本發(fā)明涉及地下施工，特別是指一種地下空間支護(hù)體系及其施工方法。

背景技術(shù)：

1、為滿足日益增長(zhǎng)的地下空間使用需求，地下儲(chǔ)油庫(kù)、地下隧道、水電站主廠房、大跨洞庫(kù)、大跨公路鐵路隧道建設(shè)越來(lái)越多。地下空間開(kāi)挖時(shí)多采用先支護(hù)后開(kāi)挖的施工方式來(lái)保證施工安全，其中管幕法是一種強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，一般主要采用頂管機(jī)施工，由多段/個(gè)管連接形成支護(hù)隧道圍巖的結(jié)構(gòu)，保障施工安全。

2、現(xiàn)有技術(shù)中如公開(kāi)號(hào)為cn?117823166?a的中國(guó)專利涉及一種軟土地層組合管幕及大跨度地下空間暗挖施工方法；該專利中接頭處采用套管連接各段管，接頭薄弱，且地層中不易套設(shè)安裝。而公開(kāi)號(hào)為cn?115680717?a的中國(guó)專利公開(kāi)了一種咬合式管幕結(jié)構(gòu)及其施工方法，接頭處連接不易操作，多次環(huán)管耗能高，管幕結(jié)構(gòu)外穩(wěn)定地層困難。而公開(kāi)號(hào)為cn?115680717?a的中國(guó)專利公開(kāi)了一種咬合式管幕結(jié)構(gòu)及其施工方法，接頭處采用導(dǎo)向軌連接，連接部位復(fù)雜，不易操作。所以，研發(fā)一種原位更替整體連接的管幕支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工方法，解決現(xiàn)有管幕支護(hù)結(jié)構(gòu)連接操作復(fù)雜，施工難度大的問(wèn)題很有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出一種地下空間支護(hù)體系及其施工方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中管幕支護(hù)結(jié)構(gòu)連接操作復(fù)雜，施工難度大的問(wèn)題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種地下空間支護(hù)體系，包括支護(hù)框架，支護(hù)框架內(nèi)施作填充介質(zhì)形成支護(hù)結(jié)構(gòu)；所述支護(hù)框架包括若干個(gè)基礎(chǔ)管，相鄰兩個(gè)基礎(chǔ)管之間通過(guò)牽推機(jī)構(gòu)施作的管幕結(jié)構(gòu)連接。填充介質(zhì)可采用混凝土。

3、進(jìn)一步優(yōu)選，若干個(gè)基礎(chǔ)管通過(guò)若干個(gè)管幕結(jié)構(gòu)連接形成首尾相連的閉環(huán)結(jié)構(gòu)或連接形成一段式或多段式的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)；管幕結(jié)構(gòu)通過(guò)牽推機(jī)構(gòu)推出或切除基礎(chǔ)管整體或部分的方式連接對(duì)應(yīng)的兩個(gè)基礎(chǔ)管。

4、進(jìn)一步優(yōu)選，所述牽推機(jī)構(gòu)包括牽引裝置牽引的輔助件，輔助件設(shè)置在掘進(jìn)設(shè)備的兩側(cè)，且與對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)管滑動(dòng)配合；所述管幕結(jié)構(gòu)連接在輔助件尾部且能隨輔助件同步移動(dòng)。

5、進(jìn)一步優(yōu)選，所述輔助件包括與基礎(chǔ)管內(nèi)腔相匹配的前端面封堵件和支護(hù)件，支護(hù)件固定在前端面封堵件的背部，前端面封堵件的前面部通過(guò)牽引件與設(shè)置在基礎(chǔ)管接收端的牽引裝置相連接，掘進(jìn)設(shè)備與支護(hù)件固定連接；管幕結(jié)構(gòu)連接在支護(hù)件尾部，輔助件在牽引裝置的牽引及掘進(jìn)設(shè)備的頂推作用下，帶動(dòng)管幕結(jié)構(gòu)向前移動(dòng)。

6、進(jìn)一步優(yōu)選，所述管幕結(jié)構(gòu)包括鋼箱結(jié)構(gòu)，鋼箱結(jié)構(gòu)嵌設(shè)在對(duì)應(yīng)的兩個(gè)基礎(chǔ)管上且與基礎(chǔ)管滑動(dòng)配合，鋼箱結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)管連接處設(shè)有密封件。

7、進(jìn)一步優(yōu)選，所述管幕結(jié)構(gòu)還包括滑動(dòng)件，滑動(dòng)件固定設(shè)置在鋼箱結(jié)構(gòu)的兩側(cè)，且與對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)管滑動(dòng)配合，滑動(dòng)件與基礎(chǔ)管內(nèi)壁之間設(shè)置密封件。

