CN107575242A - 一种高强度抗震的隧道结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强度抗震的隧道结构，包括自外向内依次包括防水层、一次支护层、补强层和二次支护层，一次支护层由若干轴向固定在防水层内壁上的圆环形结构的支护结构组成，补强层浇筑固定在一次支护层内侧，第一固定杆穿过补强层裸露在外；二次支护层包括若干圆环形结构的锁定板和若干管片结构，本发明提高了隧道整体强度和抗震性能，稳定性好，进一步提高了耐久性和安全性能。

Description

一种高强度抗震的隧道结构
技术领域
本发明涉及一种隧道结构，特别涉及一种高强度抗震的隧道结构。
背景技术
近年来，盾构法在我国隧道工程建设中得到了快速发展，大型盾构法隧道的断面直径从地铁区间约6m增至15m(隧道外径)。原有的小直径盾构法隧道的设计与施工经验不足以满足大直径盾构法隧道建造的需要，设计计算理论与技术水平有待进一步提高，值得进行深入理论研究和技术开发。 盾构法隧道是以环向、纵向螺栓将预制管片一块块连接成一体的，隧道截面弯矩随着隧道断面直径的二次方而显著增大。隧道管片厚度、截面配筋直径和环向连接螺栓直径都需要随着断面直径增大而增大。随着截面弯矩增大，隧道纵向接缝间隙会增大，引起防水密封垫失效和发生渗漏水，影响隧道车辆安全运营，并降低隧道的耐久性。
发明内容
本发明针对上述问题提出了一种高强度抗震的隧道结构，提高隧道整体强度和抗震性能，稳定性好，进一步提高了耐久性和安全性能。
具体的技术方案如下：
一种高强度抗震的隧道结构，包括自外向内依次包括防水层、一次支护层、补强层和二次支护层；
所述一次支护层由若干轴向固定在防水层内壁上的圆环形结构的支护结构组成，支护结构包括若干支护机构和若干连接机构，相邻的两个支护机构之间通过连接机构实现首尾相连，所述支护机构包括两个内支撑杆和两个外支撑杆，内支撑杆和外支撑杆均为圆弧形结构，内支撑杆和外支撑杆围绕形成的空间内交替的设置第一支撑结构和第二支撑结构，第二支撑结构上设有第一固定杆，第一固定杆上设有外螺纹，所述连接机构包括连接板，连接板的两侧分别设有四个连接管，支护机构的两个内支撑杆和两个外支撑杆分别对应的插入固定在相应的连接管中；
所述补强层浇筑固定在一次支护层内侧，第一固定杆穿过补强层裸露在外；
所述二次支护层包括若干圆环形结构的锁定板和若干管片结构，锁定板包括主锁定板和设置在主锁定板两侧的辅助锁定板，主锁定板上设有若干第一固定孔，辅助锁定板上设有若干第二固定孔，多个锁定板轴向贴合在补强层的内壁上，第一固定杆穿过主锁定板上的第一固定孔、并通过螺母加以锁紧固定，管片结构通过螺栓与第二固定孔螺纹配合的固定在相邻的两个锁定板之间。
上述一种高强度抗震的隧道结构，其中，所述内支撑杆和外支撑杆的截面形状均为正六边形结构。
上述一种高强度抗震的隧道结构，其中，所述第一支撑结构包括两个水平支撑杆和两个竖直支撑杆；一个水平支撑杆固定在两个内支撑杆底部之间、另一个水平支撑杆固定在两个外支撑杆顶部之间；两个竖直支撑杆分别固定在纵向相邻的内支撑杆和外支撑杆之间。
上述一种高强度抗震的隧道结构，其中，所述第二支撑结构包括主支撑杆和四个辅助支撑杆组，主支撑杆为圆柱体结构，每个辅助支撑杆组包括两个辅助支撑杆，主支撑杆位于内支撑杆和外支撑杆围绕形成的空间中，四个辅助支撑杆组中的辅助支撑杆的一端均与主支撑杆固定连接，另一端分别与相应的内支撑杆或外支撑杆固定连接，每个辅助支撑杆组中的辅助支撑杆呈八字形设置、其位于主支撑杆一端的开口宽度小于位于内支撑杆或外支撑杆一端的开口宽度。
上述一种高强度抗震的隧道结构，其中，所述管片结构包括第一管片结构和第二管片结构，第一管片结构包括第一管片和管片固定机构，第二管片结构包括第二管片和管片固定机构，管片固定机构包括矩形框架结构的外包边框，外包边框两侧分别设有一个管片安装板，外包边框内壁上设有一圈限位卡环，所述管片安装板固定在辅助锁定板上，所述第一管片和第二管片均固定在管片固定机构的外包边框中，管片安装板与第一管片和第二管片的内侧面相对齐，第一管片的底部两侧对称的设有若干限位块，第二管片的底部相册对称的设有若干限位槽，限位块和限位槽间隙配合，两个锁定板之间的管片结构中，第一管片结构和第二管片结构交替设置，使限位槽和限位块之间实现插接固定。
