[发明专利]大断面地下空间非开挖施工的预应力束合结构及施工方法

说明书

本发明公开了大断面地下空间非开挖施工的预应力束合结构及施工方法，包括多个角管、多个方钢管和多根后张法预应力束；多个角管和多个方钢管围成管状结构；每一角管均设置于管状结构的横截面的转角位置；对应管状结构的横截面的每一条直边的多个方钢管，以及相应的两个角管均通过后张法预应力束锚固固定；方钢管与相邻的方钢管或者与角管之间填充混凝土密封。施工时，1、以标高最高的角管为起点，分批顶进，形成管状结构；2、设波纹管和中肋板；3、穿引钢绞线并进行混凝土填充；4、张拉所有的钢绞线；5、开挖管状结构内部的土体；在混凝土开裂或剥离处采用聚氨酯密封。本发明更适用大断面地下空间，能够更好的实施标准化，进而提高施工效率。

技术领域

本发明涉及地下空间施工技术领域，特别涉及大断面地下空间非开挖施工的预应力束合结构及施工方法。

通过双排钢绞线和标准管的中间肋板解决了管内填充混凝土，节约材料。还有快速安装。另外就是大跨度，可以灵活布置内部结构。

背景技术

随着城市进程的不断加快，地下空间逐步呈现出更深、更大的发展趋势，常规的明挖法逐渐显现出越来越多的安全与质量、造价与工期、节约与环保的问题。因此，暗挖技术已成为地下空间建设一种绕不开的思路。众所周知，软土地区土层具有地下水位高、强度低的特点。因此，软土地区现有的暗挖工法多为设备暗挖法，如盾构法、顶管法和管幕法。盾构法和顶管法等，由于断面尺寸限制多用于地下通道或越江隧道等工程，不能满足城市地下空间的大断面使用需求。管幕法，即在离散钢管的保护下挖掘土体实施地下空间，但该方法由于离散钢管间的连接仅靠止水锁扣，无法协同受力，仅靠单根钢管的纵向受力承载，因而存在较密集的临时型钢支撑，一方面无法实现全断面开挖，施工效率低，另一方面临时钢支撑割除同样造成较大的工程浪费，而且一般仅适用于埋深较浅的地下空间工程，多为地下一层。

对此，一些学者提出顶进方钢管后，横向穿预应力管道、浇筑方钢管内及之间混凝土、张拉预应力，从而使混凝土方钢管形成可以横向承载的整体结构，进而开挖内部土体，回筑内部结构。但最制约其应用的是，当跨度较大时，揭示的做法并不能满足相应受力要求，从而无法满足大断面地下空间的结构形式。另外，还存在以下问题：首先，张拉预应力筋的形式与布置，需根据简化模型计算后，结合正负弯矩分布，将一根预应力筋由负弯矩区弯折到正弯矩区，从而尽量确保预应力筋位于截面受拉区，属于混凝土结构设计原理中的受弯预应力构件。不可避免的，一是正负弯矩分布是由简化梁模型计算得到，模拟由离散混凝土型钢管张拉形成整体的实际情况的可靠度需进一步研究；二是正负弯矩由于结构跨度不同不完全相等，但一根预应力筋提供了相同的拉力，会影响各截面受力状态，从而使正负弯矩分布更难以确定；三是由于预应力筋弯折，造成了部分预应力靠近截面中部，而除了弯矩“零点”截面外，其余截面均存在受拉区，从而可能引起管节间的张开渗漏较为严重。其次，按照受弯预应力构件设计导致位于角部的方钢管需设置隔板并填充一部分混凝土，从而保证一部分角部负弯矩区受力性能，但隔板的设置减少了方钢管的内部人工施工空间，因此角部方钢管需扩大并采用异形截面，而且每个钢管均需填充混凝土造成大量浪费。又次，采用的“C-T”插槽或“双L”插槽导致了各方钢管翼缘无法闭合形成连续受力，从而大幅度减小截面计算高度，造成不必要的浪费。最后，弯折的预应力筋需在各方钢管外壁不同位置留设开孔，从而造成各钢管均需在工程内进一步开孔加工，标准化低、工序繁琐。

因此，如何适用大断面地下空间，能够更好的实施标准化，进而提高施工效率成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供大断面地下空间非开挖施工的预应力束合结构及施工方法，实现的目的是适用于更大断面的地下空间，且能够更好实施标准化、提高施工效率。

为实现上述目的，本发明公开了大断面地下空间非开挖施工的预应力束合结构，包括多个角管、多个方钢管和多根后张法预应力束。

其中，多个所述角管和多个所述方钢管围成横截面成凸多边形的管状结构；