CN108060928A - 盾构隧道复合管片环结构、拼装方法及复合管片的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构隧道复合管片环结构、拼装方法及复合管片的制造方法，其在管片厂中一次成型出底壁分别固设有第一防腐蚀层、第二防腐蚀层和第三防腐蚀层的封顶复合管片、邻接复合管片和普通复合管片，盾构隧道复合管片拼装完成后，即形成所需的防腐蚀层，而无须再在管片内侧施作一层预制或现浇的内部防腐蚀层，从而大幅度降低施工成本和缩短施工工期。另外，本发明将普通复合管片、邻接复合管片和封顶复合管片以轴向直插的方式推至预定位置，即可实现盾构隧道的复合管片环的拼装工作，并能使轴向和纵向相邻的复合管片紧密卡接在一起，而无须人工再通过螺栓将相邻的复合管片连接，从而进一步降低施工成本并缩短施工周期。

Description

盾构隧道复合管片环结构、拼装方法及复合管片的制造方法

技术领域

本发明涉及盾构隧道技术领域，特别涉及一种盾构隧道复合管片环结构、拼装方法及复合管片的制造方法。

背景技术

随着城市的扩张和建设密度的加大，地面硬化率愈来愈高，原有的水库、山体、湖泊、鱼塘逐渐被侵占，河涌断面越来越窄，城市的储水、排水和自然净化能力大大减弱，城市水浸和内涝频发。此外，极高的人口密度和城市建设密度使得城市面源污染负荷迅速加大，雨季合流制地区的溢流污染日益严重。许多城市（特别是老城区）因建筑密集以及上地铁和综合体的开发使得通过建设浅层地下排水管道来提高排水标准和完善截污系统变得异常困难，且代价巨大。而深层排水隧道（指埋设在地面以下超过30米深度的大型排水隧道，直径一般为3～10米，简称深隧）由于可避免大量征地和拆迁，并可适当利用城市30～60ｍ的深层地下空间，因而成为目前改善城市排水能力的重要手段，并成为城市发展的必然选择。

城市深层排水隧道储水、排水过程中，雨、污水中的氯、硫离子等在各类生物、化学作用下会生成腐蚀性的酸性物质，并随雨、污水中的淤泥逐渐沉积并附着在深层排水隧道的内侧（或称内壁）。在该类酸性物质长期腐蚀作用下，可能导致排水隧道内壁结构损伤、开裂甚至破坏，严重影响深层排水隧道的正常运营，进而影响城市防洪排污管网的建设。

由于盾构法的优越性与技术成熟性，目前城市深层排水隧道主要采用盾构法施工。且为防止污水中的酸性物质对深层排水隧道管片结构的腐蚀，会在深层排水隧道管片衬砌内表面设置一层防腐蚀层。通常的做法是在深层排水隧道管片拼装完成后，再在管片内侧施作一层预制或现浇的内部防腐蚀层。目前可选的内部衬砌有现浇混凝土层、钢纤维混凝土层、玻璃纤维强化塑料层、环氧树脂层或者镀锌钢管层等。虽然能在一定程度上防止酸性物质对深层排水隧道管片结构的腐蚀，但这种采用外部管片衬砌与内部防腐蚀层分开安装施作，分次安装的方式大幅度增加了施工成本，并延长了施工工期；另外，需在拼装管片后，再人工在预先成型于管片内侧的倾斜的螺栓手孔位安装螺栓，以通过螺栓将相邻的两片管片连接固紧，而这人工连接相邻管片的方式，同样增加了施工成本并延长施工周期。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种盾构隧道复合管片环结构、拼装方法及复合管片的制造方法，旨在降低施工成本，并缩短施工周期。

为实现上述目的，本发明提出一种盾构隧道复合管片环结构，包括：

一块封顶复合管片，所述封顶复合管片包括封顶管片以及固设于封顶管片内壁的第一防腐蚀层，第一防腐蚀层设有伸向封顶管片的第一锚固件，封顶管片在管片模具中成型并将第一锚固件伸出第一防腐蚀层的部分包覆，以将第一防腐蚀层贴紧固定在封顶管片的内壁，封顶管片轴向的前壁设有第一螺栓孔，第一螺栓孔装有杆部部分旋入第一螺栓孔的第一螺栓，封顶管片轴向的后壁对应第一螺栓孔的位置设有第一接孔，第一接孔内固设有弹性的第一锁件，第一锁件开设有直径小于第一螺栓的帽部外径的第一卡孔，第一螺栓的帽部挤过轴向相邻的封顶管片的第一卡孔后，勾卡于第一锁件的前端壁，以将轴向相邻的封顶管片固连，封顶管片轴向的后壁分别接近环向两侧壁的位置设有两个贯穿相应环向侧壁的第一T型卡槽第一T型卡槽外小内大；

