CN106223977B - 地铁车站用预制管片、连接方法及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了地铁车站用预制管片、连接方法及施工方法，地铁车站上下层之间先通过柔性连接方式实现上下层预制管片的连接，以充分利用预制管片的抗压强度，再通过刚性连接方式实现紧固连接；本发明克服了矩形顶管结构在推进过程中的管片之间的连接问题，避免了纵向推进过程中传统手孔连接方式引起的应力集中；本发明提克服了楔形构造在横向管片之间相互挤压引起管片损伤破坏的缺陷，避免了紧邻管片之间推进过程的管片损伤；本发明克服了楔形方式榫接方式在纵向方向抗剪能力较小的缺陷，充分利用了预应力钢筋混凝土的抗压强度，保障了连接的可靠。

Description

地铁车站用预制管片、连接方法及施工方法

技术领域

本发明涉及地铁建造，具体涉及地铁车站用预制管片、连接方法及施工方法。

背景技术

地下工程采用矩形顶管、矩形盾构、口琴工法等方法来建造地铁车站时，往往存在管片与管片之间横向、纵向方向的连接问题，如若处理不当，易引起管片连接不牢固，抗剪键破坏，严重影响地铁车站的完整性；以往的单一地铁隧道管片之间的连接方式以楔形槽、榫接和手孔连接为主，往往存在以下问题：

1、手孔连接、楔形连接各自在顶管推进施工过程中，易引起手孔位置、楔形构造处的应力集中，降低管片的使用寿命；

2、榫接方式在横向方向连接时没有设置误差消除措施，易引起榫接结构的抗剪破坏；

因此，有必要发明一种对新的地铁车站预制管片的连接方法做新的研究。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种地铁车站用预制管片，通过该预制管片的设置可实现地铁车站在横向方向上相邻预制管片的连接，连接可靠度高。

本发明的第二目的是提供一种地铁车站用预制管片，通过该预制管片的设置可实现地铁车站预制管片在纵向方向上通过楔形槽内和/或楔形凸起处手孔实现连接，有效避免了在纵向推进时产生的应力集中。

本发明的第三目的是提供一种地铁车站预制管片的连接方法，该方法通过柔性榫接连接方式实现对预制管片在横向方向的连接，衡量连接可靠度的指标由预应力钢筋混凝土的抗剪能力转化为其抗压能力，充分利用了预应力钢筋混凝土的抗压强度，有效保障了连接的可靠性；并通过在预制管片上设置楔形槽或者与楔形槽配合的楔形凸起形成楔形连接，在楔形槽内和/或楔形凸起处设置手孔，实现纵向方向预制管片的连接。

本发明的第四目的是提供一种地铁车站预制管片安装的施工方法，通过该施工方法更好的指导实际工程，以有效避免预制管片在纵向推进过程中的应力产生，同时，通过柔性的榫接方式实现地铁车站横向方向预制管片的连接，可充分利用预应力钢筋混凝土的抗压强度，保护连接的可靠度。

本发明提供的第一个方案是：

一种地铁车站用预制管片，预制管片的一侧设有至少一个弧形槽或者设有与弧形槽配合的凸起，在弧形槽内填充有润滑油，以实现地铁车站上下层预制管片以及同一层横向方向相邻预制管片的连接。

进一步地，所述预制管片由预应力钢筋混凝土和可拆卸的加劲肋组合而成，加劲肋设于预应力钢筋混凝土的上下侧；通过该预制管片的设置可实现地铁车站在横向方向上相邻预制管片的连接，连接可靠度高。

本发明提供的第二方案是：

一种地铁车站用预制管片，地铁车站同一层预制管片开有楔形槽或者与楔形槽配合的楔形凸起形成楔形连接，楔形槽内和/或楔形凸起处开有手孔，预制管片通过紧固件穿过手孔实现连接；通过该预制管片的设置可实现地铁车站预制管片在纵向方向上通过楔形槽内和/或楔形凸起处手孔实现连接。

本发明提供的第三方案是：

地铁车站预制管片的连接方法，地铁车站上下层之间先通过柔性连接方式实现上下层预制管片的连接，再通过刚性连接方式实现紧固连接，柔性的连接方式将衡量连接可靠度的指标由预制管片的抗剪能力转化为其抗压能力，以充分利用预制管片的抗压强度，保证了连接的可靠度。

