隧道新型钢骨构造护壁结构、护壁系统及施工方法
技术领域
本发明涉及隧道工程技术领域，尤其是涉及一种隧道新型钢骨构造护壁结构、护壁系统及施工方法。
背景技术
隧道支护技术是指在城市的地下修建一个隧道空间，将给排水、燃气、电力、通信等各种市政管线集中敷设。这种方式将各种管线集中布置，方便管线运行管理和设备维护，可避免由于埋设或维修管线而导致路面重复开挖所带来的麻烦，且可以避免土壤对管线的腐蚀破坏，从而管线的使用寿命也得到延长。
传统的隧道支护技术一般采用钢筋混凝土箱型结构形式，施工时在地基上进行整体浇筑。由于隧道一般建造在城市的主干道下面，采用整体浇筑的施工方法，施工进度慢，施工难度大，且主体结构质量不易控制。施工长时间占有道路，对城市的交通造成巨大干扰。施工期的扬尘、噪音等对城市环境会造成一定的破坏。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明提出了一种隧道新型钢骨构造护壁结构，能够有效地控制隧道主体结构的质量，降低施工难度，提高施工效率。
本发明还提出一种具有上述护壁结构的护壁系统。
本发明还提出一种上述护壁系统的施工方法。
根据本发明的第一方面实施例的一种隧道新型钢骨构造护壁结构，包括：第一立柱、第二立柱、横梁和拱形梁；
其中，所述第一立柱和所述第二立柱平行且竖直布置，所述横梁的两端分别与所述第一立柱和所述第二立柱的下部连接；所述拱形梁的首端与所述第一立柱的上端连接，所述拱形梁的末端与所述第二立柱的上端连接；所述第一立柱和所述第二立柱的下端均连接有支撑板，所述支撑板背离所述第一立柱和所述第二立柱的一侧设置有多个埋入地基中的柱脚。
根据本发明实施例的一种隧道新型钢骨构造护壁结构，至少具有如下有益效果：上述技术方案中的隧道新型钢骨构造护壁结构，第一立柱、第二立柱、横梁和拱形梁拼装在一起后，再通过支撑板与埋入地基中的柱脚连接实现固定。采用该护壁结构，各个零部件可单独加工，通过控制各个零部件的质量，即可有效地控制护壁结构的整体质量，降低施工难度。
根据本发明的一些实施例，所述第一立柱的上端设置有第一法兰，所述第二立柱的上端设置有第二法兰，所述拱形梁的首端设置有与所述第一法兰的形状匹配的第三法兰，所述拱形梁的末端设置有与所述第二法兰的形状匹配的第四法兰；所述第一法兰和所述第三法兰之间以及所述第二法兰和所述第四法兰之间均通过螺栓连接。
根据本发明的一些实施例，所述第一法兰和所述第三法兰之间设置有与所述第一法兰的形状匹配的第一橡胶垫；所述第二法兰和所述第四法兰之间设置有与所述第二法兰的形状匹配的第二橡胶垫。
根据本发明的一些实施例，所述第一立柱的上端设置有第一法兰，所述第二立柱的上端设置有第二法兰，所述拱形梁的首端设置有与所述第一法兰的形状匹配的第三法兰，所述拱形梁的末端设置有与所述第二法兰的形状匹配的第四法兰；所述第一法兰和所述第三法兰之间以及所述第二法兰和所述第四法兰之间焊接。
根据本发明的一些实施例，所述拱形梁上设置有用于排气的排气管。
根据本发明的一些实施例，所述拱形梁的外侧壁沿其轴向延伸有第一弧形板，所述第一弧形板上连接有安装块，所述安装块上开设有用于安装所述排气管的安装孔。
根据本发明的一些实施例，所述第一立柱、所述第二立柱和所述拱形梁上均开设有便于混凝土流动的流通孔。
根据本发明的第二方面实施例的一种隧道新型钢骨构造护壁系统，包括支撑钢板和本发明上述第一方面任一实施例的隧道新型钢骨构造护壁结构，多个所述护壁结构并列布置，所述支撑钢板布置在每两个所述护壁结构之间；所述支撑钢板沿其宽度方向的两端分别与所述护壁结构连接。
根据本发明实施例的护壁系统，至少具有如下有益效果：通过支撑钢板将两个护壁结构连接在一起，装拆方便，通过控制支撑钢板和护壁结构的质量，即可有效控制护壁系统的整体质量，降低施工难度。
根据本发明的一些实施例，所述第一立柱的内壁沿所述拱形梁的轴向的两侧均延伸有第一竖直板，所述第二立柱的内壁沿所述拱形梁的轴向的两侧均延伸有第二竖直板，所述拱形梁的内侧壁沿其轴向的两侧均延伸有第二弧形板；所述支撑钢板的内侧面依次与所述第一竖直板、所述第二弧形板以及所述第二竖直板连接。
根据本发明的一些实施例，所述支撑钢板与所述第一竖直板、所述第二弧形板以及所述第二竖直板的连接处均涂抹有密封胶。
