專利名稱：矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隧道施工設(shè)備，尤其是一種矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
矩形隧道由于其形狀合理、有效面積利用率高、材料消耗少而被廣泛應(yīng)用于鐵路、公路下立交和地鐵旁通道、地下商場、防空設(shè)施等地下工程?，F(xiàn)有的地下矩形隧道施工通常采用以下幾種辦法大開挖、箱涵法、管幕法和頂管法。大開挖是從地面向下挖到所需要的深度和寬度，用鋼筋混凝土澆筑、襯砌成需要的矩形隧道，再回填覆土；這種施工方法勢必影響到地面的交通和人們正常的活動(dòng)，在繁華的城市中心用這種方法施工幾乎成為不可能。箱涵法需要一個(gè)大于矩形隧道投影面積(長×寬)的場地或工作井，在現(xiàn)場先期制作一個(gè)鋼筋混凝土箱涵(矩形隧道)，再一邊挖掘一邊用油缸將箱涵頂入土層中；由于需要較大的施工場地，再加上頂進(jìn)時(shí)箱涵外壁與土壤的摩擦力很大，故用箱涵法施工的隧道長度受到一定限制，一般只用于公路或鐵路下立交的施工。管幕法(或稱管棚法)是在工作井中將很多根鋼管頂入土壤，鋼管兩兩相連，用鎖扣鎖住，并在鎖扣處注漿，從而形成密閉的地下空間，即“管幕”，然后邊挖掘邊支撐，最后用鋼筋混凝土襯砌成一個(gè)矩形隧道；這種方法一般施工的長度有限，而且工藝復(fù)雜，比較多地用于公路下立交和地下行人通道的施工。頂管法需要預(yù)先在工廠中制作好多個(gè)管節(jié)，分別運(yùn)輸?shù)焦さ噩F(xiàn)場，再吊入始發(fā)井中，用油缸逐個(gè)地將管節(jié)頂著頂管機(jī)向前掘進(jìn)，顯然對(duì)于超大型矩形截面的管節(jié)來說，制作、運(yùn)輸和吊裝都是一件非常困難的事，所以頂管法一般只適用于中小型(4m×6m以下)矩形隧道的施工。
綜上所述，現(xiàn)有用于矩形隧道的施工法所適用的范圍各自均有其局限性箱涵法、管幕法只適用于短距離、大截面矩形隧道的施工，頂管法只適用于長距離、小截面矩形隧道的施工，而大開挖方法只有在空曠的工地上才會(huì)考慮使用。
加壓灌注混凝土襯砌法是隧道施工的一種新工法，其英文名稱為ExtrudedConcrete Lining(縮寫為ECL，下同)，即以現(xiàn)澆灌注的混凝土做襯砌代替?zhèn)鹘y(tǒng)的管片襯砌。它的原理是盾構(gòu)在前方挖掘，用ECL混凝土在后端襯砌，兩道工序同時(shí)進(jìn)行，通常是掘進(jìn)多少，襯砌也向前推進(jìn)多少，因而稱之為″井進(jìn)技術(shù)″。但目前用ECL工法施工的隧道僅限于圓隧道。
中國專利號(hào)為86103897的發(fā)明專利《襯砌模板》公開了一種用于上述ECL法中的環(huán)狀鋼模板支撐，即一種拱襯支護(hù)壁，它由一些段對(duì)接組裝而成。每個(gè)段由相互間對(duì)接的至少兩個(gè)段部件構(gòu)成，相對(duì)的兩端由一個(gè)插銷連接。每個(gè)段部件由若干個(gè)相互鉸接的基件組成。插銷上有兩個(gè)插入側(cè)表面，相鄰的端位基件上配有與該插入側(cè)表面相匹配的裝置。該發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是它的組成基件可適應(yīng)隧道的各種形狀并可在使用后回收，該拱襯支護(hù)壁操作方便，可以傳遞由掘進(jìn)機(jī)護(hù)板的前進(jìn)和混凝土的澆注所引起的橫、縱向應(yīng)力，而且不需使用拱襯膜。
上述專利所述的拱襯支護(hù)壁，即鋼模板支撐，雖然在理論上聲稱“只要改變使用的標(biāo)準(zhǔn)件的數(shù)量，它就能適應(yīng)各種預(yù)期的形狀和隧道的各種尺寸?！钡牵瑢?duì)于大斷面矩形隧道來說，由于所要承受的混凝土自重、澆筑壓力、地層重量、地面載荷以及盾構(gòu)的推力都十分巨大，而該拱襯支護(hù)壁只是由尺寸和重量都比較小的標(biāo)準(zhǔn)件構(gòu)成，連接環(huán)節(jié)比較多，同時(shí)又沒有中間支撐，因此其強(qiáng)度和剛度都難以承受矩形隧道，尤其是大型矩形隧道混凝土襯砌在澆筑時(shí)所產(chǎn)生的巨大載荷。此外，該專利所述的拱襯支護(hù)壁是由許多小型的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件組成，因此構(gòu)筑一個(gè)巨大斷面的隧道就需要相當(dāng)多數(shù)量的構(gòu)件，從而也就需用大量的人工進(jìn)行拼裝組合，這不僅僅耗費(fèi)大量的人工，而且還會(huì)大大延長施工周期。