一块邻接复合管片，所述邻接复合管片与封顶复合管片环向相邻，包括邻接管片以及固设于邻接管片内壁的第二防腐蚀层，第二防腐蚀层设有伸向邻接管片的第二锚固件，邻接管片在管片模具中成型并将第二锚固件伸出第二防腐蚀层的部分包覆，以将第二防腐蚀层贴紧固定在邻接管片的内壁，邻接管片轴向的前壁设有第二螺栓孔，第二螺栓孔装有杆部部分旋入第二螺栓孔的第二螺栓，邻接管片轴向的后壁对应第二螺栓孔的位置设有第二接孔，第二接孔内固设有弹性的第二锁件，第二锁件开设有直径小于第二螺栓的帽部外径的第二卡孔，第二螺栓的帽部挤过轴向相邻的邻接管片的第二卡孔后，勾卡于第二锁件的前端壁，以将轴向相邻的邻接管片固连，邻接管片的环向两侧分别设有第一T型连接头和第二T型连接头，第一T型连接头卡接于封顶复合管片的一个第一T型卡槽中，从而将封顶复合管片和邻接复合管片紧密连接在一起；以及

多块普通复合管片，多块所述普通复合管片环向依次相连，且位于环向两端的普通复合管片分别与封顶复合管片和邻接复合管片相连，每块普通复合管片包括普通管片以及固设于普通管片内壁的第三防腐蚀层，第三防腐蚀层设有伸向普通管片的第三锚固件，普通管片在管片模具中成型并将第三锚固件伸出第三防腐蚀层的部分包覆，以将第三防腐蚀层贴紧固定在普通管片的内壁，普通管片轴向的前壁设有第三螺栓孔，第三螺栓孔装有杆部部分旋入第三螺栓孔的第三螺栓，普通管片轴向的后壁对应第三螺栓孔的位置设有第三接孔，第三接孔内固设有弹性的第三锁件，第三锁件开设有直径小于第三螺栓的帽部外径的第三卡孔，第三螺栓的帽部挤过轴向相邻的普通管片的第三卡孔后，勾卡于第三锁件的前端壁，以将轴向相邻的普通管片固连，每块普通管片的后壁接近一环向侧壁的位置设有贯穿该环向侧壁的第二T型卡槽，每块普通管片另一环向侧壁设有第三T型连接头，环向相邻的普通管片之间通过第二T型卡槽和第三T型连接头的配合卡接，封顶管片和普通管片通过第一T型卡槽和第三T型连接头的配合卡接，邻接管片和普通管片通过第二T型连接头和第二T型卡槽的配合卡接。

本发明还提出一种盾构隧道复合管片环拼装方法，包括步骤：

A、通过管片拼接机将第一块普通复合管片吊起并放置到预定的位置，接着，施加推力将第一块普通复合管片轴向向前推于其前壁的第三螺栓顶入位于轴向前方的普通复合管片后壁的第三接孔中，并使第三螺栓的帽部勾卡于第三锁件的前端壁；

B、通过管片拼接机将第二块普通复合管片吊至其第三T型连接头与第一块普通管片的第二T型卡槽轴向相对后，将第二块普通复合管片轴向向前移动至其第三T型连接头轴向卡入第二T型卡槽，然后施加推力将第二块普通复合管片轴向向前推于其前壁的第三螺栓进入位于轴向前方的普通复合管片后壁的第三接孔中，并使第三螺栓的帽部勾卡于该第三锁件的前端壁；