上述一种高强度抗震的隧道结构，其中，所述第一管片和第二管片上均设有若干消声通道，消声通道内填充消音棉，消声通道内壁上设有若干契块，契块的截面形状为直角三角形结构。
上述一种高强度抗震的隧道结构，其中，所述防水层和补强层均由防水板拼接组合而成，防水层的厚度小于补强层的厚度。
本发明的有益效果为：
本发明施工方便，提高隧道整体强度和抗震性能，稳定性好，防水性能好，二次支护层通过管片结构拼接成型，进一步提高了隧道的耐久性和安全性能，大幅节约了人力资源，降低了劳动强度，节约了成本。
附图说明
图1为本发明剖视图。
图2为本发明支护机构和连接机构拆解结构示意图。
图3为本发明支护机构侧视图。
图4为本发明二次支护层中锁定板和管片结构组合示意图。
图5为本发明第一管片结构剖视图。
图6为本发明第一管片仰视图。
图7为本发明第二管片仰视图。
图8为本发明支护结构分布示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。
附图标记
防水层1、一次支护层2、补强层3、二次支护层4、支护机构5、连接机构6、内支撑杆7、外支撑杆8、第一支撑结构9、第二支撑结构10、第一固定杆11、水平支撑杆12、竖直支撑杆13、主支撑杆14、辅助支撑杆15、连接板16、连接管17、锁定板18、主锁定板19、辅助锁定板20、第一固定孔21、第二固定孔22、第一管片结构23、第二管片结构24、第一管片25、管片固定机构26、第二管片27、外包边框28、管片安装板29、限位卡环30、限位块31、限位槽32、消声通道33、契块34。
如图所示一种高强度抗震的隧道结构，包括自外向内依次包括防水层1、一次支护层2、补强层3和二次支护层4，所述防水层和补强层均由防水板拼接组合而成，防水层的厚度小于补强层的厚度；
所述一次支护层由若干轴向固定在防水层内壁上的圆环形结构的支护结构组成，支护结构包括若干支护机构5和若干连接机构6，相邻的两个支护机构之间通过连接机构实现首尾相连，所述支护机构包括两个内支撑杆7和两个外支撑杆8，内支撑杆和外支撑杆均为圆弧形结构，且内支撑杆和外支撑杆的截面形状均为正六边形结构，内支撑杆和外支撑杆围绕形成的空间内交替的设置第一支撑结构9和第二支撑结构10，第二支撑结构上设有第一固定杆11，第一固定杆上设有外螺纹；
所述第一支撑结构包括两个水平支撑杆12和两个竖直支撑杆13；一个水平支撑杆固定在两个内支撑杆底部之间、另一个水平支撑杆固定在两个外支撑杆顶部之间；两个竖直支撑杆分别固定在纵向相邻的内支撑杆和外支撑杆之间；
所述第二支撑结构包括主支撑杆14和四个辅助支撑杆组，主支撑杆为圆柱体结构，每个辅助支撑杆组包括两个辅助支撑杆15，主支撑杆位于内支撑杆和外支撑杆围绕形成的空间中，四个辅助支撑杆组中的辅助支撑杆的一端均与主支撑杆固定连接，另一端分别与相应的内支撑杆或外支撑杆固定连接，每个辅助支撑杆组中的辅助支撑杆呈八字形设置、其位于主支撑杆一端的开口宽度小于位于内支撑杆或外支撑杆一端的开口宽度；
所述连接机构包括连接板16，连接板的两侧分别设有四个连接管17，支护机构的两个内支撑杆和两个外支撑杆分别对应的插入固定在相应的连接管中；
所述补强层浇筑固定在一次支护层内侧，第一固定杆穿过补强层裸露在外；
所述二次支护层包括若干圆环形结构的锁定板18和若干管片结构，锁定板包括主锁定板19和设置在主锁定板两侧的辅助锁定板20，主锁定板上设有若干第一固定孔21，辅助锁定板上设有若干第二固定孔22，多个锁定板轴向贴合在补强层的内壁上，第一固定杆穿过主锁定板上的第一固定孔、并通过螺母加以锁紧固定，管片结构通过螺栓与第二固定孔螺纹配合的固定在相邻的两个锁定板之间。