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)在加壓灌注混凝土襯砌(ECL)法中難以適應(yīng)矩形隧道，尤其是大斷面矩形隧道的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種承載能力強(qiáng)、拼裝簡捷、施工周期短和成本低、可應(yīng)用于大斷面、矩形隧道施工的矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)，它由若干沿隧道縱向緊密排列的環(huán)所組成，環(huán)與環(huán)的前后端面之間通過定位銷和螺栓相聯(lián)接；每個(gè)環(huán)是用鋼模板在矩形盾構(gòu)機(jī)尾部的殼體內(nèi)拼裝而成，其包括有一左跨單元、一右跨單元、若干中間跨單元和若干連接單元；所述左跨單元位于環(huán)的左側(cè)，且由二主模板I、一側(cè)模板、二角模板和可調(diào)支撐組成，二主模板I分別位于該左跨單元的上、下部，側(cè)模板位于該左跨單元的左側(cè)部，二角模板分別位于該左跨單元的左上角和左下角，并通過螺栓將二主模板I和側(cè)模板聯(lián)接成“匚”字形，可調(diào)支撐垂直地支撐于上、下角模板之間；所述右跨單元位于環(huán)的右側(cè)，結(jié)構(gòu)與上述左跨單元相同，形狀與左跨單元關(guān)于隧道的縱向垂直中軸面相對(duì)稱；所述中間跨單元由二主模板II組成且位于左、右跨單元之間，它們相互之間以及與左、右跨單元之間通過連接單元相聯(lián)接，二主模板II分別位于該中間跨單元的上、下部；所述連接單元位于左跨單元、右跨單元、中間跨單元三者中任二單元之間，其包括有二斗形模板和可調(diào)支撐，二斗形模板分別位于該連接單元的上、下部，它們各自在左右兩側(cè)端與相鄰單元上、下部的主模板I或主模板II用螺栓聯(lián)接起來，可調(diào)支撐分別垂直地支撐在上、下斗形模板的左右兩側(cè)端部之間。
本發(fā)明所述的矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的構(gòu)建方法是在隧道掘進(jìn)過程中的矩形盾構(gòu)機(jī)尾部的后殼體內(nèi)部，按下列步驟順序進(jìn)行施工1)在矩形盾構(gòu)機(jī)后殼體內(nèi)部空間的底部先將混凝土澆筑好，待混凝土基本凝固后，將若干主模板II等距地鋪設(shè)于中間混凝土的上面，將二主模板I左右對(duì)稱地鋪設(shè)于兩側(cè)端混凝土的上面，并將各主模板I和主模板II的后端部與矩形盾構(gòu)機(jī)出發(fā)時(shí)的后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接；2)將二角模板分別鋪設(shè)于左下角和右下角，并與下部兩側(cè)端的左、右主模板I用螺栓固定聯(lián)接，同時(shí)將該二角模板的后端部與后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接；3)在相鄰的主模板I、主模板II之間各鋪設(shè)一斗形模板，并將它們相接的側(cè)端部用螺栓固定聯(lián)接，同時(shí)將該斗形模板的后端部與后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接；4)將若干主模板II和上主模板I與下部已鋪設(shè)好的主模板II和主模板I一一對(duì)應(yīng)地設(shè)置于矩形盾構(gòu)機(jī)后殼體內(nèi)部空間的上部，并將其后端部與后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接；5)將二角模板分別設(shè)置于左上角和右上角，并與上部兩側(cè)端的左、右主模板I用螺栓固定聯(lián)接，同時(shí)將該二角模板的后端部與后靠支架用定位銷及螺相聯(lián)接；6)在上部的相鄰的主模板I、主模板II之間各設(shè)置一斗形模板，并將它們相接的側(cè)端部用螺栓固定聯(lián)接，同時(shí)將該斗形模板的后端部與后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接；7)將一側(cè)模板垂直地插入左側(cè)上、下角模板之間，另一側(cè)模板垂直地插入右側(cè)上、下角模板之間，并將該二側(cè)模板分別與相接的上、下角模板用螺栓固定聯(lián)接，同時(shí)將該二側(cè)模板的后端部與后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接；8)將可調(diào)支撐的調(diào)整柱按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)以縮短可調(diào)支撐的長度，然后將其垂直地置于左側(cè)上、下角模板之間和右側(cè)上、下角模板之間，再按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)調(diào)整柱以伸長可調(diào)支撐，從而使可調(diào)支撐的上、下支撐緊緊地?fù)巫∩稀⑾陆悄０澹?)