8、進(jìn)一步優(yōu)選，所述管幕結(jié)構(gòu)還包括預(yù)制填充塊，預(yù)制填充塊固定在鋼箱結(jié)構(gòu)上，預(yù)制填充塊與掘進(jìn)設(shè)備開(kāi)挖的隧洞匹配且對(duì)其進(jìn)行支護(hù)。

9、進(jìn)一步優(yōu)選，所述基礎(chǔ)管與管幕結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)側(cè)設(shè)有原結(jié)構(gòu)部，牽推機(jī)構(gòu)推出或切除原結(jié)構(gòu)部形成基礎(chǔ)管的開(kāi)口；含有n個(gè)開(kāi)口的基礎(chǔ)管形成n通管，n≥1；以適配支護(hù)線路的轉(zhuǎn)向，進(jìn)而形成不同形狀的支護(hù)結(jié)構(gòu)。

10、進(jìn)一步優(yōu)選，所述基礎(chǔ)管內(nèi)設(shè)有隔斷支撐，隔斷支撐將基礎(chǔ)管內(nèi)部分成n個(gè)密封腔。n個(gè)密封腔滿足不同方位管幕結(jié)構(gòu)施作，為掘進(jìn)設(shè)備提供導(dǎo)向通道，同時(shí)隔斷支撐提供施工中基礎(chǔ)管的穩(wěn)定性。

11、一種所述的地下空間支護(hù)體系的施工方法，步驟如下：

12、s1、施作基礎(chǔ)管：根據(jù)支護(hù)路線先施作相鄰兩個(gè)基礎(chǔ)管，保證兩個(gè)基礎(chǔ)管之間距離滿足管幕掘進(jìn)設(shè)備需求；

13、s2、原位更替基礎(chǔ)管：牽推機(jī)構(gòu)推出或切除基礎(chǔ)管整體或部分，形成單通管，同時(shí)原位施作管幕結(jié)構(gòu)連接對(duì)應(yīng)的兩個(gè)基礎(chǔ)管，形成單通管結(jié)構(gòu)單元；

14、s3、施作雙通管：在單通管結(jié)構(gòu)單元的一側(cè)按照支護(hù)路線施作基礎(chǔ)管，該基礎(chǔ)管與單通管結(jié)構(gòu)單元的單通管對(duì)應(yīng)設(shè)置，滿足管幕掘進(jìn)設(shè)備需求；然后牽推機(jī)構(gòu)推出或切除基礎(chǔ)管和單通管的整體或部分，同時(shí)原位施作管幕結(jié)構(gòu)連接對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)管和單通管，形成單通管+雙通管結(jié)構(gòu)單元；

15、s4、重復(fù)步驟s3，直至按照支護(hù)路線形成橫向貫通的支護(hù)框架；

16、s5、向步驟s4中的支護(hù)框架內(nèi)加注填充介質(zhì)，形成整體支護(hù)結(jié)構(gòu)。

17、步驟s2中采用牽推機(jī)構(gòu)推出基礎(chǔ)管部分時(shí)的工作過(guò)程為：

18、基礎(chǔ)管與管幕結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)側(cè)設(shè)有原結(jié)構(gòu)部，兩個(gè)基礎(chǔ)管的原結(jié)構(gòu)部相對(duì)設(shè)置，將輔助件設(shè)置在基礎(chǔ)管始發(fā)端且確保能將原結(jié)構(gòu)部頂出，管幕結(jié)構(gòu)設(shè)置在掘進(jìn)設(shè)備及輔助件尾部；輔助件與牽引裝置通過(guò)鋼絲繩連接，通過(guò)掘進(jìn)設(shè)備推進(jìn)系統(tǒng)的油缸頂推和鋼絲繩反拉，掘進(jìn)設(shè)備及輔助件向前頂進(jìn)；原結(jié)構(gòu)部從始發(fā)端逐漸被輔助件推出至接收端，基礎(chǔ)管形成開(kāi)口，掘進(jìn)設(shè)備開(kāi)挖兩基礎(chǔ)管之間的地層形成中間通道；與此同時(shí)，管幕結(jié)構(gòu)嵌設(shè)在中間通道及兩個(gè)基礎(chǔ)管形成的開(kāi)口處且能隨掘進(jìn)設(shè)備及輔助件向前移動(dòng)。

