CN104018856B - 衬砌构件及其偏心注浆结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种衬砌构件及其偏心注浆结构，其中，该衬砌构件包括：弧形构件本体，内设有中空浇筑腔且在弧底部具有两个自由端；设于中空浇筑腔内、用于将中空浇筑腔封隔为两个浇筑段的封隔件，该封隔件的位置要低于弧形构件本体的弧顶部；分别设于两个所述自由端处的两个注浆口，两个注浆口与各自对应的浇筑段内的中空浇筑腔相通；以及分别临设于封隔件相对两侧的两个出浆口，两个出浆口与各自对应的浇筑段内的中空浇筑腔相通。本发明衬砌构件及其偏心注浆结构，可实现注浆密实及提升力学性能，提高了复合构件的整体性能，同时该发明还具备良好的可操作性，为衬砌构件在隧道内的应用起到了决定性的意义。

Description

衬砌构件及其偏心注浆结构

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，特别是涉及衬砌构件及其偏心注浆结构。

背景技术

盾构法管片拼装隧道施工工艺已经被大量应用于国内、外的地铁、公路、排水等隧道工程中。然而，因为该工艺采用圆形、分段螺栓拼装结构方案，其受力结构呈现为多铰不连续圆拱结构，严重依赖侧向拱推力的存在，当出现局部超载、周边水土流失或侧边意外卸载等，都会导致该结构产生较大变形，严重者会使结构进入非线性大位移受力状态，其结构的安全性、可靠性和耐久性将受到严重丢失，如没有立刻采取有效补救措施，最终将导致结构失效，造成隧道坍塌事故隐患。为摆脱这种风险，提高管片结构自身的整体抗力是一个重要、有效的途径。而对正常运营隧道结构加固正面临诸多条件限制：允许加固时间短、空间狭窄、机械设备使用困难。

应前述隧道补强的需要，产生了一种复合材料叠合衬砌结构在隧道内进行加固。复合材料叠合衬砌结构是一种复合构件与钢筋混凝土构件通过特殊工艺组合形成的新型土木工程结构形式。经过实验已经证明其具有优异的力学性能和良好的工艺适应性。该结构能在空间狭窄、允许加固时间短等苛刻条件下，实现隧道的快速加固，并大幅提高隧道整体刚度和承载力，占用空间小、不影响隧道正常使用。

一般，由于所采用的复合构件是空腔结构，故需要通过将复合构件竖立拼装后注浆成型，以形成具有高强抗压抗拉等力学性能的构件。因此，竖直拼装后的注浆效果，直接决定了复合构件的强度与整体性能。而在现有技术中，已有的竖立注浆结构，是在拼装后的复合构件(由两个复合构件拼装)的两端底部注浆，若顶部(即最高点)如贯通，则左右两边注浆速度极难控制易形成灌注的空腔，若顶部如隔断，则排浆口难以设置，难以形成有效排浆或对构件局部形成较大的削弱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种衬砌构件及其偏心注浆结构，以解决现有技术中因不密实性而导致的大断面空腔或构件顶部力学性能的削弱等问题。

为解决上述技术问题及其他技术问题，本发明提供一种衬砌构件，包括:弧形构件本体，内设有中空浇筑腔且在弧底部具有两个自由端；设于所述中空浇筑腔内、用于将所述中空浇筑腔封隔为两个浇筑段的封隔件，每一个所述浇筑段对应于一个所述自由端，所述封隔件的位置要低于所述弧形构件本体的弧顶部；分别设于两个所述自由端处的两个注浆口，两个所述注浆口与各自对应的所述浇筑段内的中空浇筑腔相通；以及分别临设于所述封隔件相对两侧的两个出浆口，两个所述出浆口与各自对应的所述浇筑段内的中空浇筑腔相通。

本发明衬砌构件，利用在偏于弧顶部一侧的封隔件，将整个浇筑腔为两个浇筑段，并为每一个浇筑段配置了相应的注浆口和出浆口，从而构成偏心注浆结构，克服了现有技术中衬砌构件竖立注浆时两大障碍，可实现注浆密实及提升力学性能，提高了复合构件的整体性能，同时该发明还具备良好的可操作性，为衬砌构件在隧道内的应用起到了决定性的意义。