用步驟8)所述的同樣的方法將可調(diào)支撐垂直地設(shè)置于對(duì)應(yīng)的上、下斗形模板的二側(cè)端部之間并緊緊地?fù)巫∩稀⑾露沸文０澹?0)固定好所有緊固件，所述矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的第一環(huán)的拼裝即此完成；11)循環(huán)依序重復(fù)進(jìn)行步驟1)至10)以構(gòu)建拼裝所述矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的后續(xù)各環(huán)，但將該步驟1)至10)中各模板的后端部與矩形盾構(gòu)機(jī)出發(fā)時(shí)的后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接的工序，改變?yōu)楦髂０宓暮蠖瞬颗c前一環(huán)上對(duì)應(yīng)的模板的前端部用定位銷及螺栓相聯(lián)接，按上述步驟完成各環(huán)的拼裝后即完成了所述矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的構(gòu)建。
本發(fā)明所述的矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的主模板I是斷面為平行四邊形的矩形箱體，所述側(cè)模板是斷面為等腰梯形的矩形箱體，所述角模板是斷面為90°彎角的L形箱體，所述斗形模板是斷面為斗狀的矩形箱體，所述主模板II是斷面為等腰梯形的矩形箱體，所述立柱模板是斷面為等腰的槽形箱體，所述可調(diào)支撐由上支撐、下支撐和介于該二者之間的調(diào)整柱所構(gòu)成，該調(diào)整柱可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以調(diào)整可調(diào)支撐的長度。
本發(fā)明的連接單元還可包括有立柱模板，該立柱模板垂直地設(shè)置于上、下斗形模板之間，并用螺栓與它們相聯(lián)接；與之相應(yīng)的構(gòu)建方法是在上述方法的在步驟7)與步驟8)之間插入步驟7a)，內(nèi)容如下7a)在上、下部相對(duì)應(yīng)的每一對(duì)斗形模板之間各垂直地插入一立柱模板，并將該立柱模板的上、下兩端分別與相接的上、下斗形模板用螺栓相聯(lián)接。
本發(fā)明的中間跨單元的最少數(shù)量為0個(gè)，所述連接單元的最少數(shù)量為1個(gè)，該連接單元與中間跨單元的設(shè)置為逐個(gè)相間；當(dāng)所述矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的組成中不包括中間跨單元，亦即不包括主模板II時(shí)，則相應(yīng)的構(gòu)建方法就在上述方法中省略涉及主模板II的所有步驟和內(nèi)容。
本發(fā)明所述的矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)利用少量的不同形狀的鋼模板拼裝組成矩形的支撐環(huán)，并進(jìn)而由若干緊密排列的環(huán)組成整個(gè)系統(tǒng)，因而施工周期短、節(jié)約人工，同時(shí)設(shè)置有垂直的可調(diào)支撐和主柱模板，極大地增加了支撐的強(qiáng)度和剛度，提高了整個(gè)系統(tǒng)的承載能力，從而可以適用于矩形隧道，尤其是長距離大斷面矩形隧道的加壓灌注混凝土襯砌(ECL)施工法，填補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)在長距離大斷面矩形隧道施工領(lǐng)域中的空白。
構(gòu)成本發(fā)明所述的矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的鋼模板與傳統(tǒng)的建筑中的混凝土支護(hù)模板不同，它不僅能承受混凝土的自重和澆筑壓力，還能承受地層重量和地面載荷以及盾構(gòu)的巨大推力，這種鋼模板可以反復(fù)使用，也不需使用模板膜。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明在地下施工時(shí)的剖視示意圖。
圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明中可調(diào)支撐的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
