钢管运输到位后，通过支架将钢管支撑起来，再将隧道内的轨道进行拆除，然后进行钢管的安装。由于盾构隧道的空间有限，再加上钢管直径较大，在钢管运输到隧道内后，钢管与轨道之间的区域比较狭窄，从而给轨道的拆除以及钢管的安装带来很多不便。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的问题提供采用盾构隧道进行大直径钢管安装的施工方法，该施工方法既可以解决市政用大直径管道埋设时需要进行城市建筑的拆装，其施工难度大、成本高的问题，又可以解决盾构隧道内大直径钢管安装因运输要求需要铺设轨道，在管道运输到位后，其轨道拆除困难，钢管安装周期长的问题。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种采用盾构隧道进行大直径钢管安装的施工结构，其特征在于：所述施工结构包括盾构施工形成的钢管安装隧道和置于钢管安装隧道内的钢管，所述钢管安装隧道是由盾构管片和置于管片背后的注浆层组成，钢管置于钢管安装隧道的中部或中下部，并通过混凝土支撑结构固定，在混凝土支撑结构与盾构管片之间设有防水层；所述混凝土支撑结构包括凝土浇筑平台、弧形混凝土基座和多个钢支架，所述凝土浇筑平台是在钢管运输至盾构隧道之前在钢管安装隧道底部施工的水平支撑平台，所述钢支架和弧形混凝土基座是在钢管运输至盾构隧道后施工而成，多个钢支架分散架设在钢管与凝土浇筑平台之间，每个钢支架的底部固定在凝土浇筑平台上，顶部与钢管焊接，弧形混凝土基座是在钢支架架设之后，在钢管下方与混凝土浇筑平台之间浇筑混凝土后形成，且弧形混凝土基座将钢管下部包覆；在弧形混凝土基座上设有排水沟。本专利技术进一步的技术方案：所述钢管安装隧道内布设有电缆和灯带，在钢管运输到钢管安装隧道后，在钢管两侧搭设有走道板，每侧走道板通过支撑架固定在盾构管片内壁，并在弧形混凝土基座浇筑过程中拆除走道板。本专利技术进一步的技术方案：所述钢管通过钢支架架设后，其底面距离底部盾构管片的距离为60～80cm；所述弧形混凝土基座包覆钢管的高度至少高于钢管直径的1/3，弧形混凝土基座以5～7m为一个施工单元，通过在混凝土浇筑平台搭建模板、布设钢筋后浇筑混凝土形成，相邻两个施工单元之间设有1.5～2.5cm的伸缩缝，在伸缩缝内采用松木板嵌缝，并在接缝处外贴式橡胶止水带。本专利技术较优的技术方案：所述钢支架是采用型钢焊接而成的支撑架，多个钢支架等距分布，相邻钢支架之间的间距为3～5m，每个钢支架与钢管接触面设置成与钢管弧度相同的弧形面；所述防水层采用2～4层SBS自粘防水卷材直接铺设在盾构管片上形成，其厚度为10～16mm。本专利技术较优的技术方案：所述混凝土浇筑平台沿着盾构隧道轴向分布，并将盾构隧道的底部完全覆盖形成一个水平运输走道，混凝土浇筑平台的高度为30～40cm；所述钢管通过运输设备沿着混凝土浇筑平台运输至盾构隧道内。本专利技术还提供了一种采用盾构隧道进行大直径钢管安装的施工方法，其特征在于具体步骤如下：(1)采用盾构施工工艺在设计的钢管安装路线施工形成用于安装钢管的盾构隧道，其施工形成的盾构隧道直径大于钢管直径至少1.5m；(2)在盾构隧道施工完成后，拆除盾构隧道内的轨道和施工管道，保留隧道内的照明灯带，采用水泥砂浆将盾构隧道底部管片螺栓孔封堵，并对盾构隧道底部的管片进行清理，然后在盾构隧道底面铺设2～4层自粘式防水层，其防水层铺设范围等于或高于混凝土支撑平台的设计高度；(3)在步骤(2)中的防水层铺设好之后，在盾构隧道底部弧形区域内浇筑混凝土形成高度为30～40cm的混凝土支撑平台，并做好养护至混凝土支撑平台达到设计强度；(4)待步骤(3)中的混凝土支撑平台达到设计强度后，将钢管从盾构井吊运至盾构隧道的始发端，并通过无轨式运输设备将钢管运输至盾构隧道内，钢管运输到位后，在钢管底部安装多个钢支架将钢管架设到设计高度，相邻钢支架之间的间距为3～5m，钢支架底部固定在混凝土支撑平台上，钢支架的上部焊接在钢管表面；(5)待步骤(4)中钢管架设好之后，撤出钢管运输设备，并在钢管两侧继续铺设2～4层自粘式防水层，每层防水层与步骤(2)中铺设的防水层无缝连接，其铺设范围为盾构隧道直径1/3高度以上的区域，在防水层铺设好之后，在钢管两侧分段搭建模板并继续浇筑混凝土，形成将钢管下部包覆的弧形混凝土基座，并通过弧形混凝土基座将钢管固定，且在浇筑弧形混凝土基座时在弧形混凝土基座临近隧道内壁的位置预留排水沟。