C、按步骤B重复操作至完成一环盾构隧道复合管片环的所有普通复合管片的接装操作；

D、通过管片拼接机将邻接复合管片吊至其第二T型连接头与普通复合管片的第二T型卡槽轴向相对后，将邻接复合管片轴向向前移动至其第二T型连接头轴向卡入第二T型卡槽，然后施加推力将邻接复合管片轴向向前推于其前壁的第二螺栓进入位于轴向前方的邻接复合管片后壁的第二接孔中，并使第二螺栓的帽部勾卡于第二锁件的前端壁；

E、通过管片拼装机将封顶复合管片吊至其环向两侧的第一T型卡槽分别与邻接复合管片的第一T型连接头和普通管片的第三T型连接头轴向相对后，将封顶复合管片轴向向前移动至其两侧的第一T型卡槽分别卡于第一T型连接头和第三T型连接头外，然后施加推力将封顶复合管片轴向向前推于其前壁的第一螺栓进入位于轴向前方的封顶复合管片后壁的第一接孔中，并使第一螺栓的帽部勾卡于第一锁件的前端壁；

F、完成一环盾构隧道复合管片环的拼装操作，并如此重复操作至完成盾构隧道的所有复合管片环的拼装工作。

本发明还提出一种盾构隧道复合管片的制造方法，包括步骤：

a、将预先成型好的第一防腐蚀层、第二防腐蚀层或者第三防腐蚀层以第一锚固件、第二锚固件或者第三锚固件朝上的方式铺于相应的管片模具的底壁后，将已制作好的管片钢筋骨架吊入管片模具中；

b、在钢筋骨架的纵向前端和后端分别安装第一芯棒和第一卡接件、第二芯棒和第二卡接件或者第三芯棒和第三卡接件，以及在钢筋骨架的环向两侧安装两个第一连接件、第一螺管和第二螺管或者第三螺管和第二连接件；

c、盖上模具的上盖板，将混凝土浆浇入管片模具中并振捣后，打开模具上盖板，并对混凝土外弧面进行收水、抹面；

d、静养预定时间以使混凝土浆凝固至预定强度后，进行脱模操作，得到封顶复合管片、邻接复合管片或者普通复合管片。

本发明技术方案将第一防腐蚀层、第二防腐蚀层和第三防腐蚀层分别铺设于相应的管片模具的底壁，可在管片厂中一次成型出底壁分别固设有第一防腐蚀层、第二防腐蚀层和第三防腐蚀层的封顶复合管片、邻接复合管片和普通复合管片，盾构隧道复合管片拼装完成后，第一防腐蚀层、第二防腐蚀层和第三防腐蚀层即围成所需的防腐蚀层，而无须如现有技术那样再在管片内侧施作一层预制或现浇的内部防腐蚀层，从而大幅度降低施工成本和缩短施工工期。另外，封顶复合管片、邻接复合管片和普通复合管片的轴向前壁和后壁设有相适配的第一螺栓和第一锁件、第二螺栓和第二锁件以及第三螺栓和第三锁件；封顶复合管片、邻接复合管片和普通复合管片的径向两侧分别设有第一T型卡槽、第一T型连接头和第二T型连接头以及第三T型连接头和第二T型卡槽。将普通复合管片、邻接复合管片和封顶复合管片以轴向直插的方式推至预定位置，即可实现盾构隧道的复合管片环的拼装工作，并能使轴向和纵向相邻的复合管片（包括普通复合管片、邻接复合管片和封顶复合管片）紧密卡接在一起，而无须人工再通过螺栓将相邻的复合管片连接，从而进一步降低施工成本并缩短施工周期。

附图说明

图1为本发明盾构隧道复合管片环结构的示意图；

图2为封顶复合管片的俯视图；

图3为邻接复合管片的俯视图；

图4为普通复合管片的俯视图；

图5为封顶管片或者普通管片的局部示意图；

图6为封顶复合管片与环向相邻的邻接复合管片或者普通复合管片的装配示意图；

图7为轴向相邻的封顶复合管片、邻接复合管片或者普通复合管片的装配示意图；

图8为第一防腐蚀层、第二防腐蚀层或者第三防腐蚀层铺于管片模具底壁的示意图；

图9为第一螺栓、第二螺栓或者第三螺栓的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向，逆时针、顺时针、周向、径向、轴向……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”或者“第二”等的描述，则该“第一”或者“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为普通，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种盾构隧道复合管片环结构。