首先參閱圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖和圖2本發(fā)明的剖視示意圖。圖示實(shí)施例以三跨單元結(jié)構(gòu)為例來說明本發(fā)明的內(nèi)容，所述矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)由若干沿隧道縱向緊密排列的環(huán)100所組成，環(huán)與環(huán)的前后端面之間通過定位銷和螺栓相聯(lián)接，每個(gè)環(huán)100是用鋼模板在矩形盾構(gòu)機(jī)200尾部的殼體內(nèi)拼裝而成(見圖2)。環(huán)100包括有一左跨單元10、一右跨單元20、若干中間跨單元40和若干連接單元30(本實(shí)施例中為一個(gè)中間跨單元40和二個(gè)連接單元30)。所述左跨單元10位于環(huán)100的左側(cè)，且由二主模板I1、一側(cè)模板2、二角模板3和可調(diào)支撐5組成；二主模板I1分別位于該左跨單元10的上部和下部，側(cè)模板2位于該左跨單元10的左側(cè)部，二角模板3分別位于該左跨單元10的左上角和左下角，并通過螺栓將二主模板I1和側(cè)模板2聯(lián)接成“匚”字形，可調(diào)支撐5垂直地支撐于上、下角模板3之間。所述右跨單元20位于環(huán)100的右側(cè)，結(jié)構(gòu)與上述左跨單元10相同，也是由二主模板I1、一側(cè)模板2、二角模板3和可調(diào)支撐5組成，各構(gòu)件的位置和右跨單元20的形狀與左跨單元10關(guān)于隧道的縱向垂直中軸面(在圖1所示的實(shí)施例中以A-A表示)相對(duì)稱。所述中間跨單元40由二主模板II6組成且位于左、右跨單元(10、20)之間，其與左、右跨單元(10、20)之間通過連接單元30相聯(lián)接，二主模板II6分別位于該中間跨單元40的上部和下部。所述連接單元30分別位于左跨單元10、右跨單元20與中間跨單元40之間，其包括有二斗形模板4和可調(diào)支撐5，二斗形模板4分別位于該連接單元30的上部和下部，它們各自在左右兩側(cè)端與相鄰單元上、下部的主模板I1或主模板II6用螺栓聯(lián)接起來，可調(diào)支撐5分別垂直地支撐在上、下斗形模板4的左右兩側(cè)端部之間。
上述主模板I1、側(cè)模板2、角模板3、斗形模板4和主模板II6均為鋼模板，可調(diào)支撐5為支撐件，它們都是拼裝環(huán)100的基本構(gòu)件。各類鋼模板的形狀結(jié)構(gòu)如下所述主模板I1是斷面為平行四邊形的矩形箱體，所述側(cè)模板2是斷面為等腰梯形的矩形箱體，所述角模板3是斷面為90°彎角的L形箱體，所述斗形模板4是斷面為斗狀的矩形箱體，所述主模板II6是斷面為等腰梯形的矩形箱體；此外，所述可調(diào)支撐5的結(jié)構(gòu)可參閱圖4，其由上支撐9、下支撐11和介于該二者之間的調(diào)整柱10所構(gòu)成，該調(diào)整柱10可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以調(diào)整可調(diào)支撐5的長度。
在隧道的施工過程中，構(gòu)建上述本發(fā)明實(shí)施例的矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的方法是，在隧道掘進(jìn)過程中的矩形盾構(gòu)機(jī)200(見圖2)尾部的后殼體內(nèi)部，按下列步驟順序進(jìn)行施工1)在矩形盾構(gòu)機(jī)200后殼體內(nèi)部空間的底部先將混凝土澆筑好，待混凝土基本凝固后，將若干(本實(shí)施例中為一塊)主模板II6等距地鋪設(shè)于中間底部混凝土的上面，將二主模板I1左右對(duì)稱地鋪設(shè)于兩側(cè)端底部混凝土的上面，并將該主模板I1和主模板II6的后端部與矩形盾構(gòu)機(jī)20出發(fā)時(shí)的后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接；2)將二角模板3分別鋪設(shè)于左下角和右下角，并與下部兩側(cè)端的左、右主模板I1用螺栓固定聯(lián)接，同時(shí)將該二角模板3的后端部與上述后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接；3)在相鄰的主模板I1、主模板II6之間各鋪設(shè)一斗形模板4，并將它們相接的側(cè)端部用螺栓固定聯(lián)接，同時(shí)將該斗形模板4的后端部與后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接；4)將若干(本實(shí)施例中為一塊)主模板II6和二主模板I1與下部已鋪設(shè)好的主模板II6和主模板I1一一對(duì)應(yīng)地設(shè)置于矩形盾構(gòu)機(jī)20后殼體內(nèi)部空間的上部，即一上主模板II6對(duì)應(yīng)一下主模板II6，一上主模板I1對(duì)應(yīng)一下主模板I1，并將該主模板II6和二上主模板I1的后端部與后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接；5)將二角模板3分別設(shè)置于左上角和右上角，并與上部兩側(cè)端的左、右主模板I1用螺栓固定聯(lián)接，同時(shí)將該二角模板3的后端部與后靠支架用定位銷及螺相聯(lián)接；
