CN105863672A - 一种自锁式隧道管片结构 - Google Patents

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马国伟
李鹏飞
夏明杰
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/04—Lining with building materials
    • E21D11/08—Lining with building materials with preformed concrete slabs

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Abstract

本发明公开了一种自锁式隧道管片结构，具体是盾构隧道一种自锁式管片结构，属于隧道盾构工程技术领域。该结构的基本单元为相互无缝拼接的管片，各管片的之间通过端部的自锁式曲面自由拼接，管片的两端为两个互相对称的空间曲面。该曲面上侧边界为一个周期的正弦曲线，下侧边界也为一个周期的正弦曲线，两曲线相位角相差半个周期。端部曲面左右两侧边界为半周期正弦函数。该曲面由半周期正弦曲线沿着上下侧边界曲线连续变化相位角而产生。该盾构隧道管片采用独特的自锁式连接方式，单元间紧密连接，形成一个稳定且具有足够抗力的整体结构。采用该自锁式管片结构不需要金属螺栓或其他工具连接，能够在复杂的隧道环境中长期，稳定地使用。

Description

一种自锁式隧道管片结构
技术领域
本发明设计了一种盾构隧道管片，具体是盾构隧道一种自锁式管片结构，属于隧道盾构工程技术领域。
技术背景
在盾构隧道工程中，管片衬砌广泛地运用在该类工程中。目前盾构隧道管片与管片之间主要通过金属螺栓连接，将相邻管片牢固地连接在一起。但是在隧道普遍潮湿环境中，地下水的渗透情况下，金属螺栓极易锈蚀，并且这些锈蚀不易被发现，锈蚀的螺栓强度大大降低，极大地减弱了管片之间的连接力，导致出现许多安全隐患，严重影响了隧道的正常运行使用。
发明内容
为了克服隧道管片之间螺栓连接所带来的不足，本发明提供一种自锁式隧道管片结构，管片单元之间能够通过自身的独特形状紧密连接，且在各个方向都具有足够约束。
本发明的技术方案是：一种自锁式隧道管片结构，该结构的基本单元为相互无缝拼接的管片，各管片的之间通过端部的自锁式曲面自由拼接，管片的两端为两个互相对称的空间曲面。该曲面上侧边界为一个周期的正弦曲线，下侧边界也为一个周期的正弦曲线，两曲线相位角相差半个周期。端部曲面左右两侧边界为半周期正弦函数。该曲面由半周期正弦曲线沿着上下侧边界曲线连续变化相位角而产生。首尾管片基本单元错缝连接，接触面为精密贴合的曲面。每个基本单元有一定的弧度，拼接后形成圆形的自锁式隧道管片。每个管片单元受到各个方向的约束，在受压状态下形成一种自锁式稳定结构。
本发明的有益效果：该盾构隧道管片采用独特的自锁式连接方式，管片单元拥有自锁式结构，在受到隧道围压倩况下，每个单元受到周围单元的约束，单元间紧密连接，形成一个稳定且具有足够抗力的整体结构。采用该自锁式管片结构不需要金属螺栓或其他工具连接，能够在复杂的隧道环境中长期，稳定地使用。
附图说明
图1是隧道管片基本单元俯视图
图2是隧道管片基本单元仰视图
图3是隧道管片基本单元侧视图
图4是隧道管片基本单元立体视图
图5是基本单元连接方式图
图6是管片整体断面图
图中：1为单元上侧边界曲线，2为单元下侧边界曲线，3为单元右侧边界曲线，4为单元左侧边界曲线，5为自锁式曲面a，6为自锁式曲面b。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明进一步说明。
如图1，2，3，4所示，该结构的基本单元为相互无缝拼接的管片，各管片的之间通过其端部的自锁式曲面(5)自由拼接，管片的侧面为弧形面，管片两端的自锁式曲面a(5)、自锁式曲面b(6)互相对称。该空间曲面的上侧边界即单元上侧边界曲线(1)为一个周期的正弦函数曲线。该空间曲面的下侧边界即单元下侧边界曲线(2)也为一个周期的正弦函数曲线。单元上侧边界曲线(1)和单元下侧边界曲线(2)的相位角相差半个周期。曲面左右两侧边界为半周期正弦函数曲线。该空间曲面的单元右侧边界曲线(3)、单元左侧边界曲线(4)为半个周期的正弦曲线，单元上侧边界曲线(1)、单元下侧边界曲线(2)、单元右侧边界曲线(3)、单元左侧边界曲线(4)沿着上下左右侧的边界曲线连续变化相位角形成自锁式曲面a(5)。
如图5所示实施例所示，首尾管片基本单元错缝连接，接触面为精密贴合的曲面。
如图6所示实施例所示，每个基本单元的侧面为弧形面，拼接后形成圆形的自锁式隧道管片。每个管片单元受到各个方向的约束，在受压状态下形成一种自锁式稳定结构。

Claims (3)

1.一种自锁式隧道管片结构，其特征在于：该结构的基本单元为相互无缝拼接的管片，各管片的之间通过其端部的自锁式曲面(5)自由拼接，管片的侧面为弧形面，管片两端的自锁式曲面a(5)、自锁式曲面b(6)互相对称；该空间曲面的上侧边界即单元上侧边界曲线(1)为一个周期的正弦函数曲线。该空间曲面的下侧边界即单元下侧边界曲线(2)也为一个周期的正弦函数曲线。单元上侧边界曲线(1)和单元下侧边界曲线(2)的相位角相差半个周期；曲面左右两侧边界为半周期正弦函数曲线。该空间曲面的单元右侧边界曲线(3)、单元左侧边界曲线(4)为半个周期的正弦曲线，单元上侧边界曲线(1)、单元下侧边界曲线(2)、单元右侧边界曲线(3)、单元左侧边界曲线(4)沿着上下左右侧的边界曲线连续变化相位角形成自锁式曲面a(5)。
2.根据权利要求1所述的一种自锁式隧道管片结构，其特征在于：首尾管片基本单元错缝连接，接触面为精密贴合的曲面。
3.根据权利要求1所述的一种自锁式隧道管片结构，其特征在于：每个基本单元的侧面为弧形面，拼接后形成圆形的自锁式隧道管片；每个管片单元受到各个方向的约束，在受压状态下形成一种自锁式稳定结构。
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