本发明实施例中，如图1至9所示，该盾构隧道复合管片环结构，包括一块封顶复合管片1、一块邻接复合管片2和多块普通复合管片3。

所述封顶复合管片1包括封顶管片11以及固设于封顶管片11内壁（以朝向盾构隧道内部的壁面为内壁，而朝向盾构隧道外部的壁面为外壁）的第一防腐蚀层12，第一防腐蚀层12设有伸向封顶管片11的第一锚固件121，封顶管片11在管片模具500中成型并将第一锚固件121伸出第一防腐蚀层12的部分包覆，以将第一防腐蚀层12贴紧固定在封顶管片11的内壁，封顶管片11轴向的前壁设有第一螺栓孔111，第一螺栓孔111装有杆部部分旋入第一螺栓孔111的第一螺栓4，封顶管片11轴向的后壁对应第一螺栓孔111的位置设有第一接孔112，第一接孔112内固设有弹性的第一锁件113，第一锁件113开设有直径小于第一螺栓4的帽部外径的第一卡孔1131，第一螺栓4的帽部41挤过轴向相邻的封顶管片11的第一卡孔1131后，勾卡于第一锁件113的前端壁，以将轴向相邻的封顶管片11固连，封顶管片11轴向的后壁分别接近环向两侧壁的位置设有两个贯穿相应环向侧壁的第一T型卡槽114，第一T型卡槽114外小内大。

所述邻接复合管片2与封顶复合管片1环向相邻，包括邻接管片21以及固设于邻接管片21内壁的第二防腐蚀层22，第二防腐蚀层22设有伸向邻接管片21的第二锚固件221，邻接管片21在管片模具500中成型并将第二锚固件221伸出第二防腐蚀层22的部分包覆，以将第二防腐蚀层22贴紧固定在邻接管片21的内壁，邻接管片21轴向的前壁设有第二螺栓孔211，第二螺栓孔211装有杆部部分旋入第二螺栓孔211的第二螺栓5，邻接管片21轴向的后壁对应第二螺栓孔211的位置设有第二接孔212，第二接孔212内固设有弹性的第二锁件213，第二锁件213开设有直径小于第二螺栓5的帽部外径的第二卡孔2131，第二螺栓5的帽部51挤过轴向相邻的邻接管片21的第二卡孔2131后，勾卡于第二锁件213的前端壁，以将轴向相邻的邻接管片21固连，邻接管片21的环向两侧分别设有第一T型连接头6和第二T型连接头7，第一T型连接头6可卡接于封顶复合管片1的一个第一T型卡槽114中，从而将封顶复合管片1和邻接复合管片2紧密连接在一起，防止封顶复合管片1和邻接复合管片2分离。

多块所述普通复合管片3环向依次相连，且位于环向两端的普通复合管片3分别与封顶复合管片1和邻接复合管片2相连，每块普通复合管片3包括普通管片31以及固设于普通管片31内壁的第三防腐蚀层32，第三防腐蚀层32设有伸向普通管片31的第三锚固件321，普通管片31在管片模具500中成型并将第三锚固件321伸出第三防腐蚀层32的部分包覆，以将第三防腐蚀层32贴紧固定在普通管片31的内壁，普通管片31轴向的前壁设有第三螺栓孔311，第三螺栓孔311装有杆部部分旋入第三螺栓孔311的第三螺栓8，普通管片31轴向的后壁对应第三螺栓孔311的位置设有第三接孔312，第三接孔312内固设有弹性的第三锁件313，第三锁件313开设有直径小于第三螺栓8的帽部外径的第三卡孔3131，第三螺栓8的帽部挤过轴向相邻的普通管片31的第三卡孔3131后，勾卡于第三锁件313的前端壁，以将轴向相邻的普通管片31固连，每块普通管片31的后壁接近一环向侧壁的位置设有贯穿该环向侧壁的第二T型卡槽314，每块普通管片31另一环向侧壁设有第三T型连接头9，环向相邻的普通管片31之间通过第二T型卡槽314和第三T型连接头9的配合卡接，封顶管片11和普通管片31通过第一T型卡槽114和第三T型连接头9的配合卡接，邻接管片21和普通管片31通过第二T型连接头7和第二T型卡槽314的配合卡接，最终围成盾构隧道的一环复合管片环（见图1），而预定环数的相邻复合管片环则连接形成所述盾构隧道。