6)在上部的相鄰的主模板I1、主模板II6之間各設(shè)置一斗形模板4，并將它們相接的側(cè)端部用螺栓固定聯(lián)接，同時(shí)將該斗形模板4的后端部與后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接；7)將一側(cè)模板2垂直地插入左側(cè)上、下角模板3之間，另一側(cè)模板2垂直地插入右側(cè)上、下角模板3之間，并將該二側(cè)模板2分別與相接的上、下角模板3用螺栓固定聯(lián)接，同時(shí)將該二側(cè)模板2的后端部與后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接；8)將可調(diào)支撐5的調(diào)整柱10按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)以縮短可調(diào)支撐5的長度，然后將其垂直地置于左側(cè)上、下角模板3之間和右側(cè)上、下角模板3之間，再按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)調(diào)整柱10以伸長可調(diào)支撐5，從而使可調(diào)支撐5的上、下支撐9和11緊緊地?fù)巫∩稀⑾陆悄０?；9)用步驟8)所述的同樣的方法將可調(diào)支撐5垂直地設(shè)置于對(duì)應(yīng)的上、下斗形模板4的二側(cè)端部之間并緊緊地?fù)巫∩?、下斗形模?；10)固定好所有緊固件，所述矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的第一環(huán)100的拼裝即此完成；11)循環(huán)依序重復(fù)進(jìn)行步驟1)至10)以構(gòu)建拼裝所述矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的后續(xù)各環(huán)100，但將該步驟1)至10)中各模板的后端部與矩形盾構(gòu)機(jī)200出發(fā)時(shí)的后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接的工序，改變?yōu)楦髂０宓暮蠖瞬颗c前一環(huán)100上對(duì)應(yīng)的模板的前端部用定位銷及螺栓相聯(lián)接，按上述步驟完成各環(huán)100的拼裝后即完成了所述矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的構(gòu)建。
在有些矩形隧道中，如地下廣場橫向的跨度很大，為了加強(qiáng)其支撐的強(qiáng)度和剛度，在各跨單元之間還需要增加立柱。為了適應(yīng)該類矩形隧道的施工，本發(fā)明還提供了另一種帶有立柱模板的實(shí)施方式，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖示本發(fā)明所述的矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)是在圖1所示本發(fā)明的第一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加一種構(gòu)件，即其連接單元30還包括有立柱模板7，該立柱模板7是斷面為等腰的槽形箱體，并且垂直地設(shè)置于上、下斗形模板4之間，且用螺栓與它們相聯(lián)接。除此之外，圖3所示的本實(shí)施例結(jié)構(gòu)的其余部分與圖1所示的第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)完全一樣。因而，構(gòu)建圖3所示本發(fā)明的實(shí)施例的方法就是在上述構(gòu)建圖1所示的第一種實(shí)施例的方法內(nèi)容中增加一個(gè)步驟，即在步驟7)與步驟8)之間插入步驟7a)，內(nèi)容是7a)在上、下部相對(duì)應(yīng)的每一對(duì)斗形模板4之間各垂直地插入一立柱模板7，并將該立柱模板7的上、下兩端分別與相接的上、下斗形模板4用螺栓相聯(lián)接。換言之，在完成了前述構(gòu)建圖1所示本發(fā)明所述的矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)第一種實(shí)施例的方法的步驟7)以后，實(shí)施內(nèi)容如上所述的7a)步驟的施工，然后再繼續(xù)進(jìn)行步驟8)的施工，這就形成了構(gòu)建圖3所示本發(fā)明另一實(shí)施例的方法。
