隧道结构
阅读：427发布：2020-05-08
专利汇可以提供隧道结构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种隧道结构。隧道结构包括顶管隧道、矿山隧道及接头隧道。隧道结构包括直线段及与所述直线段相连接的非直线段。接收井建造在位于非直线段远离直线段的一端，始发井建造在位于直线段远离非直线段的一端。 隧道掘进机 设置于始发井内，向接收井的方向挖掘形成的直线段构成顶管隧道。采用矿山法由接收井出发向始发井方向挖掘形成的非直线段构成矿山隧道。接头隧道有效连接顶管隧道与矿山隧道。上述隧道结构有效避免了单一的直线隧道结构，通过非直线段的矿山隧道和直线段的顶管隧道，能够适应不同地理环境条件下对隧道结构的直线或非直线的设计要求，有效提高隧道结构的适应性。，下面是隧道结构专利的具体信息内容。
1.一种隧道结构，其特征在于，包括：
顶管隧道，由隧道掘进机从始发井向接收井的方向挖掘形成的直线段构成；
矿山隧道，采用矿山法由接收井出发向始发井方向挖掘形成的非直线段构成；及接头隧道，所述接头隧道的一端对接所述顶管隧道，所述接头隧道相对的另一端对接所述矿山隧道，以使所述顶管隧道与所述矿山隧道相连通。
2.根据权利要求1所述的隧道结构，其特征在于，所述接头隧道包括连接衬及支撑衬，所述连接衬及所述支撑衬由外向内层叠设置，所述支撑衬由所述顶管隧道过渡连接至所述矿山隧道。
3.根据权利要求2所述的隧道结构，其特征在于，所述接头隧道还包括防水层，所述防水层设置于所述连接衬与所述支撑衬之间。
4.根据权利要求2所述的隧道结构，其特征在于，还包括连接隧道，所述连接隧道由所述隧道掘进机的外壳保留在所述顶管隧道内形成，所述顶管隧道通过所述连接隧道与所述接头隧道相连通。
5.根据权利要求4所述的隧道结构，其特征在于，所述支撑衬朝向所述外壳的一侧形成于所述外壳的内侧，所述顶管隧道通过所述支撑衬过渡至所述矿山隧道。
6.根据权利要求5所述的隧道结构，其特征在于，所述外壳的内壁上设置有多个加强筋。
7.根据权利要求6所述的隧道结构，其特征在于，所述外壳的内壁上设置有多个间隔设置的横筋及多个间隔设置的竖筋，所述横筋及所述竖筋相互交叉设置。
8.根据权利要求5所述的隧道结构，其特征在于，所述支撑衬包括钢筋混凝土层。
9.根据权利要求4所述的隧道结构，其特征在于，所述外壳的外侧灌注有加固泥浆。
10.根据权利要求2所述的隧道结构，其特征在于，所述矿山隧道的内壁设置有初衬及二衬，所述初衬设置于所述二衬与所述矿山隧道的内壁之间，所述顶管隧道内穿设有顶管，所述连接衬的一端对接于所述顶管的外壁，另一端对接于所述初衬，所述支撑衬的一端对接于所述顶管的内壁，另一端对接于所述二衬。
隧道结构
技术领域
[0001] 本实用新型涉及隧道工程技术领域，特别是涉及一种隧道结构。
背景技术
[0002] 目前，公路、铁路、地铁等行业都会需要隧道，传统的隧道掘进技术为顶管法隧道施工工艺，在隧道尾部采用千斤顶提供前进顶力，隧道端部被动掘进。然而，在城市中修建隧道，由于地质条件复杂、周边环境复杂、地下管线复杂等情况，而传统的单一的直线隧道结构无法有效适应城市中复杂地理环境。实用新型内容
[0003] 基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够有效适应城市中复杂地理环境的隧道结构。
[0004] 一种隧道结构，包括：
[0005] 顶管隧道，由隧道掘进机从始发井向接收井的方向挖掘形成的直线段构成；
[0006] 矿山隧道，采用矿山法由接收井出发向始发井方向挖掘形成的非直线段构成；及[0007] 接头隧道，所述接头隧道的一端对接所述顶管隧道，所述接头隧道相对的另一端对接所述矿山隧道，以使所述顶管隧道与所述矿山隧道相连通。