可以理解地，如图1、图6和图7所示，相邻的封顶复合管片1、邻接复合管片2和普通复合管片3之间应该水密处理，起止水作用。具体地，可以在封顶管片11、邻接管片21以及普通管片31轴向的前壁和后壁以及环侧的两侧壁安装止水密封垫100、200、300，复合管片环拼装后，相邻的封顶复合管片1、邻接复合管片2和普通复合管片3紧压相应的止水密封垫100、200、300，以实现止水。

在本发明实施例中，如图2至4所示，封顶管片11、邻接管片21和普通管片31的轴向前壁分别预埋有第一芯棒110、第二芯棒210和第三芯棒310，第一芯棒110、第二芯棒210和第三芯棒310的前壁分别与封顶管片11、邻接管片21和普通管片31的轴向前壁平齐或者略微伸出所述轴向前壁，所述第一螺栓孔111、第二螺栓孔211和第三螺栓孔311分别开设于第一芯棒110、第二芯棒210和第三芯棒310的前端壁。

在本发明实施例中，如图2至4所示，所述封顶管片11、邻接管片21和普通管片31的轴向后壁分别预埋有第一卡接件10、第二卡接件20和第三卡接件30，第一卡接件10、第二卡接件20和第三卡接件30的后壁分别与封顶管片11、邻接管片21和普通管片31的轴向后壁平齐或者略微伸入所述轴向后壁，所述第一接孔112、第二接孔212和第三接孔312开设于第一卡接件10、第二卡接件20和第三卡接件30的后壁，并分别装有所述第一锁件113、第二锁件213和第三锁件313。

进一步地，如图2至4所示，所述第一卡接件10、第二卡接件20和第三卡接件30的后壁分别设有橡胶环101、201、301，复合管片环拼装后，相应的橡胶环101、201、301与轴向相邻的封顶管片11、邻接管片21和普通管片31的前壁相抵，以防止液体进入相应的第一接孔112、第二接孔212和第三接孔312、以及第一螺栓孔111、第二螺栓孔211和第三螺栓孔311。

具体地，如图2、图3、图4以及图9所示，所述第一螺栓4、第二螺栓5和第三螺栓8的杆部位于第一螺栓孔111、第二螺栓孔211和第三螺栓孔311外的部分的周壁有向外伸出的齿状物42、52、82，所述第一卡接件10、第二卡接件20和第三卡接件30由塑性材料（例如塑料）制成，第一接孔112、第二接孔212和第三接孔312的孔壁成型有倒齿1121、2121、3121，复合管片环拼装后，所述齿状物42、52、82卡入所述倒齿1121、2121、3121中，以提供摩擦力，从而提高第一螺栓4、第二螺栓5和第三螺栓8与第一卡接件10、第二卡接件20和第三卡接件30的连接强度。

在本发明实施例中，如图2至4所示，封顶管片11轴向的后壁分别接近环向两侧壁的位置分别预埋有第一连接件115，两个所述第一T型卡槽114分别开设于相应的第一连接件115。所述第一连接件115优选金属（例如钢或者铝合金等）制成。邻接管片21的环向两侧分别预埋有第一螺管214和第二螺管215，所述第一T型连接头6和第二T型连接头7的杆部部分旋接于第一螺管214和第二螺管215中。普通管片31轴向的后壁接近一个环向侧壁的位置预埋有第二连接件315，第二T型卡槽314开设于第二连接件315，第二连接件315同样优选金属（例如钢或者铝合金等）制成；普通管片31的环向另一侧预埋有第三螺管316，所述第三T型连接头9的杆部部分旋接于第三螺管316。

在发明实施例中如图1、图6、图7所示，所述第一防腐蚀层12、第二防腐蚀层22和第三防腐蚀层32采用延展以及防腐蚀性能较强的高密度聚乙稀（HDPE）或者聚双环戊二烯等工程塑料制成。厚度可根据使用需求而设定，例如，5~20MM，优选10MM。第一锚固件121、第二锚固件221和第三锚固件321采用高密度的塑性板料或者铸铁件制成，第一锚固件121、第二锚固件221和第三锚固件321的数量和排布方式可根据使用需求而设定，例如，可间距均匀地分布，间距可以设为20~40MM，当然，也可以间距不均匀布置 。第一防腐蚀层12、第二防腐蚀层22和第三防腐蚀层32设有第一锚固件121、第二锚固件221和第三锚固件321的表面的面积大于封顶管片11、邻接管片21和普通管片31内壁的面积，第一防腐蚀层12、第二防腐蚀层22和第三防腐蚀层32四侧边缘分别延伸至与相应的封顶管片11、邻接管片21和普通管片31的前壁、后壁和环向两侧壁贴合，以提高封顶复合管片1、邻接复合管片2和普通复合管片3的防腐蚀性。