进一步地，地铁车站同一层预制管片开有楔形槽或者与楔形槽配合的楔形凸起，形成楔形连接，楔形槽内和/或楔形凸起处开有手孔，纵向方向上预制管片通过紧固件穿过手孔实现连接，采用手孔和楔形连接共同作用，各自分担了一部分压力，连接效果更好，延长预制管片的使用寿命。

进一步地，为了实现地铁车站同一层预制管片的连接，提高连接的可靠度，同一层预制管片之间在横向方向同样通过柔性连接方式连接。

进一步地，所述柔性连接为榫接连接方式，榫接连接方式可靠度高，且连接安装较为方便。

作为优选，所述榫接连接方式为在一预制管片侧面或底部开有弧形槽，弧形槽内充有润滑液体，在另一预制管片侧面或顶部设有与弧形槽配合的凸起，通过将凸起插入到弧形槽内，以实现预制管片在横向方向的连接，通过调整弧形槽的长度可加大预制管片在纵向方向的精度上限，润滑油的填充更加方便了预制管片的推进和连接，润滑油可以是黄油。

作为优选，所述凸起为滚珠结构，滚珠结构与所述的弧形槽配合时存在冗余度，弧形槽与滚珠结构之间存在一定的竖向和横向冗余度，通过调整该冗余度的大小来控制预制管片在竖向、横向方向的推进精度；圆形滚珠结构外侧顶点可沿着弧形槽最内侧点推进，加上滚珠的滚动摩擦力的共同作用，减小了推进阻力，充分利用了预制管片中预应力钢筋混凝土结构的抗压强度。

本发明提供的第四个方案：

一种地铁车站预制管片安装的施工方法，具体步骤如下：

1)在地下车站位置的两端设计区域进行始发井和接收井的施工；

2)在下层地铁车站的中间区域，对预制管片进行施工，纵向方向上相邻的预制管片首先进行楔形连接，再通过紧固件穿过预制管片上的楔形槽内和/或楔形凸起处手孔实现连接，每n环预制管片施工后固定预制管片与周围土体；

3)对上层地铁车站的中间区域进行施工，上层地铁车站与下层地铁车站之间先通过预制管片上侧或下侧的弧形槽和滚珠结构配合连接，再通过紧固件进行紧固；相邻纵向方向上预制管片通过紧固件穿过预制管片上的楔形槽内手孔实现连接；

4)对上层地铁车站中间区域的一侧进行施工，这一侧的预制管片与中间区域的预制管片通过预制管片侧面的弧形槽和滚珠结构配合实现柔性连接，再通过紧固件进行紧固；此区域纵向方向相邻预制管片的连接方式步骤3)和步骤4)中的连接方式；

5)依次对地铁车站的剩余区域进行施工，形成车站断面，最后施工楼梯、结构柱、结构底板、站台和风亭。

本发明的有益效果是：

1)本发明克服了矩形顶管设备在推进过程中的管片之间的连接问题，避免或减弱了纵向推进过程中传统手孔连接方式引起的应力集中，延长了管片使用寿命。

2)本发明克服了榫接方式在纵向方向抗剪能力较小的缺陷，将衡量连接可靠度的指标由预应力钢筋混凝土的抗剪能力转化为其抗压能力，充分利用了预应力钢筋混凝土的抗压强度，保障了连接的可靠，通过调整圆弧形长度加大了纵向方向的精度上限。

附图说明

图1车站始发平面布置图；

图2为预制管片管片1断面图；

图3为预制管片管片2断面图；

图4为预制管片管片3断面图；

图5为预制管片管片4断面图；

图6为预制管片管片5断面图；

图7为预制管片管片6断面图；

图8为预制管片管片7断面图；

图9为预制管片管片8断面图；

图10为预制管片管片9断面图；

图11滚珠结构大样图；

图12为地下车站断面图；

图中：1为车站位置及长度；2为矩形顶管始发通道；3为矩形顶管接收通道；4为滚珠结构；5为手孔螺栓孔；6为上下层车站贯通螺栓孔；7为楔形槽；8为加劲肋型钢结构预埋件；9为加劲肋钢结构之间螺栓孔；10为加劲肋钢结构；11为预应力钢筋混凝土；12为楔形构造；13为弧形槽；14为上层车站楼梯；15为上层车站楼梯；16为混凝土结构柱；17为混凝土底板浇筑；18为站台；19为地面风亭；20为钢结构滚珠；21为安装精度调控区；22为连接滚轴；23为底座。