[0008] 上述隧道结构，将隧道掘进机设置于始发井内，向接收井的方向挖掘形成的直线段构成顶管隧道。采用矿山法由接收井出发向始发井方向挖掘形成的非直线段构成矿山隧道。进一步通过接头隧道有效连接顶管隧道与矿山隧道，实现顶管隧道与矿山隧道的有效过渡，进而形成完整的隧道结构。由于受地理环境条件影响，导致隧道结构一般会包括直线段及与所述直线段相连接的非直线段。上述隧道结构有效避免了单一的直线隧道结构，通过非直线段的矿山隧道和直线段的顶管隧道，能够适应不同地理环境条件下对隧道结构的直线或非直线的设计要求，有效提高隧道结构的适应性。
[0009] 下面对技术方案进行进一步说明：
[0011] 在其中一个实施例中，所述接头隧道还包括防水层，所述防水层设置于所述连接衬与所述支撑衬之间。
[0012] 在其中一个实施例中，还包括连接隧道，所述连接隧道由所述隧道掘进机的外壳保留在所述顶管隧道内形成，所述顶管隧道通过所述连接隧道与所述接头隧道相连通。
[0013] 在其中一个实施例中，所述支撑衬朝向所述外壳的一侧形成于所述外壳的内侧，所述顶管隧道通过所述支撑衬过渡至所述矿山隧道。
[0014] 在其中一个实施例中，所述外壳的内壁上设置有多个加强筋。
[0015] 在其中一个实施例中，所述外壳的内壁上设置有多个间隔设置的横筋及多个间隔设置的竖筋，所述横筋及所述竖筋相互交叉设置。
[0017] 在其中一个实施例中，所述外壳的外侧灌注有加固泥浆。
[0018] 在其中一个实施例中，所述矿山隧道的内壁设置有初衬及二衬，所述初衬设置于所述二衬与所述矿山隧道的内壁之间，所述顶管隧道内穿设有顶管，所述连接衬的一端对接于所述顶管的外壁，另一端对接于所述初衬，所述支撑衬的一端对接于所述顶管的内壁，另一端对接于所述二衬。附图说明
[0019] 图1为一实施例中的隧道结构处于挖掘状态下的结构示意图；
[0020] 图2为图1所示的隧道结构的结构示意图；
[0021] 图3为图1中的隧道掘进机的主视图；
[0022] 图4为图3中外壳的侧视图。
具体实施方式
[0023] 为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
[0024] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0025] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0026] 请参阅图1及图2，一实施例中的隧道结构20，至少能够有效适应城市中复杂地理环境，适应性高。具体地，隧道结构20包括矿山隧道200、顶管隧道300及接头隧道400。
[0027] 在本实施例中，隧道轨迹10包括直线段110及与所述直线段110相连接的非直线段120。将接收井130建造在位于隧道轨迹10的非直线段120背向于直线段110的一端，始发井建造在位于隧道轨迹10背向于接收井130的一端。而隧道结构20通过沿着隧道轨迹10挖掘形成。
[0028] 顶管隧道300由隧道掘进机500从始发井出发向接收井非方向挖掘形成的直线段构成。矿山隧道200采用矿山法由接收井130出发向始发井的方向挖掘形成的非直线段构成。接头隧道400的一端对接顶管隧道300，接头隧道400相对的另一端对接矿山隧道200，以使顶管隧道300与矿山隧道200相连通。