如圖3所示的本發(fā)明所述的矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)另一實(shí)施例的立柱模板7，可以根據(jù)隧道本身受力的需要，在所述矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)中任一環(huán)100的任一連接單元30中增添設(shè)置。
本發(fā)明所述的矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的每個(gè)環(huán)100，可以根據(jù)所建隧道斷面的大小由不同數(shù)量的中間跨單元40、不同數(shù)量的連接單元30和一左跨單10、一右跨單元20組成。該中間跨單元40最少數(shù)量為0個(gè)，連接單元30的最少數(shù)量為1個(gè)，在這種情況下就構(gòu)成了本發(fā)明結(jié)構(gòu)的最簡約形式，即環(huán)100由一左跨單元10、一右跨單元20和一連接單元30組成。除了這種最簡約的結(jié)構(gòu)形式以外，本發(fā)明中各環(huán)100的連接單元30和中間跨單元40的設(shè)置排列是逐個(gè)相間的，即一個(gè)中間跨單元40接一個(gè)連接單元30，然后順序再接一個(gè)中間跨單元40和一個(gè)連接單元30，也就是說，中間跨單元40相互之間、或者中間跨單元40與左跨單元10之間、或者中間跨單元40與右跨單元20之間都是通過連接單元30相聯(lián)接的，而所述連接單元30都位于左跨單元10、右跨單元20、中間跨單元40三者中任二單元之間，其數(shù)量總是比中間跨單元40多一個(gè)。圖1和圖3所示的本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例的環(huán)100是由一左跨單元10、一右跨單元20、一中間跨單元40和二連接單元30所構(gòu)成的。
當(dāng)本發(fā)明所述的矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的中間跨單元40的數(shù)量為0個(gè)，即不包括有中間跨單元40的時(shí)候，亦即不包括有主模板II6的時(shí)候，其相應(yīng)的構(gòu)建方法就是在前述構(gòu)建圖1所示實(shí)施例或圖2所示另一實(shí)施例的方法內(nèi)容中省略涉及中間跨單元40，即涉及主模板II6的所有步驟和內(nèi)容。
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D2，在隧道掘進(jìn)施工過程中，每當(dāng)一個(gè)環(huán)100構(gòu)建拼裝完畢后，就用端模板將環(huán)型混凝土澆筑區(qū)封住，然后通過上部端模板上的澆注口進(jìn)行澆筑混凝土(包括立柱混凝土)。當(dāng)矩形盾構(gòu)機(jī)200推進(jìn)時(shí)，主推進(jìn)油缸的巨大推力作用在鋼模板支撐環(huán)100上，盾構(gòu)殼體向前滑移，同時(shí)地層重量、地面載荷、未凝固的混凝土重量和澆筑壓力全部壓在鋼模板支撐系統(tǒng)上，所以整個(gè)鋼模板支撐系統(tǒng)必須有很好的強(qiáng)度和剛度；此外鋼模板支撐系統(tǒng)還必須有很好的可安裝性和可拆卸性，它的安裝和拆卸可以通過一臺(tái)專用拼裝臺(tái)車來完成。
構(gòu)成本發(fā)明所述的矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的鋼模板與傳統(tǒng)的建筑中的混凝土支護(hù)模板不同，它不僅能承受混凝土的自重和澆筑壓力，還能承受地層重量和地面載荷以及盾構(gòu)的巨大推力，這種鋼模板可以反復(fù)使用，也不需使用模板膜。
本發(fā)明所述的矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)及其構(gòu)建方法很好地實(shí)現(xiàn)了上述鋼模板支撐系統(tǒng)所必須具備的性能，其構(gòu)件簡單、結(jié)構(gòu)合理，與加壓灌注混凝土襯砌(ECL)施工法結(jié)合應(yīng)用在矩形隧道建筑工程中，具有承載能力強(qiáng)、拼裝拆卸性能好、施工周期短和成本低的優(yōu)點(diǎn)，解決了長矩離大斷面矩形隧道的施工問題，填補(bǔ)了該技術(shù)領(lǐng)域中的空白。
權(quán)利要求