19、步驟s2中采用牽推機(jī)構(gòu)推出基礎(chǔ)管全部時(shí)的工作過(guò)程為：

20、輔助件設(shè)置在基礎(chǔ)管的始發(fā)端，且保證輔助件的外徑與基礎(chǔ)管相匹配，管幕結(jié)構(gòu)及n通管連接在掘進(jìn)設(shè)備及輔助件尾部；輔助件與牽引裝置通過(guò)鋼絲繩連接，通過(guò)掘進(jìn)設(shè)備推進(jìn)系統(tǒng)的油缸頂推和鋼絲繩反拉，掘進(jìn)設(shè)備及輔助件向前頂進(jìn)；基礎(chǔ)管整體從始發(fā)端逐漸被輔助件推出至接收端，掘進(jìn)設(shè)備開(kāi)挖兩基礎(chǔ)管之間的地層形成中間通道；與此同時(shí)，n通管鋪設(shè)至基礎(chǔ)管原位，管幕結(jié)構(gòu)嵌設(shè)在中間通道內(nèi)，n通管及管幕結(jié)構(gòu)能隨掘進(jìn)設(shè)備及輔助件向前移動(dòng)。

21、步驟s2中采用牽推機(jī)構(gòu)切除基礎(chǔ)管部分工作過(guò)程為：

22、基礎(chǔ)管與管幕結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)側(cè)設(shè)有原結(jié)構(gòu)部，兩個(gè)基礎(chǔ)管的原結(jié)構(gòu)部相對(duì)設(shè)置，將輔助件設(shè)置在基礎(chǔ)管始發(fā)端，且確保掘進(jìn)設(shè)備的開(kāi)挖刀盤(pán)能對(duì)原結(jié)構(gòu)部進(jìn)行切削，管幕結(jié)構(gòu)設(shè)置在掘進(jìn)設(shè)備及輔助件尾部；輔助件與牽引裝置通過(guò)鋼絲繩連接，通過(guò)掘進(jìn)設(shè)備推進(jìn)系統(tǒng)的油缸頂推和鋼絲繩反拉，掘進(jìn)設(shè)備及輔助件向前頂進(jìn)；掘進(jìn)設(shè)備切削基礎(chǔ)管形成開(kāi)口，掘進(jìn)設(shè)備開(kāi)挖兩基礎(chǔ)管之間的地層形成中間通道；與此同時(shí)，管幕結(jié)構(gòu)嵌設(shè)在中間通道及兩個(gè)基礎(chǔ)管形成的開(kāi)口處且能隨掘進(jìn)設(shè)備及輔助件向前移動(dòng)。

23、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明地下支護(hù)結(jié)構(gòu)為原位更替整體連接的管幕支護(hù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)原位更替使段段管幕結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，連接強(qiáng)度高，施工簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，過(guò)程中不發(fā)生露土現(xiàn)象，施工環(huán)境安全可靠；解決了現(xiàn)有技術(shù)中管幕支護(hù)結(jié)構(gòu)連接操作復(fù)雜，施工難度大的問(wèn)題。本發(fā)明地下支護(hù)結(jié)構(gòu)通過(guò)牽引裝置與掘進(jìn)設(shè)備配合，輔助件與牽引件鋼絲繩連接，通過(guò)油缸頂推和鋼絲繩反拉，設(shè)備向前掘進(jìn)同時(shí)施作管幕結(jié)構(gòu)，既能保證基礎(chǔ)管施作的安全性，又能保證原位替換的同步性，而且以牽引裝置作為向前掘進(jìn)的輔助動(dòng)力，大大提高了施工效率。此外，本發(fā)明還提供一種基于此類管幕支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，施工方法中機(jī)械化施工操作簡(jiǎn)便，施工工藝多樣，能形成不同形式的地下支護(hù)結(jié)構(gòu)，以滿足不同工程需求，達(dá)到安全施工的效果。

