一种适于浅埋地铁隧道加固管幕支护结构的制作方法

本发明涉及隧道支护领域，具体是一种适于浅埋地铁隧道加固管幕支护结构。

背景技术：

1、浅埋地铁隧道是指埋深较浅的地铁隧道，其埋深通常在10米以内。这种隧道在施工过程中需要特别关注其力学特点，因为隧道开挖后将承受其上面的全部上覆土所产生的土压力。

2、而管幕支护结构在浅埋地铁隧道加固中是一种常见且有效的施工方法。其核心原理是在地层中形成水平向的施工帷幕，通过顶管机进行单管顶进，并利用管与管之间的锁口连接形成封闭或半封闭形式的管幕支护结构。

3、管幕支护结构具有多个显著特点。首先，它可以在隧道内形成超前预支护，其次，由于管内灌注混凝土形成钢管混凝土梁，管幕结构的刚度较大，能够显著减少地表沉降和对周边环境的影响。此外，管幕支护结构还适用于多种地质条件，特别是在地质环境差或对变形控制要求高的工程中表现出色。

4、目前，在管幕支护结构的施工过程中，首先会进行钢管的分节顶进，同时在顶进过程中清除管间土。钢管顶进结束后，会在管内安装横向连接螺栓，并边开挖边焊接下翼缘板。最后，在钢管内部及翼缘板和相邻钢管间灌注混凝土，形成稳定的管幕支护结构。

5、然而，现有技术可能未能充分考虑各种外部荷载对管幕支护结构的影响。例如，对称集中荷载和单点集中荷载下的极限承载力可能未得到充分的提升，这可能导致管幕支护结构在面对复杂的外力作用时，容易发生破坏或失稳。

6、其次，在管幕支护结构的设计中，可能过于注重其强度而忽视了其灵活性。这可能导致管幕支护结构在面对功能需求变化或不同用户需求时，难以进行调整和改变，从而限制了其适应性。

7、因此，有必要提供一种适于浅埋地铁隧道加固管幕支护结构以解决上述问题。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适于浅埋地铁隧道加固管幕支护结构，包括多个连续布设的方管，所述方管包括依次连接的第一面板、第二面板、第三面板、第四面板，其中，所述第一面板和第三面板上均贴附有多个应变片，用于监测形变量和形变频率；

2、相邻两个所述方管之间嵌入有多个连通管；

3、当形变量超过第一形变量阈值时，采用顶撑机构支撑于对应的第一面板和第三面板之间；

4、当形变量超过第二形变量阈值时，采用顶撑机构支撑于对应的第一面板和第三面板之间，且顶撑机构与对应的第二面板或第四面板相连；

5、当形变量超过第三形变量阈值时，采用顶撑机构支撑于对应的第一面板和第三面板之间，且在相邻的方管中布设顶撑机构，相邻的两个顶撑机构之间采用连通管相连，各个所述顶撑机构与对应的第二面板或第四面板相连；

6、其中，第二形变量阈值大于第一形变量阈值，第三形变量阈值大于第二形变量阈值。

7、进一步，作为优选，各个所述方管中均布设有多个钢筋笼，所述连通管的端部分布有多个通孔，以便安装所述钢筋笼。

8、进一步，作为优选，钢筋笼的侧部安装有多个钢筋，多个钢筋汇集至所述通孔中并通过焊接的方式与所述通孔相连，且多个钢筋构成凸台状。

9、进一步，作为优选，所述第一面板和第四面板上均固定有两个卡槽，所述卡槽为t型结构，所述第二面板和第三面板上均固定有两个卡头，所述卡头的端部固定有t型头。

10、进一步，作为优选，相邻两个方管之间能够构成第二填充空间，所述连通管的中部具有注浆孔。

11、进一步，作为优选，所述顶撑机构包括两个呈对称设置的顶撑柱，所述顶撑柱可伸缩，两个所述顶撑柱的下方共同连接有底支撑板，两个所述顶撑柱的上方共同连接有顶支撑板。

12、进一步，作为优选，两个所述顶撑柱之间设置有外筒，所述外筒中转动设置有卡筒。

13、进一步，作为优选，两个所述顶撑柱之间共同连接有侧支撑板。

14、进一步，作为优选，所述顶撑柱包括外筒体以及密封滑动穿过所述外筒体的内杆；利用所述顶撑机构顶撑第一面板和第三面板过程中，当形变频率大于第一形变频率阈值时，向所述外筒体中通入气体，当形变频率小于或等于第一形变频率阈值时，向所述外筒体中通入液体。

