一种类矩形波纹钢综合管廊及其新型非开挖施工方法与流程

本发明涉及土建施工，尤其涉及一种类矩形波纹钢综合管廊及其新型非开挖施工方法。

背景技术：

1、目前已有大量综合管廊投入开发建设中，通过各试点城市建设综合管廊经验可知，其对地下空间资源占用率较小，有效解决了“马路拉链”问题，进而消除了视觉污染，提升城市建设品质与风貌，带来了巨大的效益。

2、随着资源集约化理念深入，具有环保、耐久性强、力学性能良好、工期短、运输及安装便捷、造价低等优势的波纹钢综合管廊已得到广泛应用。与此同时，如何不开挖路面施工波纹钢综合管廊成为现阶段研究重点，有效地融合暗挖施工工艺和新型结构材料具有现实价值和指导意义。目前的综合管廊暗挖施工中，需要使用初衬和临时支护结构等对上方和侧方结构进行支撑，避免出现塌方。在上述技术中，需要及时做好支撑以避免塌方，施工成本较高，同时既要安装衬砌又要拆卸支护结构，导致施工效率较低。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中综合管廊暗挖施工时效率低、成本高的缺陷，提供一种类矩形波纹钢综合管廊及其新型非开挖施工方法。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、根据本发明的第一方面，提供一种类矩形波纹钢综合管廊，所述类矩形波纹钢综合管廊采用暗挖施工，所述类矩形波纹钢综合管廊由波纹钢制成，所述类矩形波纹钢综合管廊包括多个波纹钢管廊单元，所述波纹钢管廊单元包括波纹钢顶板、一组波纹钢侧板和波纹钢底板，每组所述波纹钢侧板包括两个相对且间隔设置的波纹钢侧板，所述波纹钢侧板连接于所述波纹钢顶板和所述波纹钢底板之间，所述波纹钢顶板、所述波纹钢侧板和所述波纹钢底板围合形成类矩形断面廊体；沿所述类矩形波纹钢综合管廊的纵向，所述波纹钢顶板依次连接，所述波纹钢侧板依次连接，所述波纹钢底板依次连接。

4、在本方案中，该类矩形波纹钢综合管廊采用暗挖施工，类矩形波纹钢综合管廊由波纹钢板拼接组成，其结构强度大，占用空间小；类矩形波纹钢综合管廊采用分体设计，从而在施工类矩形波纹钢综合管廊时，将波纹钢顶板、波纹钢侧板和波纹钢底板围合拼接成波纹钢管廊单元，具有标准化、高强度、拼装快速的优势，便于狭小空间运输和安装。类矩形波纹钢综合管廊包括多个波纹钢管廊单元，波纹钢管廊单元能够对暗挖的土层进行支撑，即利用波纹钢板本体结构代替传统复杂的初衬结构，施工高效，具有较好的安全可靠性。

5、根据本发明的第二方面，提供一种类矩形波纹钢综合管廊的施工方法，该类矩形波纹钢综合管廊的施工方法用于暗挖施工如上所述的类矩形波纹钢综合管廊，所述类矩形波纹钢综合管廊的施工方法包括如下步骤：

6、s1、划定起始点和终止点；

7、s2、自所述起始点沿所述类矩形波纹钢综合管廊的纵向朝向所述终止点挖掘一段安装通道，所述安装通道包括上台阶道、中台阶道和下台阶道，所述中台阶道的上侧与所述上台阶道连通，所述下台阶道的上侧与所述中台阶道连通；其中，定义所述上台阶道远离起始点的端面到起始点的长度为l1，所述中台阶道远离起始点的端面到起始点的距离为l2，所述下台阶道远离起始点的端面到起始点的距离为l3，且此时l1＞l2＞l3；

8、s3、沿所述上台阶道的掘进方向继续挖掘所述上台阶道，在所述上台阶道中布满并安装所述波纹钢顶板；

9、s4、沿所述中台阶道的掘进方向继续挖掘所述中台阶道，并保持l2＜l1，在所述中台阶道中布满并安装所述波纹钢侧板；

10、s5、沿所述下台阶道的掘进方向继续挖掘所述下台阶道，并保持l3＜l2，在所述下台阶道中布满并安装所述波纹钢底板。

11、s6、重复执行步骤s3～步骤s5；当所述上台阶道挖掘至终止点时，重复执行步骤s4～步骤s5；当所述中台阶道挖掘至终止点时，重复执行所述步骤s5直至所述下台阶道挖掘至终止点。

12、在本方案中，该类矩形波纹钢综合管廊通过波纹钢顶板、波纹钢侧板和波纹钢底板拼接而成。施工该类矩形波纹钢综合管廊时，先挖掘出上台阶道，开挖后立即拼装波纹钢顶板，利用千斤顶对波纹钢板顶板法兰连接位置上方设置第一道内撑钢管；随后挖掘中台阶道并立即拼装波纹钢侧板，连接完毕后在两波纹钢侧板下侧法兰连接位置上方设置第二道内撑钢管；随后挖掘下台阶道并立即拼装波纹钢底板。由此在这一段掘进过程中，波纹钢顶板、波纹钢侧板和波纹钢底板均能够支撑土体，从而无需额外设置临时支护结构。