具体地，如图2、图3、图4以及图8所示，封顶复合管片1、邻接复合管片2和普通复合管片3的中部位置设有贯穿封顶管片11和第一防腐蚀层12、邻接管片21和第二防腐蚀层22以及普通管片31和第三防腐蚀层32的第一吊装孔13、第二吊装孔23和第三吊装孔33，接装时，方便管片拼接机将封顶复合管片1、邻接复合管片2和普通复合管片3吊起。拼装后，所述第一吊装孔13、第二吊装孔23和第三吊装孔33应封填防水及防腐蚀材料。

可以理解地，复合管片环拼装后，在相邻的第一防腐蚀层12、第二防腐蚀层22和第三防腐蚀层32之间的间隙封填有热熔性材料400，以提高密封性和防腐蚀性。

本发明还提出一种盾构隧道复合管片环拼装方法。

在本发明实施例中，如图1至图9所示，盾构隧道复合管片环的结构参照上述实施例，该盾构隧道复合管片环拼装方法，包括步骤：

A、通过管片拼接机（未图示）将第一块普通复合管片3吊起并放置到预定的位置，接着，施加推力将第一块普通复合管片3轴向向前推于其前壁的第三螺栓8顶入位于轴向前方的普通复合管片3后壁的第三接孔312中，并使第三螺栓8的帽部81勾卡于第三锁件313的前端壁。

具体地，普通复合管片3的具体结构可参照上述实施例，这里不再过行赘述。第三螺栓8是在拼装前，预先旋紧于普通复合管片3的第三螺栓孔311中。管片拼接机是盾构机配套的设备，为现有技术，这里不再对其具体结构以及工作原理进行赘述。应当说明的是，这里将朝向盾构机掘进的方向定为轴向的后方，与之相反的方向则为轴向的前方。

B、通过管片拼接机将第二块普通复合管片3吊至其第三T型连接头9与第一块普通管片31的第二T型卡槽314轴向相对后，将第二块普通复合管片3轴向向前移动至其第三T型连接头9轴向卡入第二T型卡槽314，然后施加推力将第二块普通复合管片3轴向向前推于其前壁的第三螺栓8进入位于轴向前方的普通复合管片3后壁的第三接孔312中，并使第三螺栓8的帽部勾卡于该第三锁件313的前端壁；

C、按步骤B重复操作至完成一环盾构隧道复合管片环的所有普通复合管片3的接装操作；

D、通过管片拼接机将邻接复合管片2吊至其第二T型连接头7与普通复合管片3的第二T型卡槽314轴向相对后，将邻接复合管片2轴向向前移动至其第二T型连接头7轴向卡入第二T型卡槽314，然后施加推力，将邻接复合管片2轴向向前推于其前壁的第二螺栓5进入位于轴向前方的邻接复合管片2后壁的第二接孔212中，并使第二螺栓5的帽部勾卡于第二锁件213的前端壁；

具体地，邻接复合管片2的具体结构可参照上述实施例，这里不再过行赘述。第二螺栓5、第一T型连接头6和第二T型连接头7是在拼装前，预先旋紧于邻接复合管片2的第二螺栓孔211、第一螺管214和第二螺管215中。

E、通过管片拼装机将封顶复合管片1吊至其环向两侧的第一T型卡槽114分别与邻接复合管片2的第一T型连接头6和普通管片31的第三T型连接头9轴向相对后，将封顶复合管片1轴向向前移动至其两侧的第一T型卡槽114分别卡于第一T型连接头6和第三T型连接头9外，然后施加推力，将封顶复合管片1轴向向前推于其前壁的第一螺栓4进入位于轴向前方的封顶复合管片1后壁的第一接孔112中，并使第一螺栓4的帽部勾卡于第一锁件113的前端壁；