本专利技术进一步的技术方案：所述盾构隧道间距2.5～3.5km设有盾构井，钢管采用履带吊或龙门吊卸车从盾构井吊运至盾构隧道内；所述钢管是由多节长度为10～13m的钢管拼接而成，每节钢管安装完成之后，进行下一节钢管的安装，相邻钢管之间焊接形成一个整体结构。本专利技术较优的技术方案：所述步骤(4)中钢管采用叉车和带有转向轮的电动平板车沿着混凝土支撑平台运输至盾构隧道内，在叉车的前端安装有支撑板，平板车上设有与钢管弧度相同的弧形凹槽，平板车的前行走轮为万向轮；在钢管运输时，将钢管前部置于电动平板车的弧形凹槽内，并在钢管上焊接有连接件，将平板车与钢管固定连接，钢管尾端置于叉车前端的支撑板上，在钢管内设有临时支撑，所述临时支撑是采用直径60～90mm的钢管呈米字型布置，通过叉车向前推送钢管沿着混凝土支撑平台运输至盾构隧道内安装位置，在钢管运输到位后，通过安装在钢管内部的内顶升设备对钢管的高度以及安装位置进行调整，通过上下左右四个自由度的调整使钢管到位后，在钢管底部安装钢支架，同时移除平板车和叉车。本专利技术进一步的技术方案：所述步骤(5)中弧形混凝土基座的浇筑，是施工人员通过架设在钢管两侧的走道板进行施工，所述走道板是直接铺设在走道板支架上，在进行混凝土浇筑时对走道板进行拆除，并将走道板支架浇筑在混凝土内；所述分段浇筑的弧形混凝土基座每段长度为5～7m，相邻两段弧形混凝土基座之间形成1.5～2.5cm的伸缩缝，在伸缩缝内采用木板嵌缝，并在接缝处外贴式橡胶止水带。本专利技术较优的技术方案：在钢管安装前，针对钢管外壁涂覆有熔结环氧粉末防腐层进行管外防腐工作，其涂层厚度不得低于400μm；在钢管安装到位后，对钢管内壁进行清理、除锈后喷涂水泥砂浆内衬进行内防腐工作，所述水泥砂浆内衬采用普通硅酸盐M30水泥砂浆，具体是采用轴心式360度喷浆机以高速的360度喷头呈伞状将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用盾构隧道进行大直径钢管安装的施工结构，其特征在于：所述施工结构包括盾构施工形成的钢管安装隧道(1)和置于钢管安装隧道内的钢管(2)，所述钢管安装隧道(1)是由盾构管片(100)和置于管片背后的注浆层(101)组成，钢管(2)置于钢管安装隧道(1)的中部或中下部，并通过混凝土支撑结构固定，在混凝土支撑结构与盾构管片(100)之间设有防水层(6)；所述混凝土支撑结构包括凝土浇筑平台(3)、弧形混凝土基座(9)和多个钢支架(4)，所述凝土浇筑平台(3)是在钢管(2)运输至盾构隧道(1)之前在钢管安装隧道(1)底部施工的水平支撑平台，所述钢支架(4)和弧形混凝土基座(9)是在钢管(2)运输至盾构隧道(1)后施工而成，多个钢支架(4)分散架设在钢管(2)与凝土浇筑平台(3)之间，每个钢支架(4)的底部固定在凝土浇筑平台(3)上，顶部与钢管(2)焊接，弧形混凝土基座(9)是在钢支架(4)架设之后，在钢管(2)下方与混凝土浇筑平台(3)之间浇筑混凝土后形成，且弧形混凝土基座(9)将钢管(2)下部包覆；在弧形混凝土基座(9)上设有排水沟(10)。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用盾构隧道进行大直径钢管安装的施工结构，其特征在于：所述施工结构包括盾构施工形成的钢管安装隧道(1)和置于钢管安装隧道内的钢管(2)，所述钢管安装隧道(1)是由盾构管片(100)和置于管片背后的注浆层(101)组成，钢管(2)置于钢管安装隧道(1)的中部或中下部，并通过混凝土支撑结构固定，在混凝土支撑结构与盾构管片(100)之间设有防水层(6)；所述混凝土支撑结构包括凝土浇筑平台(3)、弧形混凝土基座(9)和多个钢支架(4)，所述凝土浇筑平台(3)是在钢管(2)运输至盾构隧道(1)之前在钢管安装隧道(1)底部施工的水平支撑平台，所述钢支架(4)和弧形混凝土基座(9)是在钢管(2)运输至盾构隧道(1)后施工而成，多个钢支架(4)分散架设在钢管(2)与凝土浇筑平台(3)之间，每个钢支架(4)的底部固定在凝土浇筑平台(3)上，顶部与钢管(2)焊接，弧形混凝土基座(9)是在钢支架(4)架设之后，在钢管(2)下方与混凝土浇筑平台(3)之间浇筑混凝土后形成，且弧形混凝土基座(9)将钢管(2)下部包覆；在弧形混凝土基座(9)上设有排水沟(10)。