具体实施方式

下面结合说明书附图具体实施例对本发明作进一步的描述：

实施例1

一种地铁车站用预制管片，预制管片的一侧设有至少一个弧形槽13或者设有与弧形槽13配合的凸起，在弧形槽内填充有润滑油，以实现地铁车站上下层预制管片以及同一层横向方向相邻预制管片的连接。

地铁车站同一层预制管片开有楔形槽7或者与楔形槽配合的楔形凸起形成楔形连接，楔形槽7内和/或楔形凸起处开有手孔，纵向方向上预制管片首先进行楔形连接后，再通过紧固件穿过手孔实现连接，这样的设置有效避免了纵向推进时预制管片产生的应力集中，延长预制管片的使用寿命。

如图2-图10所示，矩形预制管片1、2、3、4、5、6、7、8、9均为长方体矩形断面结构，所述的矩形预制管片均由预应力钢筋混凝土11结构和可拆卸的加劲肋钢10结构组合而成，二者通过加劲肋型钢结构预埋件8实现连接，增加二者的连接强度，加劲肋设于预应力钢筋混凝土的上下侧，预制管片为矩形预制管片，且预制管片相同位置对应的结构形式相同；紧邻预制管片的预应力钢筋混凝土11结构之间、加劲肋钢结构10之间均通过圆弧槽13和由预应力钢筋混凝土11或加劲肋钢结构10上的滚珠结构4连接；所述的预应力钢筋混凝土结构和加劲肋钢结构各自设有螺栓孔，如加劲肋钢结构螺栓孔9；所述的预应力钢筋混凝土结构和加劲肋钢结构之间，加劲肋钢结构和加劲肋钢结构之间，预应力钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构之间均通过高强度螺栓连接；所述的矩形预制管片之间纵向方向通过手孔与楔形连接的方式共同连接，有效避免纵向方向上管片的楔形角度过大，可沿着矩形预制管片的矩形边长设置手孔，在矩形管片的一边上设置至少两处手孔；所述的上层车站、下层车站矩形预制管片之间留设贯通的螺栓孔并通过高强度螺栓连接。

如图11所示，滚珠结构安装在预应力钢筋混凝土11或者加劲肋钢结构10的侧面，通过有弧形凹槽的底座23实现滚珠结构与这二者其中之一的连接，在底座23内设有连接滚轴，连接滚轴22内设有钢结构滚珠20，钢结构滚珠20与弧形槽配合时之间的空间为安装精度调控区21。

实施例2

一种地铁车站预制管片安装的施工方法，具体步骤如下：

步骤1：如图1所示，首先在地下车站位置1的两端设计区域进行始发井2和接收井3的施工，形成矩形顶管始发和接受条件；根据车站整体布局，确定首环预制管片施工的基准位置，在始发井2和接收井3内铺设条形轨道，用于前期运送矩形预制管片；采用吊车吊装矩形顶管设备来安装预制管片，并完成机械组装；

步骤2：首先施工下层车站中间区域，采用吊车吊装预制管片，分别按照1号、2号-2号-2号-2号...、3号的顺序进行顶进施工，相互之间通过楔形构造12连接，施工完毕后，采用高强度螺栓通过手孔连接孔5进行手孔连接，每连续推进5环预制管片后进行轴线校准并对周围土体进行注浆加固，管片之间亦通过手孔连接孔5进行连接。

步骤3：施工完下层车站中间区域后，移动机械设备，进行上层车站中间区域的施工，吊装预制管片4号、5号、6号，并按照4号、5号-5号-5号-5号...、6号的顺序进行施工，每连续推进5环预制管片后进行轴线校准并对周围土体进行注浆加固，相互之间通过楔形构造12连接，而与下层车站中间区域矩形管片的连接主要采用圆弧槽13与由预应力钢筋混凝土11或钢结构10组成的滚珠结构4进行连接，待施工完毕后通过上下层车站贯通的螺栓孔6进行上下层车站的连接，管片之间亦通过手孔连接孔5进行连接；