13、之后，重复上述步骤直至挖掘至终止点，在此过程中，掘进的过程中同时拼装类矩形波纹钢综合管廊，使得类矩形波纹钢综合管廊拼装好的部分能够对安装通道的上方和侧方的土层进行支撑；同时，保持l1＞l2＞l3，使得安装通道远离起始点的一端始终呈阶梯状，保持新掘进的上台阶道土体通过波纹钢顶板支撑，新掘进的中台阶道土体通过新安装好的波纹钢侧板和其上方的波纹钢顶板支撑；新掘进的下台阶道由新安装好的波纹钢底板和其上方的波纹钢侧板及波纹钢顶板支撑，即完成一环类矩形波纹钢综合管廊的安装。由此在整个类矩形波纹钢综合管廊的施工过程中，通过类矩形波纹钢综合管廊本体进行土体支撑，而无需设置额外的支护结构，在保证结构强度的前提下，使得暗挖施工时成本较低，同时减少了支护结构的拆装步骤，提升了施工效率。

14、较佳地，步骤s2包括如下步骤：

15、s21、挖掘所述上台阶道，并在所述上台阶道中安装所述波纹钢顶板；

16、s22、挖掘所述中台阶道，并在所述中台阶道的相对两侧安装所述波纹钢侧板；

17、s23、挖掘所述下台阶道，并在所述下台阶道中安装所述波纹钢底板。

18、在本方案中，首段安装通道挖掘施工时也采用上中下三层依次挖掘，从而使得挖掘每部分安装通道并安装波纹钢顶板、波纹钢侧板或波纹钢底板时，其下方土层均能被支撑。由于l1＞l2＞l3，该段安装通道的末端呈阶梯状，上台阶道开挖完成后立即安装波纹钢顶板，从而挖掘中台阶道时波纹钢顶板上方土体不会塌方；中台阶道开挖完成后立即安装波纹钢侧板，并与波纹钢顶板采用法兰连接，从而挖掘下台阶道时波纹钢侧板侧方土体不会塌方；挖掘好下台阶道并安装好波纹钢底板后，与波纹钢侧板采用法兰连接，最后拼装成一环或多环类矩形波纹钢综合管廊，没有安装波纹钢底板的部分的波纹钢顶板和波纹钢侧板呈阶梯状插入上台阶道和下台阶道中，使得此段类矩形波纹钢综合管廊整体上支撑于安装通道的上下土层之间，使得安装通道不易塌方，同时便于后续的继续掘进。

19、较佳地，沿所述类矩形波纹钢综合管廊的纵向，所述波纹钢顶板、所述波纹钢侧板和所述波纹钢底板的长度均为l；

20、在步骤s3～s5中，上台阶道、中台阶道和下台阶道内每次掘进的长度均为n*l，其中，n为正整数。

21、在本方案中，每个波纹钢顶板、波纹钢侧板和波纹钢底板的长度均相同，从而使得每一环类矩形波纹钢综合管廊均沿类矩形波纹钢综合管廊纵向的相对两侧均平齐，便于每一环类矩形波纹钢综合管廊的安装和布置，s3～s5中，每段掘进的长度均为n*l，从而每段新挖掘出的上台阶道或中台阶道或下台阶道均能完整地布满并安装n个波纹钢顶板、波纹钢侧板或波纹钢底板，从而使得每次掘进的长度相同，且拼接的完整的类矩形波纹钢综合管廊的长度相同。

22、较佳地，步骤s3包括如下步骤：

23、s31、沿所述安装通道的掘进方向，在所述上台阶道的远离所述起始点的端面挖掘n*l的长度；

24、s32、在已开挖完成的路由中沿所述类矩形波纹钢综合管廊的纵向依次放置n个所述波纹钢顶板，并将每个所述波纹钢顶板与其靠近起始点一侧的另一所述波纹钢顶板连接。

25、和/或，步骤s4包括如下步骤：

26、s41、沿所述安装通道的掘进方向，在所述中台阶道的远离所述起始点的端面挖掘n*l的长度；

27、s42、在已开挖完成的路由中沿所述类矩形波纹钢综合管廊的纵向依次放置n组所述波纹钢侧板，并将每个所述波纹钢侧板与其靠近起始点的一侧的另一所述波纹钢侧板连接，将每个所述波纹钢侧板与其上方的另一所述波纹钢顶板连接。

28、和/或，步骤s5包括如下步骤：

29、s51、沿所述安装通道的掘进方向，在所述下台阶道的远离所述起始点的端面挖掘n*l的长度；

30、s52、在已开挖完成的路由中放置n个所述波纹钢底板，并将每个所述波纹钢底板与其靠近起始点的一侧的另一所述波纹钢底板连接，将每个所述波纹钢底板与其上方的所述波纹钢侧板连接。