[0029] 上述隧道结构20，将隧道掘进机500设置于始发井内，向接收井130的方向挖掘形成的直线段构成顶管隧道300。采用矿山法由接收井130出发向始发井方向挖掘形成的非直线段构成矿山隧道200。进一步通过接头隧道400有效连接顶管隧道300与矿山隧道200，实现顶管隧道300与矿山隧道200的有效过渡，进而形成完整的隧道结构20。上述隧道结构20有效避免了单一的直线隧道结构20，通过非直线段的矿山隧道200和直线段的顶管隧道300，能够适应不同地理环境条件下对隧道结构20的直线或非直线的设计要求，有效提高隧道结构20的适应性。
[0030] 一实施例中，接头隧道400包括连接衬410及支撑衬420，连接衬410与支撑衬420由外向内层叠设置，支撑衬420由顶管隧道300过渡连接至矿山隧道200。连接衬410起到有效的连接作用，通过在连接衬410的内壁设置支撑衬420能够起到进一步的加强作用和过渡作用，有效提高接头隧道400的稳定性，同时实现顶管隧道300与矿山隧道200的稳定过渡。
[0031] 进一步地，接头隧道400还包括防水层430，防水层430设置于连接衬410与支撑衬420之间。通过设置防水层430能够使得接头隧道400起到有效的止水防水效果，避免水渗入接头隧道400内。
[0032] 一实施例中，矿山隧道200的内壁设置有初衬210及二衬220，初衬210设置于二衬220与矿山隧道200的内壁之间，顶管隧道300内穿设有顶管310，连接衬410的一端对接于顶管310的外壁，另一端对接于初衬210，支撑衬420的一端对接于顶管310的内壁，另一端对接于二衬220。通过将连接衬410的一端对接于顶管310的外壁，另一端对接于初衬210，使得连接衬410起到有效地连接作用。通过将支撑衬420的一端对接于顶管310的内壁，另一端对接于二衬220，进而能够使得隧道结构20的内壁有效光滑过渡，有效提高隧道结构20的稳定性。
[0033] 请一并参阅图3及图4，一实施例中，隧道结构20还包括连接隧道440，连接隧道440由隧道掘进机500的外壳510保留在顶管隧道300内形成。顶管隧道300通过连接隧道440与接头隧道400相连通。通过外壳510形成的连接隧道440能够有效连通顶管隧道300与接头隧道400，进而连通与矿山隧道200。
[0034] 在本实施例中，隧道掘进机500包括外壳510、驱动组件520及刀盘530，驱动组件520与刀盘530均设置于外壳510上。驱动组件520能够驱动刀盘530相对于外壳510转动，进而能够使得刀盘530挖掘土体结构形成顶管隧道300。其中，刀盘530位于隧道掘进机500的前端，进而方便刀盘530挖掘土体结构形成顶管隧道300。
[0035] 具体地，驱动组件520及刀盘530均可拆卸地设置于外壳510上，进而方便将驱动组件520及刀盘530由外壳510上拆卸下来。
[0036] 当隧道掘进机500完成顶管隧道300的挖掘，隧道掘进机500停止在隧道轨迹10的顶管隧道300与矿山隧道200的连接处。将驱动组件520及刀盘530由外壳510上拆卸下来，并由接收井130或始发井运出。外壳510保持在顶管隧道300内形成连接隧道440。
[0037] 进一步地，支撑衬420朝向外壳510的一侧进一步形成于外壳510的内侧，进而使得支撑衬420能够有效由顶管隧道300过渡至矿山隧道200。通过支撑衬420能够进一步加强连接隧道440的结构，同时使得顶管隧道300通过连接隧道440及接头隧道400有效过渡到矿山隧道200。其中，连接衬410的一端对接于外壳510，另一端对接于矿山隧道200。
[0038] 更进一步地，外壳510的内壁上设置有多个加强筋。通过设置多个加强筋能够有效坚强外壳510的结构，进而能够有效提高外壳510对外壳510外侧的土体结构的支撑。同时，通过加强筋能够有效提高支撑衬420在外壳510内壁上设置的稳定性。
