CN104405408A - 装配式矩形盾构隧道衬砌的环向分块结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种装配式矩形盾构隧道衬砌的环向分块结构,在环向上依次由顶仰拱分块、第一角部分块、第一侧墙分块、第二角部分块、底仰拱分块、第三角部分块、第二侧墙分块和第四角部分块串联组成,且所述第四角部分块还与所述顶仰拱分块相连,整体围合形成一闭合圈,相邻分块之间的拼接缝位于衬砌受力较小处。本发明通过将各分块的拼接缝设置在衬砌受力较小处,使得分块受力易于满足,相应的在衬砌受力较大区域保证分块连续,有效保证衬砌受力性能,使得衬砌的环向分块结构更加适应矩形盾构隧道的受力特点,隧道受水和防水能力得到有效提高。

Description

装配式矩形盾构隧道衬砌的环向分块结构
技术领域
[0001] 本发明涉及盾构法隧道衬砌的结构设计的技术领域,尤其涉及一种装配式矩形盾构隧道衬砌的环向分块结构。
背景技术
[0002] 随着科学技术的发展,国内外一种适用于软土地区的矩形盾构隧道工法得到了深入的研究。矩形盾构隧道能够充分利用结构断面,有效减少隧道埋深及造价。常用的圆形盾构管片有多种成熟的管片分块形式,然而矩形盾构管片的形状不同于圆形,其管片分块的方法尚没有明确的定义;另外,本申请人发现矩形盾构隧道受弯为主,与传统的圆形盾构隧道不同,如果不加以区分和改进直接转用圆形盾构隧道的衬砌的环向分块结构或分块方法,进行管片装配构造衬砌,加载后的管片接缝张开量将会增大,非常不利于隧道的受力和防水,需进一步加以改进。
[0003]因此,本申请人致力于开发一种装配式矩形盾构隧道衬砌的环向分块结构,使得衬砌的环向分块结构更加适应矩形盾构隧道的受力特点,隧道受力和防水能力得到有效提闻。
发明内容
[0004] 有鉴于现有技术的上述不足,本发明提出了一种装配式矩形盾构隧道衬砌的环向分块结构,使得衬砌的环向分块结构更加适应矩形盾构隧道的受力特点,隧道受力和防水能力得到有效提闻。
[0005] 为实现上述目的,本发明提供了一种装配式矩形盾构隧道衬砌的环向分块结构,在环向上依次由顶仰拱分块、第一角部分块、第一侧墙分块、第二角部分块、底仰拱分块、第三角部分块、第二侧墙分块和第四角部分块串联组成,且所述第四角部分块还与所述顶仰拱分块相连,整体围合形成一闭合圈,相邻分块之间的拼接缝位于衬砌受力较小处。
[0006] 所述顶仰拱分块和所述底仰拱分块的内弧线半径均为24000mm〜26000mm,角度均为10°〜12° ,所述第一侧墙分块和所述第二侧墙分块的内弧线半径均为14000mm〜16000mm,角度均为38°〜42°,所述第一角部分块、所述第二角部分块、所述第三角部分块和所述第四角部分块的内弧线半径均为1800〜2200mm,角度均为62°〜66°。
[0007] 较佳的,所述顶仰拱分块和所述底仰拱分块的内弧线半径均为25000mm,角度均为11° 1Γ 16",所述第一侧墙分块和所述第二侧墙分块的内弧线半径均为15000mm,角度均为40° 00' 11",所述第一角部分块、所述第二角部分块、所述第三角部分块和所述第四角部分块的内弧线半径均为2000mm,角度均为64° 24' 16"。
[0008] 较佳的,所述顶仰拱分块、第一角部分块、第一侧墙分块、第二角部分块、底仰拱分块、第三角部分块、第二侧墙分块和第四角部分块上分别均布有3〜5个纵向定位孔。
[0009] 较佳的,所述顶仰拱分块和所述底仰拱分块的结构相同,所述第一侧墙分块和所述第二侧墙分块的结构相同,所述第一角部分块、所述第二角部分块、所述第三角部分块和所述第四角部分块的结构相同。
[0010] 较佳的,所述顶仰拱分块的整体壁厚由跨中位置向两侧连续降低,所述第一侧墙分块的整体壁厚由跨中位置向两侧连续降低。
[0011] 本发明的装配式矩形盾构隧道衬砌的环向分块结构的有益效果如下:
[0012] 1、本发明通过将各分块的拼接缝设置在衬砌受力较小处,使得分块受力易于满足,相应的在衬砌受力较大区域保证分块连续,有效保证衬砌受力性能,使得衬砌的环向分块结构更加适应矩形盾构隧道的受力特点,隧道受力和防水能力得到有效提高。
[0013] 2、本发明进一步将各分块分为结构相同的仰拱分块、角部分块和侧墙分块三组,在盾构隧道直线段应用本环向分块结构时,只需要三块钢模,具备较好的通用性。
[0014] 3、本发明进一步将环向分块结构改进为变壁厚结构更易与结构受力特征相匹配,具有良好的抵抗外界土体荷载的能力、节约材料并满足结构自防水要求。
[0015] 以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明,以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
[0016] 图1为具体实施例环向分块结构的横断面示意图。
[0017]图2为具体实施例环向分块结构的螺栓定位示意图。