根据本发明的一些实施例，所述支撑钢板上均布设置有多个加强肋，所述加强肋与所述支撑钢板一体成型。
根据本发明的一些实施例，每两个所述护壁结构的相对的一侧均设置有多个固定插销，所述固定插销与所述加强肋卡接。
根据本发明的第三方面实施例的一种隧道新型钢骨构造护壁系统的施工方法，应用于护壁系统，该系统包括支撑钢板和多个护壁结构；所述护壁结构包括第一立柱、第二立柱、横梁、拱形梁、支撑板和柱脚；所述第一立柱的一端设置有第一法兰，所述第二立柱的一端设置有第二法兰，所述拱形梁的首端设置有与所述第一法兰的形状匹配的第三法兰，所述拱形梁的末端设置有与所述第二法兰的形状匹配的第四法兰，所述第一法兰和所述第三法兰之间设置有第一橡胶垫，所述第二法兰和所述第四法兰之间设置有第二橡胶垫；所述拱形梁上设置有排气管；所述支撑板和柱脚通过螺栓连接；其特征在于，包括以下步骤：
根据所述横梁的长度，在沿所述横梁的长度方向的两端向地基中埋入所述柱脚，以使所述支撑板的下端面与地基的表面抵接；
将所述第一立柱竖直吊装，并将所述第一立柱远离所述第一法兰的一端与所述支撑板的上端面焊接；
将所述第二立柱竖直吊装，并将所述第二立柱远离所述第二法兰的一端与所述支撑板的上端面焊接；
将所述横梁沿其长度方向的两端分别与所述第一立柱的内壁下部和所述第二立柱的内壁下部焊接；
将所述第一橡胶垫放置在所述第一法兰上，将所述第二橡胶垫放置在第二法兰上；
将所述排气管通过安装块安装在所述拱形梁上；
将所述拱形梁吊装至所述第一法兰和所述第二法兰的上端，以使所述第三法兰与所述第一法兰抵接，所述第四法兰与所述第二法兰抵接；所述第一法兰和所述第三法兰配合压紧所述第一橡胶垫，所述第二法兰和所述第四法兰配合压紧所述第二橡胶垫；所述第一法兰和所述第三法兰、所述第二法兰和所述第四法兰通过螺栓连接；
一个所述护壁结构安装完成后，进行下一个所述护壁结构的安装，每两个所述护壁结构之间的距离与所述支撑钢板的宽度匹配；
预先将所述支撑钢板通过钣金褶边形成多个加强肋，多个所述加强肋沿所述支撑钢板的长度方向平行布置；
将所述支撑钢板铺设在两个所述护壁结构之间，并根据所述支撑钢板上的加强肋的位置，在两个所述护壁结构的相对的一侧均设置多个固定插销，将两个所述护壁结构上的所述固定插销与所述加强肋卡接以实现所述支撑钢板与两个所述护壁结构的连接；
在所述支撑钢板和两个所述护壁结构的连接处涂抹密封胶；
沿所述支撑钢板的外侧面进行混凝土浇筑。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的隧道新型钢骨构造护壁结构的结构示意图；
图2为本发明实施例的隧道新型钢骨构造护壁系统的结构示意图。
附图标记：
第一立柱100、第一法兰110、第一竖直板120；
第二立柱200、第二法兰210、第二竖直板220；
横梁300、支撑板400、柱脚500；
拱形梁600、第三法兰610、第四法兰620、第一弧形板630、第二弧形板640、流通孔650；
排气管700、安装块800；
支撑钢板900、加强肋910、加强筋920、安装板930
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，术语“中心、纵向、横向、长度、宽度、厚度、上、下、前、后、左、右、竖直、水平、顶、底、内、外、周向、径向、轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参考图1描述根据本发明的第一方面实施例的一种隧道新型钢骨构造护壁结构。
整体结构如下：
如图1所示，根据本发明实施例的一种隧道新型钢骨构造护壁结构，包括第一立柱100、第二立柱200、横梁300和拱形梁600。第一立柱100和第二立柱200平行且竖直布置，横梁300的一端与第一立柱100的下部连接，横梁300的另一端与第二立柱200的下部连接；拱形梁600的首端与第一立柱100的上端连接，拱形梁600的末端与第二立柱200的上端连接。第一立柱100和第二立柱200的下端均连接有支撑板400，支撑板400背离第一立柱100和第二立柱200的一侧设置有多个柱脚500，柱脚500埋入地基中。采用上述护壁结构，第一立柱100、第二立柱200、横梁300和拱形梁600拼装在一起后，再通过支撑板400与埋入地基中的柱脚500连接实现固定。采用该护壁结构，各个零部件可单独加工，通过控制各个零部件的质量，即可有效地控制护壁结构的整体质量，降低施工难度。