[0039] 在本实施例中，外壳510的内壁上设置有多个间隔设置的横筋511及多个间隔设置的竖筋512，横筋511及竖筋512相互交叉设置，形成加强网格结构。通过设置横筋511及竖筋512，不仅能够进一步加强连接隧道440的结构，同时使得支撑衬420能够更加稳定地设置在外壳510的内壁上。
[0040] 当然，其他实施例中，加强筋还可以仅包括横筋511，或者仅包括竖筋512，只要能够起到加强外壳510结构的作用即可。
[0041] 在本实施例中，支撑衬420包括钢筋混凝土层，进而能够有效加强连接隧道440及接头隧道400的结构。在其他实施例中，支撑衬420还可以包括其他加固层，如水泥层等，只要能够有效形成支撑衬420即可。
[0042] 一实施例中的隧道施工方法，能够有效加工上述任一实施例中的隧道结构20。具体地，隧道施工方法包括以下步骤：
[0043] 首先，确定隧道轨迹10，建造始发井；根据隧道轨迹10，建造接收井130。其中，隧道轨迹10包括直线段110及与直线段110相连接的非直线段120，接收井130位于隧道轨迹10的非直线段120远离直线段110的一端，始发井位于隧道轨迹10远离接收井130的一端。
[0044] 由于在城市当中建造隧道结构20，城市的地质条件复杂、地下管线复杂，需要形成的隧道结构20的周边环境复杂，进而导致隧道结构20具有转弯、斜坡等非直线的隧道段。因此，在确定隧道轨迹10的过程中，可以使得隧道轨迹10包括直线段110及与直线段110相连接的非直线段120。通过将非直线段120设置于直线段110的一端，将非直线段120集中在一起，能够有效提高隧道结构20的挖掘速度。
[0045] 在本实施例中，非直线段120部分为小半径曲线。当然，在其他实施例中，非直线段120部分还可以为曲线、斜坡等。
[0046] 具体地，尽量延长直线段110的距离，缩短非直线段120的距离。通过将隧道轨迹10的直线段110延长，能够有利于进一步提高隧道结构20的挖掘速度。
[0047] 然后，将隧道掘进机500设置于始发井内，并沿隧道轨迹10挖掘直线段110形成顶管隧道300。
[0048] 具体地，隧道掘进机500设置于始发井内，并沿隧道轨迹10进行掘进。将顶管机设置于始发井内，通过顶管机将一节一节的顶管310顶入顶管隧道300内。通过顶管310支撑顶管隧道300。进一步地，顶管310预制成型。通过采用顶管法挖掘隧道轨迹10的直线段110，使得轨道轨迹的直线段110的施工速度快且造价低。
[0049] 进一步地，在利用隧道掘进机500掘进的过程中，在隧道掘进机500的外侧灌注触变泥桨。通过灌注触变泥桨，能够有效降低隧道掘进机500在隧道结构20内掘进的摩擦阻力。同时能够维护已经形成的隧道结构20的内壁，防止坍塌。
[0050] 其次，使隧道掘进机500停止在隧道轨迹10的直线段110与非直线段120的连接处，在隧道掘进机500的外侧灌注加固泥浆。通过在隧道掘进机500的外侧灌注加固泥浆能够有效稳固隧道掘进机500周围隧道的土体结构，同时能够起到有效地防水作用。由于隧道掘进机500在该处停止，因此，不需要使用触变泥浆进行润滑。当然，在其他实施例中，该步骤还可以省略。
[0051] 进一步地，在隧道掘进机500的外侧灌注加固泥浆之前，在隧道掘进机500的前端灌注加固泥浆。通过在隧道掘进机500的前端灌注加固泥浆，能够有效避免隧道掘进机500的前端出现塌陷，影响后续的隧道挖掘。
[0052] 在本实施例中，所述加固泥浆为水泥浆。水泥浆灌注在隧道掘进机500的外侧及前端，通过水泥浆凝固，能够有效固定隧道掘进机500周围隧道的土体结构。在其他实施例中，所述加固泥浆还可以为混凝土泥浆等，只要能够有效加固隧道掘进机500周围隧道的土体结构即可。