具体地，封顶复合管片1的具体结构可参照上述实施例，这里不再过行赘述。第一螺栓4是在拼装前，预先旋紧于封顶复合管片1的第一螺栓孔111中。

F、完成一环盾构隧道复合管片环的拼装操作，并如此重复操作至完成盾构隧道的所有复合管片环的拼装工作。

可以理解地，为了方便管片拼接机将封顶复合管片1、邻接复合管片2和普通复合管片3吊起，封顶复合管片1、邻接复合管片2和普通复合管片3的中部位置会开设贯穿封顶管片11和第一防腐蚀层12、邻接管片21和第二防腐蚀层22以及普通管片31和第三防腐蚀层32的第一吊装孔13、第二吊装孔23和第三吊装孔33，因此，在完成复合管片环的拼装后，还包括在所述第一吊装孔13、第二吊装孔23和第三吊装孔33封填防水及防腐蚀材料的过程。

进一步地，复合管片环拼装后，还包括在相邻的第一防腐蚀层12、第二防腐蚀层22和第三防腐蚀层32之间的间隙封填热熔性材料400的过程，以提高密封性和防腐蚀性。

本发明还提出一种盾构隧道复合管片的制造方法。

在本发明实施例中，所述盾构隧道复合管片的结构参照上述实施例，盾构隧道复合管片的制造方法，包括步骤：

a、将预先成型好的第一防腐蚀层12、第二防腐蚀层22或者第三防腐蚀层32以第一锚固件121、第二锚固件221或者第三锚固件321朝上的方式铺于相应的管片模具500的底壁后，将已制作好的管片钢筋骨架（未图示）吊入管片模具500中；

具体地，第一防腐蚀层12、第二防腐蚀层22和第三防腐蚀层32的结构参照上述实施例，这里不再对其具体结构进行赘述。钢筋骨架根据封顶管片11、邻接管片21以及普通管片31的大小制作，制作方法为现有技术，这里不再进行赘述。另外，所述的第一防腐蚀层12、第二防腐蚀层22和第三防腐蚀层32设有第一锚固件121、第二锚固件221和第三锚固件321的表面的面积会设置得大于封顶管片11、邻接管片21和普通管片31内壁的面积，使第一防腐蚀层12、第二防腐蚀层22和第三防腐蚀层32四侧边缘可分别延伸至将相应的封顶管片11、邻接管片21和普通管片31的前壁、后壁和环向两侧壁贴合，以提高封顶复合管片1、邻接复合管片2和普通复合管片3的防腐蚀性。因此，将第一防腐蚀层12、第二防腐蚀层22或者第三防腐蚀层32放入管片模具500后，需将第一防腐蚀层12、第二防腐蚀层22或者第三防腐蚀层32的四侧边缘相比管片模具底壁500宽出的部分弯折至紧密贴合管片模具500的四个侧壁。

b、在钢筋骨架的轴向前端和后端分别安装第一芯棒110和第一卡接件10、第二芯棒210和第二卡接件20或者第三芯棒310和第三卡接件30，以及在钢筋骨架的环向两侧安装两个第一连接件115、第一螺管214和第二螺管215或者第三螺管316和第二连接件315；

具体地，所述管片模具500可在现有的管片模具的结构的基础上进行小幅度改动，例如，在管片模具500的轴向两个侧壁上分别开设用于对接第一芯棒110和第一卡接件10、第二芯棒210和第二卡接件20或者第三芯棒310和第三卡接件30的芯棒预留孔501和卡接件预留孔502；在管片模具500的径向两个侧壁分别开设用于对接两个第一连接件115、第一螺管214和第二螺管215或者第三螺管316和第二连接件315的螺管预留孔(未图示)和连接件预留孔（未图示）。

c、盖上模具的上盖板（未图示），将混凝土浆浇入管片模具500中并振捣后，打开模具上盖板；

具体地，混凝土按设计配比配置并搅拌均匀（考虑到强度提升，可渗入钢纤维），经浇筑作业车垂直提升到浇筑位置，开始均匀浇入管片模具500内，分层下料并开启振动器进行振捣，确保防腐蚀层与混凝土层接触均匀，贴合紧密。浇筑振捣完成后打开模具上盖板，对混凝土外弧面进行收水、抹面。