具体结构如下：
如图1所示，在本发明的一些具体实施例中，横梁300的一端通过螺栓与第一立柱100的下部固定连接，横梁300的另一端通过螺栓与第二立柱200的下部固定连接，横梁300的横截面成“工”形，横梁300用于加强支撑第一立柱100和第二立柱200。
如图1所示，在本发明的一些具体实施例中，第一立柱100和第二立柱200的下端通过焊接方式与支撑板400的上端实现固定连接。
如图1所示，在本发明的一些具体实施例中，柱脚500的上端穿过支撑板400与螺母螺纹连接。在本实施例中，柱脚500埋入地基后，支撑板400的下端面与地基抵接。在本实施例中，每个支撑板400上均布设置有四个柱脚500。
如图1所示，在本发明的一些具体实施例中，第一立柱100的上端设置有第一法兰110，第二立柱200的上端设置有第二法兰210，拱形梁600的首端设置有与第一法兰110的形状匹配的第三法兰610，其末端设置有与第二法兰210的形状匹配的第四法兰620；第一法兰110和第三法兰610之间以及第二法兰210和第四法兰620之间均通过螺栓实现固定连接，也即是，第一立柱100和拱形梁600、第二立柱200和拱形梁600通过螺栓固定。
在本发明的一些具体实施例中，第一法兰110和第三法兰610之间以及第二法兰210和第四法兰620之间还可以通过焊接的方式实现固定连接。
如图1所示，在本发明的一些具体实施例中，第一法兰110和第三法兰610之间设置有与第一法兰110的形状匹配的第一橡胶垫(图中未示出)；第二法兰210和第四法兰620之间设置有与第二法兰210的形状匹配的第二橡胶垫(图中未示出)；第一橡胶垫和第二橡胶垫用于防水。
如图1所示，在本发明的一些具体实施例中，拱形梁600上设置有用于排气的排气管700，当浇筑混凝土时，排气管700用于排出混凝土中的气体，以使混凝土浇筑充分；浇筑完成后，排气管700没入混凝土中。
如图1所示，在本发明的一些具体实施例中，拱形梁600的外侧壁沿其轴向延伸有第一弧形板630，第一弧形板630上通过螺栓连接有安装块800，安装块800上开设有用于安装排气管700的安装孔(图中未示出)。
进一步地，安装块800朝向第一弧形板630的一侧开设有安装槽，第一弧形板630卡入安装槽中，并通过螺栓与安装块800实现固定连接。在本实施例中，第一弧形板630卡入安装槽后，螺栓从上方穿过安装槽的一侧壁与第一弧形板630抵接，以将安装块800固定在第一弧形板630上。在其它实施例中，第一弧形板630卡入安装槽后，螺栓同时穿过安装槽的两个侧壁和第一弧形板630与螺母连接，以实现第一弧形板630与安装块800的固定连接。
如图1所示，在本发明的一些具体实施例中，拱形梁600的外侧壁沿其轴向的两侧对称延伸有第一弧形板630，拱形梁600的内侧壁沿其轴向的两侧对称延伸有第二弧形板640，使拱形梁600的横截面成“工”形，以保证拱形梁600的平衡性。
如图1所示，在本发明的一些具体实施例中，拱形梁600上均布开设有便于混凝土流动的流通孔650，流通孔650的数量可根据拱形梁600的拱长进行调整。
如图1所示，在本发明的一些具体实施例中，第一立柱100的内壁和外壁均沿拱形梁600的轴向的两侧对称延伸有第一竖直板120，使第一立柱100的横截面成“工”形，以保证第一立柱100的平衡性。在本实施例中，第一立柱100的内壁指的是第一立柱100和第二立柱200相对的一侧，第一立柱100的外壁指的是第一立柱100和第二立柱200相背离的一侧。
如图1所示，在本发明的一些具体实施例中，第一立柱100上均布开设有便于混凝土流动的流通孔650，流通孔650的数量可根据第一立柱100的高度进行调整。
如图1所示，在本发明的一些具体实施例中，第二立柱200的内壁和外壁均沿拱形梁600的轴向的两侧对称延伸有第二竖直板220，使第二立柱200的横截面成“工”形，以保证第二立柱200的平衡性。在本实施例中，第二立柱200的内壁指的是第二立柱200和第一立柱100相对的一侧，第二立柱200的外壁指的是第二立柱200和第一立柱100相背离的一侧。
