[发明专利]基于型钢混凝土连接的半装配式管幕结构及施工工艺

说明书

基于型钢混凝土连接的半装配式管幕结构，包括侧向支撑结构和横向支撑结构，所述侧向支撑结构用于支撑侧向围岩，所述横向支撑结构用于支撑地面，侧向支撑结构之间通过横向支撑结构连接，所述侧向支撑结构和横向支撑结构包括若干大钢管，相邻所述大钢管之间通过预制连接构件相连，所述大钢管内填充有混凝土Ⅰ用于封装预制连接构件。基于型钢混凝土连接的半装配式管幕结构的施工工艺，包括以下步骤：步骤1，制作工作井；步骤2，场外预制连接构件；步骤3，管幕安装；步骤4，形成管幕结构；步骤5，注浆加固处理、砌筑建筑；预制连接构件制作过程标准化，保证了预制连接构件的混凝土灌注质量，避免出现混凝土浇灌不够密实及内部混凝土缺失的现象。

技术领域

本发明属于地下工程建设技术领域，具体涉及基于型钢混凝土连接的半装配式管幕结构及施工工艺。

背景技术

管幕法是在地下土层结构中，以单根钢管顶进为基础，利用顶管技术在拟建的地下建筑物周围顶入多个密排大直径钢管，并采用管间切割技术在钢管上切割穿钢筋和清理钢管之间渣土的操作孔，人工将大钢管内及钢管之间的渣土清理干净，再在大钢管之间横向穿入螺栓或钢筋，然后，在大钢管内及钢管之间现场浇筑混凝土，利用钢筋混凝土梁(板)将大钢管混凝土横向连接起来，形成钢管管幕结构。在管幕结构维护下，开挖结构物内部核心土方的施工方法。该工法施工的显著特点是先形成结构，然后再开挖结构物内部土方。这种管幕结构在施工时，必须将顶进的钢管内及钢管间的渣土清理干净，否则无法保证钢管之间横向连接的钢筋混凝土承载能力和刚度。而在实际工程中，大钢管横向间距很小，并且钢管之间的渣土需要人工从钢管内清除，施工过程十分困难，很可能造成由于钢管之间的渣土清理不彻底而影响灌注混凝土的强度等级，从而大大降低整个结构承载能力和刚度，给工程造成安全隐患。专利CN106089243B提供了一种基于钢管混凝土连接的管幕支护结构，利用小直径连接钢管将大钢管连接起来，同时在大钢管和连接钢管内灌注混凝土，形成管幕结构，该方法具有承载力高、刚度大、施工简单灵活的特点。但是，当连接钢管截面尺寸较小，或者大钢管横向之间间距较大时，仍然可能存连接钢管内混凝土浇灌不够密实，甚至可能造成连接钢管内混凝土缺失，这样也同样无法保证管幕结构具有良好的承载力和刚度，同样会为后续地下建筑施工带来安全隐患。针对上述管幕结构存在的不足和施工中存在困难，研发一种施工简单、保证质量的新型管幕结构具有重要实际意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出基于型钢混凝土连接的半装配式管幕结构及施工工艺。即，在场外预制型钢混凝土预制连接构件，施工现场顶进大钢管后，在大钢管之间安装预制好的型钢混凝土预制连接构件，再在大钢管内浇筑混凝土。这种新型管幕结构具有不影响地面交通、承载力高以及施工简单等特点，同时，能够实现管幕支护结构的装配式快速施工、保障横向预制连接构件的质量、提高横向预制连接构件的刚度。适合于超浅埋大跨度地下结构，特别适用于地面建筑物密集、地下管线密布、交通运输繁忙、施工工期紧张且对地面沉陷有严格要求的城市地区，以及地质条件复杂的地铁工程、地下人行通道、大跨度地下商场等地下结构工程。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于型钢混凝土连接的半装配式管幕结构，包括侧向支撑结构和横向支撑结构，所述侧向支撑结构用于支撑侧向围岩，所述横向支撑结构用于支撑地面，相邻所述侧向支撑结构之间通过横向支撑结构连接，所述侧向支撑结构和横向支撑结构相同，均包括若干大钢管，相邻所述大钢管之间通过预制连接构件相连，且预制连接构件的轴线与大钢管轴线垂直设置，所述大钢管内填充有混凝土Ⅰ，所述预制连接构件位于大钢管内侧部分封装于混凝土Ⅰ中。

所述预制连接构件为内置型钢的钢管混凝土连接构件，所述内置型钢的钢管混凝土连接构件包括小钢管、型钢Ⅰ、端部钢板Ⅰ及混凝土Ⅱ，所述型钢Ⅰ外侧套装有小钢管，型钢Ⅰ两端伸出小钢管设置，且在型钢Ⅰ两端端部均连接有端部钢板Ⅰ，在型钢Ⅰ端部的翼缘板和腹板上均开设有预留孔Ⅰ，在小钢管内填充混凝土Ⅱ，将位于小钢管内的型钢Ⅰ封装于混凝土Ⅱ中，所述内置型钢的钢管混凝土连接构件截面为方形或圆形。