15、与现有技术相比，本发明提供了一种适于浅埋地铁隧道加固管幕支护结构，具备以下有益效果：

16、本发明中，方管的连续布设以及它们之间的紧密连接，形成了一个稳定的支护体系，能够有效抵抗外部荷载的作用。同时，连通管的设置和注浆加固措施进一步增强了支护结构的整体性和稳定性，提高了其极限承载力。

17、本发明中，根据不同的施工环境和需求，可灵活调整顶撑机构的支撑力和加固效果。这种灵活性使得本方案能够适应各种复杂的地质条件和施工要求，提高了施工效率和成功率。

18、本发明中，通过实时监测方管的形变量和形变频率，以及及时采取相应的加固措施，能够确保施工过程中的安全稳定，也确保了管幕支护结构的性能和质量符合设计要求。

技术特征：

1.一种适于浅埋地铁隧道加固管幕支护结构，其特征在于，包括多个连续布设的方管（4），所述方管（4）包括依次连接的第一面板（41）、第二面板（42）、第三面板（43）、第四面板（44），其中，所述第一面板（41）和第三面板（43）上均贴附有多个应变片，用于监测形变量和形变频率；

2.根据权利要求1所述的一种适于浅埋地铁隧道加固管幕支护结构，其特征在于，各个所述方管（4）中均布设有多个钢筋笼（6），所述连通管（5）的端部分布有多个通孔（51），以便安装所述钢筋笼（6）。

3.根据权利要求2所述的一种适于浅埋地铁隧道加固管幕支护结构，其特征在于，所述钢筋笼（6）的侧部安装有多个钢筋（61），多个钢筋（61）汇集至所述通孔（51）中并通过焊接的方式与所述通孔（51）相连，且多个钢筋构成凸台状。

4.根据权利要求1所述的一种适于浅埋地铁隧道加固管幕支护结构，其特征在于，所述第一面板（41）和第四面板（44）上均固定有两个卡槽（45），所述卡槽（45）为t型结构，所述第二面板（42）和第三面板（43）上均固定有两个卡头（46），所述卡头（46）的端部固定有t型头。

5.根据权利要求4所述的一种适于浅埋地铁隧道加固管幕支护结构，其特征在于，相邻两个所述方管（4）之间能够构成第二填充空间（3），所述连通管（5）上对应于第二填充空间（3）的部分具有注浆孔。

6.根据权利要求1所述的一种适于浅埋地铁隧道加固管幕支护结构，其特征在于，所述顶撑机构（7）包括两个呈对称设置的顶撑柱（71），两个所述顶撑柱（71）的下方共同连接有底支撑板（74），两个所述顶撑柱（71）的上方共同连接有顶支撑板（73）。

7.根据权利要求6所述的一种适于浅埋地铁隧道加固管幕支护结构，其特征在于，两个所述顶撑柱（71）之间设置有外筒，所述外筒中转动设置有卡筒（75）。

8.根据权利要求7所述的一种适于浅埋地铁隧道加固管幕支护结构，其特征在于，两个所述顶撑柱（71）之间共同连接有侧支撑板（72）。

9.根据权利要求6所述的一种适于浅埋地铁隧道加固管幕支护结构，其特征在于，所述顶撑柱（71）包括外筒体（711）以及密封滑动穿过所述外筒体（711）的内杆（712）；利用所述顶撑机构（7）顶撑第一面板（41）和第三面板（43）过程中，当形变频率大于第一形变频率阈值时，向所述外筒体（711）中通入气体，当形变频率小于或等于第一形变频率阈值时，向所述外筒体（711）中通入液体。

技术总结本发明公开了一种适于浅埋地铁隧道加固管幕支护结构，涉及隧道支护技术领域，包括多个连续布设的方管，方管包括依次连接的第一面板、第二面板、第三面板、第四面板，第一面板和第三面板上均贴附有多个应变片，用于监测形变量和形变频率；当形变量超过第一形变量阈值时，采用顶撑机构支撑于对应的第一面板和第三面板之间；当形变量超过第二形变量阈值时，采用顶撑机构支撑于对应的第一面板和第三面板之间，且顶撑机构的一侧与对应的第二面板或第四面板相连；当形变量超过第三形变量阈值时，采用进一步的顶撑方案；通过实时监测方管的形变量和形变频率，及时采取相应的加固措施，能够确保施工过程中的安全稳定，也确保了管幕支护结构的性能要求。技术研发人员：时林坡,李法浩,刘辉,孟杰,白洋,鲍英基受保护的技术使用者：徐州市建设工程质量安全监督站技术研发日：技术公布日：2024/6/18