技術(shù)特征：

1.一種地下空間支護(hù)體系，其特征在于：包括支護(hù)框架（10），支護(hù)框架（10）內(nèi)施作填充介質(zhì)（20）形成支護(hù)結(jié)構(gòu)（8）；所述支護(hù)框架（10）包括若干個(gè)基礎(chǔ)管（1），相鄰兩個(gè)基礎(chǔ)管（1）之間通過(guò)牽推機(jī)構(gòu)施作的管幕結(jié)構(gòu)（3）連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下空間支護(hù)體系，其特征在于：若干個(gè)基礎(chǔ)管（1）通過(guò)若干個(gè)管幕結(jié)構(gòu)（3）連接形成首尾相連的閉環(huán)結(jié)構(gòu)或連接形成一段式或多段式的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)；管幕結(jié)構(gòu)（3）通過(guò)牽推機(jī)構(gòu)推出或切除基礎(chǔ)管（1）整體或部分的方式連接對(duì)應(yīng)的兩個(gè)基礎(chǔ)管（1）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的地下空間支護(hù)體系，其特征在于：所述牽推機(jī)構(gòu)包括牽引裝置牽引的輔助件（4），輔助件（4）設(shè)置在掘進(jìn)設(shè)備（5）的兩側(cè)，且與對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)管（1）滑動(dòng)配合；所述管幕結(jié)構(gòu)（3）連接在輔助件（4）尾部且能隨輔助件（4）同步移動(dòng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地下空間支護(hù)體系，其特征在于：所述輔助件（4）包括與基礎(chǔ)管（1）內(nèi)腔相匹配的前端面封堵件（41）和支護(hù)件（43），支護(hù)件（43）固定在前端面封堵件（41）的背部，前端面封堵件（41）的前面部通過(guò)牽引件（42）與設(shè)置在基礎(chǔ)管（1）接收端的牽引裝置相連接，掘進(jìn)設(shè)備（5）與支護(hù)件（43）固定連接；管幕結(jié)構(gòu)（3）連接在支護(hù)件（43）尾部，輔助件（4）在牽引裝置的牽引及掘進(jìn)設(shè)備（5）的頂推作用下，帶動(dòng)管幕結(jié)構(gòu)（3）向前移動(dòng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的地下空間支護(hù)體系，其特征在于：所述管幕結(jié)構(gòu)（3）包括鋼箱結(jié)構(gòu)（31），鋼箱結(jié)構(gòu)（31）嵌設(shè)在對(duì)應(yīng)的兩個(gè)基礎(chǔ)管（1）上且與基礎(chǔ)管（1）滑動(dòng)配合，鋼箱結(jié)構(gòu)（31）與基礎(chǔ)管（1）連接處設(shè)有密封件。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地下空間支護(hù)體系，其特征在于：所述管幕結(jié)構(gòu)（3）還包括滑動(dòng)件（33），滑動(dòng)件（33）固定設(shè)置在鋼箱結(jié)構(gòu)（31）的兩側(cè)，且與對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)管（1）滑動(dòng)配合，滑動(dòng)件（33）與基礎(chǔ)管（1）內(nèi)壁之間設(shè)置密封件。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地下空間支護(hù)體系，其特征在于：所述管幕結(jié)構(gòu)（3）還包括預(yù)制填充塊（32），預(yù)制填充塊（32）固定在鋼箱結(jié)構(gòu)（31）上，預(yù)制填充塊（32）與掘進(jìn)設(shè)備（5）開(kāi)挖的隧洞匹配且對(duì)其進(jìn)行支護(hù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的地下空間支護(hù)體系，其特征在于：所述基礎(chǔ)管（1）與管幕結(jié)構(gòu)（3）相對(duì)應(yīng)側(cè)設(shè)有原結(jié)構(gòu)部（11），牽推機(jī)構(gòu)推出或切除原結(jié)構(gòu)部（11）形成基礎(chǔ)管（1）的開(kāi)口；含有n個(gè)開(kāi)口的基礎(chǔ)管（1）形成n通管，n≥1；基礎(chǔ)管（1）內(nèi)設(shè)有隔斷支撐（12），隔斷支撐（12）將基礎(chǔ)管（1）內(nèi)部分成n個(gè)密封腔。

9.一種如權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的地下空間支護(hù)體系的施工方法，其特征在于：步驟如下：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的地下空間支護(hù)體系的施工方法，其特征在于：步驟s2中采用牽推機(jī)構(gòu)推出基礎(chǔ)管（1）部分時(shí)的工作過(guò)程為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種地下空間支護(hù)體系及其施工方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中管幕支護(hù)結(jié)構(gòu)連接操作復(fù)雜，施工難度大的問(wèn)題。本發(fā)明地下空間支護(hù)體系，包括支護(hù)框架，支護(hù)框架內(nèi)施作填充介質(zhì)形成支護(hù)結(jié)構(gòu)；所述支護(hù)框架包括若干個(gè)基礎(chǔ)管，相鄰兩個(gè)基礎(chǔ)管之間通過(guò)牽推機(jī)構(gòu)施作的管幕結(jié)構(gòu)連接。若干個(gè)基礎(chǔ)管通過(guò)若干個(gè)管幕結(jié)構(gòu)連接形成首尾相連的閉環(huán)結(jié)構(gòu)或連接形成一段式或多段式的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)；管幕結(jié)構(gòu)通過(guò)牽推機(jī)構(gòu)推出或切除基礎(chǔ)管整體或部分的方式連接對(duì)應(yīng)的兩個(gè)基礎(chǔ)管。本發(fā)明地下支護(hù)結(jié)構(gòu)為原位更替整體連接的管幕支護(hù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)原位更替使段段管幕結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，連接強(qiáng)度高，施工簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，過(guò)程中不發(fā)生露土現(xiàn)象，施工環(huán)境安全可靠；解決了現(xiàn)有技術(shù)中管幕支護(hù)結(jié)構(gòu)連接操作復(fù)雜，施工難度大的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：王全勝,王鍇,白中坤,朱毅,畢程程,劉濤,趙修旺,王亞威,王祥祥,趙閃
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26