具体实施方式
[0018] 如图1所示,本实施例的一种装配式矩形盾构隧道衬砌的环向分块结构,在环向上依次由顶仰拱分块10、第一角部分块20、第一侧墙分块30、第二角部分块40、底仰拱分块50、第三角部分块60、第二侧墙分块70和第四角部分块80串联组成,且第四角部分块80还与顶仰拱分块10相连,整体围合形成一闭合圈,相邻分块之间的拼接缝位于衬砌受力较小处。
[0019] 本实施例的顶仰拱分块10和底仰拱分块50的内弧线半径Rl均为24000mm〜26000_,角度β I均为10°〜12°,第一侧墙分块30和第二侧墙分块70的内弧线半径R2均为14000mm〜16000mm,角度β 2均为38°〜42°,第一角部分块20、第二角部分块40、第三角部分块60和第四角部分块80的内弧线半径R3均为1800〜2200mm,角度β 3均为62。〜66°。
[0020] 示例性的,本实施例的顶仰拱分块10和底仰拱分块50的内弧线半径Rl均为25000_,角度β I均为11° 11' 16",第一侧墙分块30和第二侧墙分块70的内弧线半径R2均为15000mm,角度β 2均为40° 00' 11",第一角部分块20、第二角部分块40、第三角部分块60和第四角部分块80的内弧线半径R3均为2000mm,角度β3均为64° 24' 16"。
[0021] 作为本实施例的进一步具体实施方式,本实施例的顶仰拱分块10的整体壁厚由跨中位置向两侧连续降低,第一侧墙分块30的整体壁厚由跨中位置向两侧连续降低,第一角部分块20圆滑过渡连接于顶仰拱分块10和第一侧墙分块30之间。示例性的,可将顶仰拱分块10跨中位置的壁厚设置为700mm,第一侧墙分块30跨中位置的壁厚设置为650mm,第一角部分块20的最小壁厚为550mm。
[0022] 如图所示,本实施例的顶仰拱分块10和底仰拱分块50的结构相同,第一侧墙分块30和第一侧墙分块70的结构相同,第一角部分块20、第二角部分块40、第三角部分块60和第四角部分块80的结构相同,本实施例的环向分块结构整体呈中心对称分布,相邻分块之间的拼接缝位于衬砌受力较小处,在环向分块结构角部轮廓弧线曲率变化点附近。
[0023] 结合附图2所示,本实施例的顶仰拱分块10、第一侧墙分块30、底仰拱分块50和第二侧墙分块70上分别均布有5个纵向螺纹定位孔,第一角部分块20、第二角部分块40、第三角部分块60和第四角部分块80上分别均布有3个纵向螺纹定位孔,便于穿设螺栓连接件进行纵向延伸定位。
[0024] 当然了,在其他具体实施例中,本发明的相邻分块之间的拼接缝位置还可以根据实际情况进行适当调整,各分块的具体尺寸也可以进行相应变化,此处不再赘述。
[0025] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种装配式矩形盾构隧道衬砌的环向分块结构,其特征在于:在环向上依次由顶仰拱分块、第一角部分块、第一侧墙分块、第二角部分块、底仰拱分块、第三角部分块、第二侧墙分块和第四角部分块串联组成,且所述第四角部分块还与所述顶仰拱分块相连,整体围合形成一闭合圈,相邻分块之间的拼接缝位于衬砌受力较小处; 所述顶仰拱分块和所述底仰拱分块的内弧线半径均为24000mm〜26000mm,角度均为10°〜12° ,所述第一侧墙分块和所述第二侧墙分块的内弧线半径均为14000mm〜16000mm,角度均为38°〜42°,所述第一角部分块、所述第二角部分块、所述第三角部分块和所述第四角部分块的内弧线半径均为1800〜2200mm,角度均为62°〜66°。
2.如权利要求1所述的装配式矩形盾构隧道衬砌的环向分块结构,其特征在于:所述顶仰拱分块和所述底仰拱分块的内弧线半径均为25000mm,角度均为11° 11' 16",所述第一侧墙分块和所述第二侧墙分块的内弧线半径均为15000mm,角度均为40° 00' 11",所述第一角部分块、所述第二角部分块、所述第三角部分块和所述第四角部分块的内弧线半径均为2000mm,角度均为64° 24' 16"。
3.如权利要求1所述的装配式矩形盾构隧道衬砌的环向分块结构,其特征在于:所述顶仰拱分块、第一角部分块、第一侧墙分块、第二角部分块、底仰拱分块、第三角部分块、第二侧墙分块和第四角部分块上分别均布有3〜5个纵向定位孔。
4.如权利要求1-3任一项所述的装配式矩形盾构隧道衬砌的环向分块结构,其特征在于:所述顶仰拱分块和所述底仰拱分块的结构相同,所述第一侧墙分块和所述第二侧墙分块的结构相同,所述第一角部分块、所述第二角部分块、所述第三角部分块和所述第四角部分块的结构相同。
5.如权利要求4所述的装配式矩形盾构隧道衬砌的环向分块结构,其特征在于:所述顶仰拱分块的整体壁厚由跨中位置向两侧连续降低,所述第一侧墙分块的整体壁厚由跨中位置向两侧连续降低。
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