31、在本方案中，s3～s5中，每段掘进的长度均为n*l，从而每段新挖掘出的上台阶道或中台阶道或下台阶道均能完整地布满并安装n个波纹钢顶板、波纹钢侧板或波纹钢底板，从而使得每次掘进的长度相同，且拼接的类矩形波纹钢综合管廊的长度相同。由此，重复上述步骤能够使得安装通道呈阶梯状掘进至终点，保证每次掘进时类矩形波纹钢综合管廊均能较好地支撑在土层之间，波纹钢顶板、波纹钢侧板和波纹钢底板均能在阶梯部较好地进行支撑。

32、较佳地，所述波纹钢顶板呈c字形且其开口朝下设置；

33、在步骤s3中，所述波纹钢顶板安装好后，在所述波纹钢顶板内设置第一支撑件支撑在所述波纹钢顶板的相对两侧之间。

34、在本方案中，波纹钢顶板呈c字形且其开口向下，波纹钢顶板的闭口端朝上以支撑上方的土层，其开口端向下以连接波纹钢侧板；在波纹钢顶板的相对两侧之间设置第一支撑件，以在水平方向上支撑波纹钢顶板的相对两侧，使得波纹钢顶板的相对两侧抗压能力提升，从而提升波纹钢顶板对土层的支撑强度。

35、较佳地，所述第一支撑件为一内撑钢管，所述第一支撑件设置在所述波纹钢顶板的内部且位于所述波纹钢顶板靠近开口的一侧，所述第一支撑件的两端与所述波纹钢顶板的相对两侧壁抵接。

36、在本方案中，第一支撑件为一内撑钢管，其结构简单，容易获取。波纹钢顶板的上侧封闭，其侧边的压力的能力较强，波纹钢顶板的下侧开口，其抗侧边的压力的能力较弱；第一支撑件设置在波纹钢顶板的内部且位于波纹钢顶板靠近开口的一侧并与波纹钢顶板的两侧壁抵接，从而第一支撑件能够较好地支撑波纹钢顶板抗侧边土层水平压力的一侧，使得波纹钢顶板的抗压能力更好，安装结构更合理，波纹钢顶板的结构强度更大。

37、较佳地，每组所述波纹钢侧板包括两个相对设置的波纹钢侧板，在步骤s4中，所述波纹钢侧板安装好后，在相对的两个所述波纹钢侧板之间设置第二支撑件支撑两块所述波纹钢侧板。

38、在本方案中，每组波纹钢侧板包括两个相对设置的波纹钢侧板，波纹钢顶板、两个波纹钢侧板和波纹钢底板连接形成一环类矩形波纹钢综合管廊。两个波纹钢侧板之间设置第二支撑件进行支撑，提升两个波纹钢侧板的水平抗压能力，从而提升波纹钢侧板对土层的支撑强度。

39、较佳地，所述第二支撑件为一内撑钢管，所述第二支撑件设置于相对的两个所述波纹钢侧板之间，且所述第二支撑件位于所述波纹钢侧板远离所述波纹钢顶板的部分，所述第二支撑件的相对两端分别与相对的两个所述波纹钢侧板相向的一侧抵接。

40、在本方案中，由于安装通道呈阶梯状掘进，使得中台阶道掘进时，其上方与上台阶道连通，其下方的下台阶道尚未挖掘；中台阶道中的波纹钢侧板安装时能够与上方的波纹钢顶板连接而不能与下方的波纹钢底板连接，从而两个波纹钢侧板的上部能够得到波纹钢顶板的水平支撑，下部却无法获得水平支撑。第二支撑件安装于两个波纹钢侧板之间并位于波纹钢侧板远离波纹钢顶板的部分，使得两个波纹钢侧板的底部的抗压能力增强，进一步提升波纹钢侧板的抗压能力。

41、较佳地，在步骤s1中，所述起始点和所述终止点处均挖掘有竖井，所述竖井设置于土层下，在步骤s2中，沿两个所述竖井相向的一侧井壁开始挖掘所述安装通道。

42、在本方案中，通过在起始点和终止点处挖掘竖井，便于操作者在地面下进行暗挖作业；沿两个竖井相向的一侧井壁开始挖掘，以便于挖通两个竖井，实现类矩形波纹钢综合管廊的定向施工。

43、本发明的积极进步效果在于：

44、本发明中，该类矩形波纹钢综合管廊通过多个波纹钢顶板、多组波纹钢侧板和多个波纹钢底板拼接而成。施工该类矩形波纹钢综合管廊时，先挖掘出一段安装通道并在该安装通道中布满并安装波纹钢顶板、波纹钢侧板和波纹钢底板，使得安装通道中形成一段拼装好的类矩形波纹钢综合管廊，从而该类矩形波纹钢综合管廊对安装通道进行支撑，从而无需设置支护结构即可沿类矩形波纹钢综合管廊的纵向继续掘进安装通道；继续掘进安装通道时，保持l1＞l2＞l3，使得安装通道远离起始点的一端始终呈阶梯状，其阶梯状的一端通过波纹钢顶板、波纹钢侧板和波纹钢底板支撑，从而无需额外设置支护结构，节省成本，提高了施工效率。