本发明衬砌构件的进一步改进在于，所述封隔件位于所述弧形构件本体的弧顶部偏一侧，侧偏角度为30°至40°。

本发明衬砌构件的进一步改进在于，所述偏侧角度为36°。

本发明衬砌构件的进一步改进在于，在所述弧形构件本体的弧顶部上或弧顶部的侧面设有排气孔。

本发明衬砌构件的进一步改进在于，所述弧形构件本体为复合材料构件或金属构件。

本发明衬砌构件的进一步改进在于，在所述中空浇筑腔内充填水泥砂浆。

本发明提供一种衬砌构件的偏心注浆结构，所述衬砌构件包括弧形构件本体，所述弧形构件本体内设有中空浇筑腔且在弧底部具有两个自由端，所述偏心注浆结构包括:封隔件，设于所述中空浇筑腔内，用于将所述中空浇筑腔封隔为两个浇筑段；每一个所述浇筑段对应一个所述自由端，所述封隔件的位置要低于所述弧形构件本体的弧顶部；分别设于两个所述自由端处的两个注浆口，所述两个注浆口与各自对应的所述浇筑段内的中空浇筑腔相通；以及分别临设于所述封隔件相对两侧的两个出浆口，两个所述出浆口与各自对应的所述浇筑段内的中空浇筑腔相通。

本发明衬砌构件的偏心注浆结构为偏心式设计，利用封隔件将整个浇筑腔为两个浇筑段，并为每一个浇筑段配置了相应的注浆口和出浆口，两个浇筑段分别注浆施工，如此，可实现注浆密实及提升力学性能，提高了复合构件的整体性能，同时该发明还具备良好的可操作性，为衬砌构件在隧道内的应用起到了决定性的意义。

本发明衬砌构件的偏心注浆结构的进一步改进在于，所述封隔件位于所述弧形构件本体的弧顶部偏一侧，侧偏角度为30°至40°。

本发明衬砌构件的偏心注浆结构的进一步改进在于，所述偏侧角度为36°。

本发明衬砌构件的偏心注浆结构的进一步改进在于，在所述弧形构件本体的弧顶部上或弧顶部的侧面设有排气孔。

附图说明

图1为本发明带有偏心注浆结构的衬砌构件在一个实施方式中呈竖立状态下的结构示意图；

图2为图1中的衬砌构件应用于隧道施工工艺中从分界点处观察的结构示意图；以及

图3为图2中D-D方向的断面示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，显示为本发明带有偏心注浆结构的衬砌构件在一个实施方式中呈竖立状态下的结构示意图。需说明的是，本发明衬砌构件主要是应用于地铁、公路、排水等隧道工程中的盾构法管片拼装隧道施工工艺，用于对隧道进行补强。

如图1所示，衬砌构件1包括：弧形构件本体以及偏心注浆结构。

弧形构件本体11内设有中空浇筑腔111且在弧底部具有两个自由端113、115。在本实施例中，弧形构件本体11为复合材料构件或金属构件，其中空浇筑腔的断面为矩形、圆形或梯形，优选地，断面为方形(例如为40mm*40mm)。

偏心注浆结构进一步包括：设于中空浇筑腔111内、用于将中空浇筑腔111封隔为两个浇筑段的封隔件121，分别设于两个所述自由端处的注浆口123、125，分别临设于封隔件121相对两侧的出浆口127、129。

封隔件121的作用在于封隔中空浇筑腔111以分割出两个浇筑段。在实际应用中，封隔件121的设置位置要低于所述弧形构件本体的弧顶部，即，封隔件121位于弧形构件本体11的弧顶部P的偏一侧，具体地，封隔件121的设置位置与弧顶部P之间的侧偏角度β为30°至40°，优选地，所述偏侧角度β为36°。另外，封隔件121可以为任何具有密实封隔效果的部件，例如塞子、填块或混凝土块，在实际操作中，首先确定两个浇筑段分割的分界点(例如在弧形构件本体11作标示)，再在该标示的分界点处布置封隔件121，如此将中空浇筑腔111分割为两个浇筑段A、B。在分割后的两个浇筑段A、B中，每一个所述浇筑段对应于一个自由端，封隔件121以下的那一个浇筑段较短，而包含有弧顶部P的另一个浇筑段则较长(假设，封隔件121是位于弧顶部的偏右侧，则浇筑段B较短，浇筑段A较长)。

在两个自由端处分别设有注浆口123、125，其中，注浆口123是与浇筑段A内的中空浇筑腔相通，注浆口125是与浇筑段B内的中空浇筑腔相通。在实际应用中，注浆口的设置可以采用如下方式：提供一个两端贯通的注浆钢管，将所述注浆钢管打入弧形构件本体11的自由端中，其一端伸入到中空浇筑腔的中部，另一端则露出于弧形构件本体11。优选地，所述注浆钢管的尺寸为：内径为4mm，壁厚为1mm。

在封隔件121相对的两旁侧设有出浆口127、129，其中，出浆口127是与浇筑段A内的中空浇筑腔相通，出浆口129是与浇筑段B内的中空浇筑腔相通。在实际应用中，出浆口的设置可以采用如下方式：提供一个两端贯通的出浆钢管，将所述出浆钢管打入弧形构件本体11，其一端伸入到中空浇筑腔的中部，另一端则露出于弧形构件本体11。优选地，所述出浆钢管的尺寸为：内径为4mm，壁厚为1mm。

