一种隧道及地下工程模筑衬砌支护结构及其支护法
技术领域
本发明属于工程技术领域，尤其涉及一种隧道及地下工程模筑衬砌支护结构及其支护法。
背景技术
随着我国城镇化建设及地下工程的迅猛发展，位于城市繁华地段和复杂地质条件等特殊环境的大型地下结构日益增多。部分地段地下空间的开挖对其周边既有建构筑物、地表交通基础设施的变形控制要求较高，传统浅埋暗挖工法往往难以满足实际工程需求，迫切需要研究采用一些更加科学、安全、高效、变形可控的大跨浅埋城市地下工程建造方法。
自上世纪80年代以来，我国经济的飞速发展使城市规模扩大，城市化水平不断提升，尤其是大中型城市居民的出行方式也产生了巨大变革，城市轨道交通这一环保、高效的客运系统在大中型城市及城市群得到充分发展，如长江三角洲、珠江三角洲、京津塘等地区。目前全国正在施工建设的地铁线路超过70条，城市轨道交通投资已达1.23万亿元。未来十年，我国城市交通的发展方向是：以可持续发展为前提，以经济发展为主线，结合国土规划，初步建立多层次、立体化的现代化城市交通系统；实施需求管理，对不断增长的交通需求进行科学、合理的控制和引导；加强城市轨道交通建设，大城市实现由地面常规公交为主体向城市轨道交通为主干的城市交通系统的过渡，在注重交通基础设施规模提高的同时，提高城市交通的服务质量，进一步向国际标准转化。
与此同时，我国城市中心区正朝着综合利用地下空间的方向发展，由最初的人防工程发展到地下商业街、交通枢纽、地下娱乐设施等。城市中心区地下街是地上空间的延伸，也是城市功能的重要补充，并将最终实现与地上同步协调发展。不难发现，城市地下空间正在不断发展成熟，其开发利用程度也逐年加大，在大中型城市中已逐渐形成具备多种功能的复杂的综合体工程。
现行的地铁设计规范已将“安全可靠、节能环保、技术先进”的设计原则列入我国地铁设计总纲。模筑衬砌支护法的广泛使用，将从根本上提升浅埋大跨城市轨道交通暗挖施工的安全性和可靠性，对城市轨道交通的发展起到重要的技术支撑作用。
模筑衬砌支护法施工时，混凝土在模板内进行浇筑时施工作业空间相对狭小，混凝土不易振捣，虽然设计常采用自密实混凝土，但其浇筑仍存在质量隐患，须在今后的施工中采取有针对性的管理、监测、检验、养护等措施，以确保大体积自密实混凝土的浇筑质量。
发明内容
本发明提供一种隧道及地下工程模筑衬砌支护结构及其支护法，旨在解决模筑衬砌支护法施工时，混凝土在模板内进行浇筑时施工作业空间相对狭小，混凝土不易振捣，虽然设计常采用自密实混凝土，但其浇筑仍存在质量隐患问题。
本发明是这样实现的，一种隧道及地下工程模筑衬砌支护结构，包括多个顶管，每个所述顶管之间相互对接，所述顶管由上顶板、下顶板、活动板以及保护帽檐组成，所述活动板位于所述上顶板和下顶板之间，且所述活动板可拆卸连接于所述上顶板和下顶板，所述保护帽檐固定连接于所述上顶板，且所述保护帽檐与所述活动板相适配。
优选的，所述顶管还包括活动锁扣，所述活动板通过所述活动锁扣可拆卸连接于所述上顶板和下顶板。
优选的，每个所述顶管均设置有两个所述活动板，且所述保护帽檐对应两相邻所述活动板之间形成的缝隙，且所述保护帽檐呈圆弧形。
优选的，所述顶管还包括支撑立柱，所述支撑立柱支撑于所述上顶板和下顶板之间。
优选的，所述支撑立柱设置有多个，并沿所述活动板的长度方向依次排列，且每个所述支撑立柱之间间隔三米至五米。
优选的，所述上顶板和下顶板均设置有多个，且多个所述上顶板和下顶板相互拼接呈圆弧状。
优选的，每个所述顶管的内部均形成有腔体，且每个腔体之间通过活动板相隔。
一种隧道及地下工程模筑衬砌支护法，包括如下步骤：
步骤S10：根据结构荷载和受力要求设置结构层厚度；
步骤S20：将结构层划分为若干个顶管；
步骤S30：施工顶管并将所有顶管全部顶进完成；
步骤S40：抽离活动侧板，将各个顶管环形连通在一起；
步骤S50：布置环向和纵向钢筋并浇筑混凝土；
步骤S60：开挖隧道内土方。
优选的，所述步骤S10中，结构层厚度需要大于一点二米。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种隧道及地下工程模筑衬砌支护结构及其支护法，通过设置上顶板、下顶板以及活动板，在进行使用的中组成顶管支撑在开挖的洞口处，并形成临时支护结构主体，随之将活动板抽出，并随之进行混凝土浇筑之后，便可进行结构主体内的土方开挖，在多个顶管的支撑作用下具有安全性高的特点，且用于富水及砂质土层，结合管周注浆，能形成较好的防水封闭环，避免大范围降水，且能有效保障施工安全。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中的顶管结构示意图；
图3为本发明中的活动板结构示意图；
图4为本发明中的方法流程示意图；
图中：1、顶管；11、上顶板；12、下顶板；13、活动板；14、活动锁扣；15、保护帽檐；16、支撑立柱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种隧道及地下工程模筑衬砌支护结构，包括多个顶管1，每个顶管1之间相互对接，顶管1由上顶板11、下顶板12、活动板13以及保护帽檐15组成，活动板13位于上顶板11和下顶板12之间，且活动板13可拆卸连接于上顶板11和下顶板12，保护帽檐15固定连接于上顶板11，且保护帽檐15与活动板13相适配。