[0053] 传统的利用顶管法的施工方法，在进行隧道挖掘的过程中，面对隧道轨迹10的非直线段120时，会在非直线段120处设置工作转向井。通过工作转向井实现隧道掘进机500的转向。然而由于工作转向井开设在非直线段120处，同时需要使得工作转向井完全覆盖非直线段120，因此只适用于小半径的曲线段，适用范围小。同时，由于场地限制，或避免提高加工成本，导致无法有效开设工作转向井。
[0054] 在本实施例中，进一步采用矿山法由接收井130出发沿隧道轨迹10挖掘非直线段120，形成矿山隧道200。采用矿山法可实现急转弯及较大坡度等隧道轨迹10路径的挖掘，线路处理灵活，进而能够有效实现轨道轨迹的非直线段120的挖掘。
[0055] 而倘若全部的隧道轨迹10够采用矿山法进行挖掘，会造成施工区的变形，进而对城市建筑物造成影响。例如，当形成的隧道结构20用于电力对隧道，由于电力隧道的深浅不一、建设环境的复杂、地层变化的差异大等因素，不允许长距离的采用矿山法进行挖掘。在本实施例中，隧道轨迹10的非直线段120的较短，通过采用矿山法挖掘非直线段120，能够避免长距离挖掘，同时避免矿山法挖掘对城市建筑物造成影响。
[0056] 进一步地，拆卸驱动组件520及刀盘530，将驱动组件520及刀盘530由接收井130或所述始发井运出。由于隧道掘进机500无法在矿山隧道200部分有效移动，通过拆卸驱动组件520及刀盘530，使得外壳510保留在顶管隧道300内，并靠近顶管隧道300与矿山隧道200的连接处，使得外壳510能够有效支撑该部分的顶管隧道300，避免塌陷。
[0057] 在本实施例中，将驱动组件520及刀盘530由接收井130运出。当然，在其他实施例中，该步骤还可以省略。
[0058] 具体地，外壳510内壁围成连接隧道440，连接隧道440与顶管隧道300相连通，连接隧道440远离顶管隧道300的一端通过接头隧道400与矿山隧道200相连通。通过外壳510有效连通顶管隧道300与矿山隧道200，避免该处塌陷。
[0059] 上述隧道施工方法，将接收井130建造在位于隧道轨迹10的非直线段120远离直线段110的一端，始发井建造在位于隧道轨迹10远离接收井130的一端。在隧道轨迹10设计的过程中，可以将非直线段120尽量缩短，且靠近接收井130。将隧道掘进机500设置于始发井内，并沿隧道轨迹10挖掘所述直线段110形成顶管隧道300。由于隧道掘进机500挖掘施工速度快，且成本低，因此能够有效降低成本提高隧道结构20的挖掘速度。由于受到地理条件的影响，隧道轨迹10中出现非直线段120，通过隧道掘进机500无法有效挖掘非直线段120，因此，采用矿山法由接收井130出发沿隧道轨迹10挖掘非直线段120，形成矿山隧道200。由于接收井130位于非直线段120远离直线段110一端，采用矿山法只需挖掘非直线段120即可，有效避免了矿山法长距离掘进的施工风险。通过上述方法，有效避免了由于地理环境导致隧道轨迹10出现非直线段120的情况下，能够有效形成隧道结构20，同时避免了矿山法长距离掘进的施工风险，应用该方法能够有效提高隧道挖掘的适应性。
[0060] 在本实施例中，利用上述任一实施例中的隧道施工方法形成的隧道结构20应用于电力隧道中。而在城市中修建电力隧道，通常会遇到地质条件复杂、周边环境复杂、地下管线复杂等问题，导致电力隧道通常比其他专业隧道具有断面小、转弯急、场地小等特点。通过上述隧道施工方法能够有效加工非直线部分的隧道，且避免影响加工效率，有效形成的应用于电力隧道的隧道结构20。
[0061] 当然，在其他实施例中，隧道结构20还可以应用于公路、铁路、地铁等需要隧道的行业。
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