1.一種矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)，其特征在于它由若干沿隧道縱向緊密排列的環(huán)所組成，環(huán)與環(huán)的前后端面之間通過定位銷和螺栓相聯(lián)接；每個(gè)環(huán)是用鋼模板在矩形盾構(gòu)機(jī)尾部的殼體內(nèi)拼裝而成，其包括有一左跨單元、一右跨單元、若干中間跨單元和若干連接單元；所述左跨單元位于環(huán)的左側(cè)，且由二主模板I、一側(cè)模板、二角模板和可調(diào)支撐組成，二主模板I分別位于該左跨單元的上、下部，側(cè)模板位于該左跨單元的左側(cè)部，二角模板分別位于該左跨單元的左上角和左下角，并通過螺栓將二主模板I和側(cè)模板聯(lián)接成“匚”字形，可調(diào)支撐垂直地支撐于上、下角模板之間；所述右跨單元位于環(huán)的右側(cè)，結(jié)構(gòu)與上述左跨單元相同，形狀與左跨單元關(guān)于隧道的縱向垂直中軸面相對(duì)稱；所述中間跨單元由二主模板II組成且位于左、右跨單元之間，它們相互之間以及與左、右跨單元之間通過連接單元相聯(lián)接，二主模板II分別位于該中間跨單元的上、下部；所述連接單元位于左跨單元、右跨單元、中間跨單元三者中任二單元之間，其包括有二斗形模板和可調(diào)支撐，二斗形模板分別位于該連接單元的上、下部，它們各自在左右兩側(cè)端與相鄰單元上、下部的主模板I或主模板II用螺栓聯(lián)接起來，可調(diào)支撐分別垂直地支撐在上、下斗形模板的左右兩側(cè)端部之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)，其特征在于所述連接單元還包括有立柱模板，該立柱模板垂直地設(shè)置于上、下斗形模板之間，并用螺栓與它們相聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)，其特征在于；所述主模板I是斷面為平行四邊形的矩形箱體，所述側(cè)模板是斷面為等腰梯形的矩形箱體，所述角模板是斷面為90°彎角的L形箱體，所述斗形模板是斷面為斗狀的矩形箱體，所述主模板II是斷面為等腰梯形的矩形箱體，所述立柱模板是斷面為等腰的槽形箱體，所述可調(diào)支撐由上支撐、下支撐和介于該二者之間的調(diào)整柱所構(gòu)成，該調(diào)整柱可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以調(diào)整可調(diào)支撐的長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)，其特征在于所述中間跨單元的最少數(shù)量為0個(gè)，所述連接單元的最少數(shù)量為1個(gè)，該連接單元與中間跨單元的設(shè)置為逐個(gè)相間。
5.一種構(gòu)建如權(quán)利要求1所述的矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的方法，其特征在于在隧道掘進(jìn)過程中的矩形盾構(gòu)機(jī)尾部的后殼體內(nèi)部，按下列步驟順序進(jìn)行施工1)在矩形盾構(gòu)機(jī)后殼體內(nèi)部空間的底部先將混凝土澆筑好，待混凝土基本凝固后，將若干主模板II等距地鋪設(shè)于中間混凝土的上面，將二主模板I左右對(duì)稱地鋪設(shè)于兩側(cè)端混凝土的上面，并將各主模板I和主模板II的后端部與矩形盾構(gòu)機(jī)出發(fā)時(shí)的后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接；2)將二角模板分別鋪設(shè)于左下角和右下角，并與下部兩側(cè)端的左、右主模板I用螺栓固定聯(lián)接，同時(shí)將該二角模板的后端部與后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接；3)在相鄰的主模板I、主模板II之間各鋪設(shè)一斗形模板，并將它們相接的側(cè)端部用螺栓固定聯(lián)接，同時(shí)將該斗形模板的后端部與后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接；4)將若干主模板II和上主模板I與下部已鋪設(shè)好的主模板II和主模板I一一對(duì)應(yīng)地設(shè)置于矩形盾構(gòu)機(jī)后殼體內(nèi)部空間的上部，并將其后端部與后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接；5)將二角模板分別設(shè)置于左上角和右上角，并與上部兩側(cè)端的左、右主模板I用螺栓固定聯(lián)接，同時(shí)將該二角模板的后端部與后靠支架用定位銷及螺相聯(