进一步地，由于其中的一个浇筑段(即，浇筑段A)较长，故，在所述弧形构件本体的弧顶部上或弧顶部的侧面设有排气孔(未在图式中予以显示)，以利于该浇筑段中气体的顺利排出。

请再继续参阅图2和图3，其中，图2为图1中的衬砌构件应用于隧道施工工艺中从分界点处观察的结构示意图，图3为图2中D-D方向的断面示意图。

结合图1、图2和图3，以下对本发明带有偏心注浆结构的衬砌构件在实际浇筑作业中的应用进行详细说明。

提供具有偏心注浆结构的衬砌构件1，在所述偏心注浆结构中，通过偏心设置的封隔件121，通过封隔中空浇筑腔111分割出两个浇筑段A、B。

将衬砌构件1竖立起来，通过分属于衬砌构件中的两个浇筑段A、B的注浆口123、125而对两个浇筑段A、B分别独立地进行注浆，在本实施例中，注入的浆料为水泥砂浆。

一方面，由于浇筑段B较短，当浇筑段B中的排浆口129排出浆液时，关闭排浆口129阀门，并停止注浆；

另一方面，浇筑段A较长，且存在一部分中空浇筑腔111是位于排浆口127上方，因此，当注浆达到排浆口127出浆时，先关闭排浆口127阀门，再继续轻缓注入砂浆，直至位于弧顶部P处的所述排气孔出浆为止，停止注浆。

综上所述，本发明衬砌构件，利用在偏于弧顶部一侧的封隔件，将整个浇筑腔为两个浇筑段，并为每一个浇筑段配置了相应的注浆口和出浆口，从而构成偏心注浆结构，克服了现有技术中衬砌构件竖立注浆时两大障碍，可实现注浆密实及提升力学性能，提高了复合构件的整体性能，同时该发明还具备良好的可操作性，为衬砌构件在隧道内的应用起到了决定性的意义。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种衬砌构件，其特征在于，包括:

弧形构件本体，内设有中空浇筑腔且在弧底部具有两个自由端；

设于所述中空浇筑腔内、用于将所述中空浇筑腔封隔为两个浇筑段的封隔件，每一个所述浇筑段对应于一个所述自由端，所述封隔件的位置要低于所述弧形构件本体的弧顶部；

分别设于两个所述自由端处的两个注浆口，两个所述注浆口与各自对应的所述浇筑段内的中空浇筑腔相通；以及

分别临设于所述封隔件相对两侧的两个出浆口，两个所述出浆口与各自对应的所述浇筑段内的中空浇筑腔相通。

2.根据权利要求1所述的衬砌构件，其特征在于，所述封隔件位于所述弧形构件本体的弧顶部偏一侧，侧偏角度为30°至40°。

3.根据权利要求2所述的衬砌构件，其特征在于，所述侧偏角度为36°。

4.根据权利要求1或2所述的衬砌构件，其特征在于，在所述弧形构件本体的弧顶部上或弧顶部的侧面设有排气孔。

5.根据权利要求1所述的衬砌构件，其特征在于，所述弧形构件本体为复合材料构件。

6.根据权利要求1所述的衬砌构件，其特征在于，在所述中空浇筑腔内充填水泥砂浆。

7.一种衬砌构件的偏心注浆结构，所述衬砌构件包括弧形构件本体，所述弧形构件本体内设有中空浇筑腔且在弧底部具有两个自由端，其特征在于，所述偏心注浆结构包括:

封隔件，设于所述中空浇筑腔内，用于将所述中空浇筑腔封隔为两个浇筑段；每一个所述浇筑段对应一个所述自由端，所述封隔件的位置要低于所述弧形构件本体的弧顶部；

分别设于两个所述自由端处的两个注浆口，两个所述注浆口与各自对应的所述浇筑段内的中空浇筑腔相通；以及

分别临设于所述封隔件相对两侧的两个出浆口，两个所述出浆口与各自对应的所述浇筑段内的中空浇筑腔相通。

8.根据权利要求7所述的衬砌构件的偏心注浆结构，其特征在于，

所述封隔件位于所述弧形构件本体的弧顶部偏一侧，侧偏角度为30°至40°。

9.根据权利要求8所述的衬砌构件的偏心注浆结构，其特征在于，所述侧偏角度为36°。

10.根据权利要求7所述的衬砌构件的偏心注浆结构，其特征在于，在所述弧形构件本体的弧顶部上或弧顶部的侧面设有排气孔。