[发明专利]一种适用于盾构隧道集水井施工的环形支架及工作方法

说明书

本发明公开了一种适用于盾构隧道集水井施工的环形支架及工作方法，涉及城市隧道开挖掘进施工机械设备领域，本发明主要包括环形主梁、纵向结构梁、纵向连系梁、斜撑、水平撑与柔性注浆囊袋。通过M24螺栓与连接板连接各主要部件，完成环形支架的装配，主要构件尺寸适中且较为均匀，便于吊装、拆卸运输和循环利用，且通过对环形支架外圈的柔性注浆囊袋进行注浆，从而对衬砌管片内壁施加均匀分布的径向压力，保证在管片开口并施工隧道集水井的过程中盾构隧道的整体稳定与安全，集水井开挖过程中采用椭圆形初衬结构，能够更好地发挥初衬网喷混凝土抗压性能，从而确保在没有临时内支撑作用的情况下自稳，有效缩短工期并节约造价。

技术领域

本发明涉及城市隧道开挖掘进施工机械设备技术领域，具体为一种适用于盾构隧道集水井施工的环形支架及工作方法。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，城市地下空间开发需求日益增长，大量城市隧道工程应运而生。其中，盾构工法因其施工效率高(能够实现开挖、支护一体化施工)、隧洞成型好、对周边环境影响小等诸多优点，在城市隧道开挖中使用越来越广泛。集水井作为盾构隧道的附属构筑物，起到了集水蓄水的重要作用。目前盾构隧道集水井通常设置在左右区间联络通道的中间底部位置，也有直接设置在其中某条隧道底部的案例，其中前一种情况在我国较为常用，而后一种情况在其他国家也有采用。然而，无论是在联络通道进行集水井施工或是在盾构隧道中直接进行集水井施工，均需要对完整的盾构管片进行切割拆除，并开挖岩土体，不可避免地将对集水井施工临近区域隧道结构稳定性造成影响。为了保证临近区域隧道结构的整体稳定性，通常采用应力支架支撑管片衬砌，在此基础上进行管片的切割和集水井的开挖与支护施工作业。

然而，现有的应力支架主要存在以下问题：1)支架与衬砌管片内壁接触为点接触，接触力不易控制导致受力不均，且容易造成局部破损；2)集水井截面通常为矩形，当遭遇较差岩土层时不易自稳，需加设内撑从而保证整体稳定性等。针对上述不足之处，需要设计一种用于适用于盾构隧道集水井施工的环形支架，并提出相应的工作方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于盾构隧道集水井施工的环形支架及工作方法，以解决上述技术背景中的问题，通过主要部件完成环形支架的装配，并对衬砌管片内壁施加均匀分布的径向压力，从而保证在管片下部开口并施工隧道集水井的过程中整个盾构隧道的安全性与稳定性，以及人员通行、物料运输的便捷性；通过采用椭圆形截面的集水井，在环形支架的支撑作用下，对底部衬砌管片进行切割开口、土体加固、开挖、初期支护、模筑混凝土二次支护及养护，最终完成集水井的施工。特别地，该发明提出的环形支架及工作方法，同样适用于集水井设置在联络通道的一般情况。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于盾构隧道集水井施工的环形支架，包括环形主梁、纵向结构梁、纵向连系梁、斜撑以及水平撑；

所述环形支架由5圈环形钢架通过2根纵向结构梁、38根纵向连系梁、8根斜撑和4根水平撑连接而成，其中1圈环形钢架一侧开设有管片开口，所述管片开口以环形钢架圆心成68°夹角，设置管片开口处的1圈环形钢架由3片等长的环形主梁连接而成，而未设置管片开口处的4圈环形钢架每一圈均由4片等长的环形主梁连接而成，且相邻两片环形主梁通过角焊缝焊接连接板，并采用M24螺栓进行连接；