所述管片结构包括第一管片结构23和第二管片结构24，第一管片结构包括第一管片25和管片固定机构26，第二管片结构包括第二管片27和管片固定机构，管片固定机构包括矩形框架结构的外包边框28，外包边框两侧分别设有一个管片安装板29，外包边框内壁上设有一圈限位卡环30，所述管片安装板固定在辅助锁定板上，所述第一管片和第二管片均固定在管片固定机构的外包边框中，管片安装板与第一管片和第二管片的内侧面相对齐，第一管片的底部两侧对称的设有若干限位块31，第二管片的底部相册对称的设有若干限位槽32，限位块和限位槽间隙配合，两个锁定板之间的管片结构中，第一管片结构和第二管片结构交替设置，使限位槽和限位块之间实现插接固定。
所述第一管片和第二管片上均设有若干消声通道33，消声通道内填充消音棉，消声通道内壁上设有若干契块34，契块的截面形状为直角三角形结构。

Claims (5)

1.一种高强度抗震的隧道结构，其特征为，包括自外向内依次包括防水层、一次支护层、补强层和二次支护层；
所述一次支护层由若干轴向固定在防水层内壁上的圆环形结构的支护结构组成，支护结构包括若干支护机构和若干连接机构，相邻的两个支护机构之间通过连接机构实现首尾相连，所述支护机构包括两个内支撑杆和两个外支撑杆，内支撑杆和外支撑杆均为圆弧形结构，内支撑杆和外支撑杆围绕形成的空间内交替的设置第一支撑结构和第二支撑结构，第二支撑结构上设有第一固定杆，第一固定杆上设有外螺纹，所述连接机构包括连接板，连接板的两侧分别设有四个连接管，支护机构的两个内支撑杆和两个外支撑杆分别对应的插入固定在相应的连接管中；
所述补强层浇筑固定在一次支护层内侧，第一固定杆穿过补强层裸露在外；
所述二次支护层包括若干圆环形结构的锁定板和若干管片结构，锁定板包括主锁定板和设置在主锁定板两侧的辅助锁定板，主锁定板上设有若干第一固定孔，辅助锁定板上设有若干第二固定孔，多个锁定板轴向贴合在补强层的内壁上，第一固定杆穿过主锁定板上的第一固定孔、并通过螺母加以锁紧固定，管片结构通过螺栓与第二固定孔螺纹配合的固定在相邻的两个锁定板之间。
2.如权利要求1所述的一种高强度抗震的隧道结构，其特征为，所述内支撑杆和外支撑杆的截面形状均为正六边形结构。
3.如权利要求1所述的一种高强度抗震的隧道结构，其特征为，所述第一支撑结构包括两个水平支撑杆和两个竖直支撑杆；一个水平支撑杆固定在两个内支撑杆底部之间、另一个水平支撑杆固定在两个外支撑杆顶部之间；两个竖直支撑杆分别固定在纵向相邻的内支撑杆和外支撑杆之间。
4.如权利要求1所述的一种高强度抗震的隧道结构，其特征为，所述第二支撑结构包括主支撑杆和四个辅助支撑杆组，主支撑杆为圆柱体结构，每个辅助支撑杆组包括两个辅助支撑杆，主支撑杆位于内支撑杆和外支撑杆围绕形成的空间中，四个辅助支撑杆组中的辅助支撑杆的一端均与主支撑杆固定连接，另一端分别与相应的内支撑杆或外支撑杆固定连接，每个辅助支撑杆组中的辅助支撑杆呈八字形设置、其位于主支撑杆一端的开口宽度小于位于内支撑杆或外支撑杆一端的开口宽度。
5.如权利要求1所述的一种高强度抗震的隧道结构，其特征为，所述管片结构包括第一管片结构和第二管片结构，第一管片结构包括第一管片和管片固定机构，第二管片结构包括第二管片和管片固定机构，管片固定机构包括矩形框架结构的外包边框，外包边框两侧分别设有一个管片安装板，外包边框内壁上设有一圈限位卡环，所述管片安装板固定在辅助锁定板上，所述第一管片和第二管片均固定在管片固定机构的外包边框中，管片安装板与第一管片和第二管片的内侧面相对齐，第一管片的底部两侧对称的设有若干限位块，第二管片的底部相册对称的设有若干限位槽，限位块和限位槽间隙配合，两个锁定板之间的管片结构中，第一管片结构和第二管片结构交替设置，使限位槽和限位块之间实现插接固定。
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