在本实施方式中，当需要进行开挖之前，便需要沿开挖处的轮廓线建造衬砌模板，首先便需要根据结构荷载和受力要求，以及顶管1内人员操作的空间要求，设置结构层厚度，结构层厚度一般应大于一点二米，随后，将结构层划分为若干个顶管1，每个顶管1相对独立，当每个顶管1在进行安装时，首先便需要将两个活动板13安装于上顶板11和下顶板12之间，并通过活动锁扣14将活动板13固定在上顶板11和下顶板12之间，并且，在活动板13每隔3～5m设置一根支撑立柱16，通过支撑立柱16实现对上顶板11和下顶板12之间的支撑，其次，在每个上顶板11的一端均设置有呈弧形的保护帽檐15，当多个顶管1在进行拼接完毕之后，保护帽檐15便会对应两个顶管1之间的连接处，由于顶管1的拼接使得其内部两相邻活动板13之间形成一定的缝隙，通过保护帽檐15对缝隙处进行轧盖，进而可保护两根顶管1接缝处围岩的稳定，防止砂类土向缝隙处挤出变形和渗漏，随后，当顶管1在完全对接施工完成之后，便可打开活动锁扣14，并通过活动锁扣14的打开将活动板13从上顶板11和下顶板12之间抽出，通过活动板13的抽出使得每个顶管1内部的腔体相连通，随后在顶管1内布置环向和纵向钢筋，并浇筑混凝土，在顶管1内钢筋混凝土达到设计强度后，开挖隧道内土方。
进一步的，顶管1还包括活动锁扣14，活动板13通过活动锁扣14可拆卸连接于上顶板11和下顶板12。
在本实施方式中，活动锁扣14固定在活动板13上，并于上顶板11和下顶板12上均设置有挂钩(未图示)，当对活动板13进行固定时，便需要将活动锁扣14上的锁扣挂在上顶板11和下顶板12的挂钩上，利用两者实现活动板13与上顶板11和下顶板12之间的固定。
进一步的，每个顶管1均设有两个活动板13，且保护帽檐15对应两相邻活动板13之间形成的缝隙，且保护帽檐15呈圆弧形。
在本实施方式中，在使用的过程中，当多个顶管1在进行拼接完毕之后，保护帽檐15便会对应两个顶管1之间的连接处，由于顶管1的拼接使得其内部两相邻活动板13之间形成一定的缝隙，通过保护帽檐15对缝隙处进行轧盖，进而可保护两根顶管1接缝处围岩的稳定，防止砂类土向缝隙处挤出变形和渗漏。
进一步的，顶管1还包括支撑立柱16，支撑立柱16支撑于上顶板11和下顶板12之间；支撑立柱16设置有多个，并沿活动板13的长度方向依次排列，且每个支撑立柱16之间间隔三米至五米。
在本实施方式中，在使用的过程中，通过多个支撑立柱16的设置，对上顶板11和下顶板12之间进行稳定的支撑，进而能够避免出现后续坍塌的现象。
进一步的，上顶板11和下顶板12均设置有多个，且多个上顶板11和下顶板12相互拼接呈圆弧状。
在本实施方式中，在使用的过程，通过多个上顶板11和下顶板12的设置，使得顶管1能够顺利的形成，并与开挖处的轮廓相同，并能够顺利的对开挖处的轮廓线建造衬砌模板。
进一步的，每个所述顶管1的内部均形成有腔体，且每个腔体之间通过活动板13相隔。
在本实施方式中，在使用的过程中，将活动板13从上顶板11和下顶板12之间抽出，通过活动板13的抽出使得每个顶管1内部的腔体相连通，随后在腔体内布置环向和纵向钢筋，并浇筑混凝土。
如图4，一种隧道及地下工程模筑衬砌支护法，包括如下步骤：
步骤S10：根据结构荷载和受力要求设置结构层厚度；
步骤S20：将结构层划分为若干个顶管；
步骤S30：施工顶管并将所有顶管全部顶进完成；
步骤S40：抽离活动侧板，将各个顶管环形连通在一起；
步骤S50：布置环向和纵向钢筋并浇筑混凝土；
步骤S60：开挖隧道内土方。
在本实施方式中，当需要进行开挖之前，便需要沿开挖处的轮廓线建造衬砌模板，首先便需要根据结构荷载和受力要求，以及顶管1内人员操作的空间要求，设置结构层厚度，结构层厚度一般应大于一点二米，随后，将结构层划分为若干个顶管1，每个顶管1相对独立，当每个顶管1在进行安装时，首先便需要将两个活动板13安装于上顶板11和下顶板12之间，并通过活动锁扣14将活动板13固定在上顶板11和下顶板12之间，并且，在活动板13每隔3～5m设置一根支撑立柱16，通过支撑立柱16实现对上顶板11和下顶板12之间的支撑，其次，在每个上顶板11的一端均设置有呈弧形的保护帽檐15，当多个顶管1在进行拼接完毕之后，保护帽檐15便会对应两个顶管1之间的连接处，由于顶管1的拼接使得其内部两相邻活动板13之间形成一定的缝隙，通过保护帽檐15对缝隙处进行轧盖，进而可保护两根顶管1接缝处围岩的稳定，防止砂类土向缝隙处挤出变形和渗漏，随后，当顶管1在完全对接施工完成之后，便可打开活动锁扣14，并通过活动锁扣14的打开将活动板13从上顶板11和下顶板12之间抽出，通过活动板13的抽出使得每个顶管1内部的腔体相连通，随后在顶管1内布置环向和纵向钢筋，并浇筑混凝土，在顶管1内钢筋混凝土达到设计强度后，开挖隧道内土方。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