如图1所示，在本发明的一些具体实施例中，第二立柱200上均布开设有便于混凝土流动的流通孔650，流通孔650的数量可根据第二立柱200的高度进行调整。
如图2所示，根据本发明的第二方面实施例的一种隧道新型钢骨构造护壁系统，包括支撑钢板900和多个本发明上述第一方面任一实施例的护壁结构。支撑钢板900布置在每两个护壁结构之间，支撑钢板900沿其宽度方向的两端分别与护壁结构紧密连接。
进一步地，支撑钢板900的内侧面依次与第一立柱100的内壁的第一竖直板120、拱形梁600的内侧壁的第二弧形板640以及第二立柱200的内壁的第二竖直板220连接，以使支撑钢板900沿护壁结构的形状布置，以紧密连接两个护壁结构。第一竖直板120、第二弧形板640以及第二竖直板220同时与支撑钢板900的内侧面接触，以为支撑钢板900提供支撑。进行混凝土浇筑时，混凝土直接浇筑在支撑钢板900的外侧面上。在本实施例中，支撑钢板900的外侧面指的是支撑钢板900朝向隧道的一侧面，支撑钢板900的内侧面指的是支撑钢板900背离隧道的一侧面。
进一步地，支撑钢板900与第一竖直板120、第二弧形板640以及第二竖直板220的连接处均涂抹有密封胶，以防止混凝土在浇筑的过程中，渗入支撑钢板900和第一竖直板120、第二弧形板640以及第二竖直板220之间的缝隙中。
进一步地，支撑钢板900上均布设置有多个加强肋910，加强肋910与支撑钢板900一体成型。
进一步地，每两个护壁结构的相对的一侧均设置有多个固定插销(图中未示出)，固定插销与加强肋910卡接，以固定支撑钢板900。在本实施例中，每个护壁结构上的固定插销的数量与加强肋910的数量一致。
进一步地，第一立柱100、第二立柱200和拱形梁600上均设置有多个固定插销。
如图2所示，在本发明的一些具体实施例中，每两个护壁结构之间还设置有多个加强筋920，多个加强筋920沿护壁结构的形状布置，加强筋920的两端均焊接有安装板930，安装板930与护壁结构通过螺栓连接，便于拆卸。
进一步地，安装板930与第一立柱100、第二立柱200和拱形梁600通过螺栓连接。
采用上述技术方案中的一种隧道新型钢骨构造护壁系统，通过支撑钢板900将两个护壁结构连接在一起，装拆方便，通过控制支撑钢板900和护壁结构的质量，即可有效控制护壁系统的整体质量，降低施工难度。
根据本发明的第三方面实施例的一种隧道新型钢骨构造护壁系统的施工方法，应用于护壁系统，该系统包括支撑钢板和多个护壁结构；护壁结构包括第一立柱、第二立柱、横梁、拱形梁、支撑板和柱脚；第一立柱的一端设置有第一法兰，第二立柱的一端设置有第二法兰，拱形梁的首端设置有与第一法兰的形状匹配的第三法兰，拱形梁的末端设置有与第二法兰的形状匹配的第四法兰，第一法兰和第三法兰之间设置有第一橡胶垫，第二法兰和第四法兰之间设置有第二橡胶垫；拱形梁上设置有排气管；支撑板和柱脚通过螺栓连接。
该施工方法包括以下步骤：
根据横梁的长度，在沿横梁的长度方向的两端向地基中埋入柱脚，以使支撑板的下端面与地基的表面抵接；
将第一立柱竖直吊装，并将第一立柱远离第一法兰的一端与支撑板的上端面焊接；
将第二立柱竖直吊装，并将第二立柱远离第二法兰的一端与支撑板的上端面焊接；
将横梁沿其长度方向的两端分别与第一立柱的内壁下部和第二立柱的内壁下部焊接；
将第一橡胶垫放置在第一法兰上，将第二橡胶垫放置在第二法兰上；
将排气管通过安装块安装在拱形梁上；
将拱形梁吊装至第一法兰和第二法兰的上端，以使第三法兰与第一法兰抵接，第四法兰与第二法兰抵接；第一法兰和第三法兰配合压紧第一橡胶垫，第二法兰和第四法兰配合压紧第二橡胶垫；第一法兰和第三法兰、第二法兰和第四法兰通过螺栓连接；
一个护壁结构安装完成后，进行下一个护壁结构的安装，每两个护壁结构之间的距离与支撑钢板的宽度匹配；
预先将支撑钢板通过钣金褶边形成多个加强肋，多个加强肋沿支撑钢板的长度方向平行布置；
将支撑钢板铺设在两个护壁结构之间，并根据支撑钢板上的加强肋的位置，在两个护壁结构的相对的一侧均设置多个固定插销，将两个护壁结构上的固定插销与加强肋卡接以实现支撑钢板与两个护壁结构的连接；
在支撑钢板和两个护壁结构的连接处涂抹密封胶；
沿支撑钢板的外侧面进行混凝土浇筑。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