lián)接；6)在上部的相鄰的主模板I、主模板II之間各設(shè)置一斗形模板，并將它們相接的側(cè)端部用螺栓固定聯(lián)接，同時(shí)將該斗形模板的后端部與后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接；7)將一側(cè)模板垂直地插入左側(cè)上、下角模板之間，另一側(cè)模板垂直地插入右側(cè)上、下角模板之間，并將該二側(cè)模板分別與相接的上、下角模板用螺栓固定聯(lián)接，同時(shí)將該二側(cè)模板的后端部與后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接；8)將可調(diào)支撐的調(diào)整柱按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)以縮短可調(diào)支撐的長度，然后將其垂直地置于左側(cè)上、下角模板之間和右側(cè)上、下角模板之間，再按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)調(diào)整柱以伸長可調(diào)支撐，從而使可調(diào)支撐的上、下支撐緊緊地?fù)巫∩?、下角模板?)用步驟8)所述的同樣的方法將可調(diào)支撐垂直地設(shè)置于對(duì)應(yīng)的上、下斗形模板的二側(cè)端部之間并緊緊地?fù)巫∩?、下斗形模板?0)固定好所有緊固件，所述矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的第一環(huán)的拼裝即此完成；11)循環(huán)依序重復(fù)進(jìn)行步驟1)至10)以構(gòu)建拼裝所述矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的后續(xù)各環(huán)，但將該步驟1)至10)中各模板的后端部與矩形盾構(gòu)機(jī)出發(fā)時(shí)的后靠支架用定位銷及螺栓相聯(lián)接的工序，改變?yōu)楦髂０宓暮蠖瞬颗c前一環(huán)上對(duì)應(yīng)的模板的前端部用定位銷及螺栓相聯(lián)接，按上述步驟完成各環(huán)的拼裝后即完成了所述矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的構(gòu)建。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的構(gòu)建矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的方法，其特征在于在步驟7)與步驟8)之間插入步驟7a)，內(nèi)容如下7a)在上、下部相對(duì)應(yīng)的每一對(duì)斗形模板之間各垂直地插入一立柱模板，并將該立柱模板的上、下兩端分別與相接的上、下斗形模板用螺栓相聯(lián)接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的構(gòu)建矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)的方法，其特征在于省略涉及主模板II的所有步驟和內(nèi)容。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種矩形盾構(gòu)加壓灌注混凝土襯砌法鋼模板支撐系統(tǒng)，它由若干沿隧道縱向緊密排列的環(huán)所組成，環(huán)與環(huán)的前后端面之間通過定位銷和螺栓相聯(lián)接，每個(gè)環(huán)是用鋼模板在矩形盾構(gòu)機(jī)尾部的殼體內(nèi)拼裝而成，其包括有一左跨單元、一右跨單元、若干中間跨單元和若干連接單元，各單元由不同類型的鋼模板和可調(diào)支撐構(gòu)成；本發(fā)明同時(shí)公開了構(gòu)建該支撐系統(tǒng)的方法。本發(fā)明構(gòu)件簡單、結(jié)構(gòu)合理，具有承載能力強(qiáng)、拼裝簡捷、施工周期短和成本低的優(yōu)點(diǎn)，可與加壓灌注混凝土襯砌(ECL)施工法結(jié)合應(yīng)用在矩形隧道建筑工程中，解決了現(xiàn)有技術(shù)不能勝任長矩離大斷面矩形隧道的施工問題，填補(bǔ)了該技術(shù)領(lǐng)域中的空白。
文檔編號(hào)E21D11/10GK1730909SQ20051002848
公開日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2005年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月4日
發(fā)明者王強(qiáng)華, 王鶴林 申請(qǐng)人:上海隧道工程股份有限公司