2.根据权利要求1所述的一种采用盾构隧道进行大直径钢管安装的施工结构，其特征在于：所述钢管安装隧道(1)内布设有电缆(7)和灯带(8)，在钢管(2)运输到钢管安装隧道(1)后，在钢管(2)两侧搭设有走道板(5)，每侧走道板(5)通过支撑架(501)固定在盾构管片(100)内壁，并在弧形混凝土基座(9)浇筑过程中拆除走道板(5)。


3.根据权利要求1或2所述的一种采用盾构隧道进行大直径钢管安装的施工结构，其特征在于：所述钢管(2)通过钢支架(4)架设后，其底面距离底部盾构管片(100)的距离为60～80cm；所述弧形混凝土基座(9)包覆钢管(2)的高度至少高于钢管(2)直径的1/3，弧形混凝土基座(9)以5～7m为一个施工单元，通过在混凝土浇筑平台(3)搭建模板(10)后浇筑混凝土形成，相邻两个施工单元之间设有1.5～2.5cm的伸缩缝，在伸缩缝内采用松木板嵌缝，并在接缝处外贴式橡胶止水带。


4.根据权利要求1或2所述的一种采用盾构隧道进行大直径钢管安装的施工结构，其特征在于：所述钢支架(4)是采用型钢焊接而成的支撑架，多个钢支架(4)等距分布，相邻钢支架(4)之间的间距为3～5m，每个钢支架(4)与钢管(2)接触面设置成与钢管(2)弧度相同的弧形面；所述防水层(6)采用2～4层SBS自粘防水卷材直接铺设在盾构管片(100)上形成，其厚度为10～16mm。


5.根据权利要求1或2所述的一种采用盾构隧道进行大直径钢管安装的施工结构，其特征在于：所述混凝土浇筑平台(3)沿着盾构隧道(1)轴向分布，并将盾构隧道(1)的底部完全覆盖形成一个水平运输走道，混凝土浇筑平台(3)的高度为30～40cm；所述钢管(2)通过运输设备沿着混凝土浇筑平台(3)运输至盾构隧道(1)内。


6.一种采用盾构隧道进行大直径钢管安装的施工方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)采用盾构施工工艺在设计的钢管安装路线施工形成用于安装钢管的盾构隧道，其施工形成的盾构隧道直径大于钢管直径至少1.5m；
(2)在盾构隧道施工完成后，拆除盾构隧道内的轨道和施工管道，保留隧道内的照明灯带，采用水泥砂浆将盾构隧道底部管片螺栓孔封堵，并对盾构隧道底部的管片进行清理，然后在盾构隧道底面铺设2～4层自粘式防水层，其防水层铺设...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志冰，陈琦涛，陈高良，江涛，张瑶，何斌杰，刘涛，罗水保，谭桂平，谢强建，
申请(专利权)人：中铁十一局集团城市轨道工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42