步骤4：施工完上层车站中间区域后，移动机械设备，进行上层车站左端区域的施工，吊装预制管片7号、8号、9号，并按照7号、8号-8号-8号-8号...、9号的顺序进行施工，每连续推进5环预制管片后进行轴线校准并对周围土体进行注浆加固,相互之间通过楔形构造7连接，而与中间区域矩形管片的连接主要采用圆弧槽13与由预应力钢筋混凝土11或钢结构10组成的滚珠结构4进行连接，管片之间亦通过手孔连接孔5进行连接；

步骤5：按照相同步骤，进行其他区域的顶管施工,形成车站断面，最后施工楼梯14/15、结构柱16、结构底板17、站台18、风亭19。

采用本发明提出的施工方法，克服了楔形构造、手孔连接构造、榫接构造连接方式的传统缺陷，增强了预制管片之间的连接可靠度，增大了施工过程中最大容许误差上下限，避免了传统地铁施工预制管片连接方式的应力损伤，保证了管片质量，大幅提高地铁正常使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不是本发明的全部实施例，不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术，为了突出本发明的创新特点，上述技术特征在此不再赘述。

Claims (7)

1.一种地铁车站用预制管片，其特征在于，预制管片的一侧设有至少一个弧形槽或者设有与弧形槽配合的凸起，在弧形槽内填充有润滑油，以实现地铁车站上下层预制管片以及同一层横向方向相邻预制管片的连接；

所述预制管片由预应力钢筋混凝土和可拆卸的加劲肋组合而成，加劲肋设于预应力钢筋混凝土的上下侧；

地铁车站同一层预制管片开有楔形槽或者与楔形槽配合的楔形凸起形成楔形连接，楔形槽内和/或楔形凸起处开有手孔，预制管片通过紧固件穿过手孔实现连接。

2.地铁车站预制管片的连接方法，其特征在于，地铁车站上下层之间先通过柔性连接方式实现上下层预制管片的连接，以充分利用预制管片的抗压强度，再通过刚性连接方式实现紧固连接；地铁车站同一层预制管片之间在横向方向同样通过柔性连接方式连接。

3.根据权利要求2所述的地铁车站预制管片的连接方法，其特征在于，地铁车站同一层预制管片开有楔形槽或者与楔形槽配合的楔形凸起形成楔形连接，楔形槽内和/或楔形凸起处开有手孔，纵向方向上预制管片通过紧固件穿过手孔实现连接。

4.根据权利要求2所述的地铁车站预制管片的连接方法，其特征在于，所述柔性连接为榫接连接方式。

5.根据权利要求4所述的地铁车站预制管片的连接方法，其特征在于，所述榫接连接方式为在上层预制管片底部开有弧形槽，弧形槽内充有润滑液体，在下层预制管片顶部设有与弧形槽配合的凸起。

6.根据权利要求5所述的地铁车站预制管片的连接方法，其特征在于，所述凸起为滚珠结构，滚珠结构与所述的弧形槽配合时存在冗余度。

7.一种地铁车站预制管片安装的施工方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)在地下车站位置的两端设计区域进行始发井和接收井的施工；

2)在下层地铁车站的中间区域，对预制管片进行施工，纵向方向上相邻的预制管片首先进行楔形连接，再通过紧固件穿过预制管片上的楔形槽内手孔实现连接，每n环预制管片施工后固定预制管片与周围土体；

3)对上层地铁车站的中间区域进行施工，上层地铁车站与下层地铁车站之间先通过预制管片上侧或下侧的弧形槽和滚珠结构配合连接，再通过紧固件进行紧固；相邻纵向方向上预制管片通过紧固件穿过预制管片上的楔形槽内手孔实现连接；

4)对上层地铁车站中间区域的一侧进行施工，这一侧的预制管片与中间区域的预制管片通过预制管片侧面的弧形槽和滚珠结构配合实现柔性连接，再通过紧固件进行紧固；

5)依次对地铁车站的剩余区域进行施工，形成车站断面，最后施工楼梯、结构柱、结构底板、站台和风亭。