d、静养预定时间以使混凝土浆凝固至预定强度后，进行脱模操作，得到所需的封顶复合管片1、邻接复合管片2或者普通复合管片3。

具体地，所述静养是指在预定的时间内，保证模具内的混凝土静置不动。而预定的时间可根据实际情况而设定，例如1~4个小时，优选2小时。

进一步地，在将第一防腐蚀层12、第二防腐蚀层22或者第三防腐蚀层32以第一锚固件121、第二锚固件221或者第三锚固件321朝上的方式铺于相应的管片模具500的底壁之前，还包括用塑料刮刀清理管片模具500底壁，并用压缩空气吹净管片模具500内的积垢之后，用喷雾器在管片模具500内表面均匀喷洒脱模剂的过程，以使后续的脱模工作更为顺利。

进一步地，如图8所示，管片模具500的底壁的中部位置还设有向上延伸的吊装孔成型柱503，第一防腐蚀层12、第二防腐蚀层22或者第三防腐蚀层32对应吊装孔成型柱503的位置开设有通孔，第一防腐蚀层12、第二防腐蚀层22或者第三防腐蚀层32铺设于管片模具500底壁后，吊装孔成型柱503经通孔穿过第一防腐蚀层12、第二防腐蚀层22或者第三防腐蚀层32。脱模后，封顶复合管片1、邻接复合管片2或者普通复合管片3的中部对应吊装孔成型柱503的位置形成第一吊装孔13、第二吊装孔23和第三吊装孔33。

可以理解地，脱模后，可将封顶复合管片1、邻接复合管片2和普通复合管片3翻至内壁朝上放置，并进行相应的编号，以便于对封顶复合管片1、邻接复合管片2和普通复合管片3进行分类。必要时，将封顶复合管片1、邻接复合管片2或者普通复合管片3移动至养护水池内进行水养护，水养护完成后，将封顶复合管片1、邻接复合管片2和普通复合管片3进行堆放，但应注意，在后续的封顶复合管片1、邻接复合管片2或者普通复合管片3堆放及运输过程中，应对防腐蚀层进行保护，包括采用柔性支架进行衬托，另外，两层以上复合管片叠放及装运时，复合管片之间应附有柔性材料的垫料，应当说明的是，上述的复合管片指封顶复合管片1、邻接复合管片2和普通复合管片3。

进一步地，完成水养护之后，可在封顶管片11、邻接管片21以及普通管片31轴向的前壁和后壁以及环侧的两侧壁安装止水密封垫100、200、300，以在复合管片环拼装后，使相邻的封顶复合管片1、邻接复合管片2和普通复合管片3紧压相应的止水密封垫100、200、300，实现止水。

可以理解地，在钢筋骨架上安装第一连接件115或者第二连接件315前，可在第一连接件115或者第二连接件315上固设可将第一T型卡槽114或者第二T型卡槽314的开口封闭的薄层阻挡片（未图示），以防止混凝土浆倒灌进第一T型卡槽114或者第二T型卡槽314内，脱模后再将阻挡片敲碎或移除即可。阻挡片可以采用高塑性材料或者橡胶制成，并可通过粘胶粘贴固定于第一连接件115或者第二连接件315上。

拼装复合管片环前，需预先将第二螺栓5、第一T型连接头6和第二T型连接头7旋紧于邻接复合管片2的第二螺栓孔211、第一螺管214和第二螺管215中；将第一螺栓4旋紧于封顶复合管片1的第一螺栓孔111中；将第三T型连接头9和第三螺栓8旋紧于第三螺管316和第三螺栓孔311中。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种盾构隧道复合管片环结构，其特征在于，包括：

一块封顶复合管片，所述封顶复合管片包括封顶管片以及固设于封顶管片内壁的第一防腐蚀层，第一防腐蚀层设有伸向封顶管片的第一锚固件，封顶管片在管片模具中成型并将第一锚固件伸出第一防腐蚀层的部分包覆，以将第一防腐蚀层贴紧固定在封顶管片的内壁，封顶管片轴向的前壁设有第一螺栓孔，第一螺栓孔装有杆部部分旋入第一螺栓孔的第一螺栓，封顶管片轴向的后壁对应第一螺栓孔的位置设有第一接孔，第一接孔内固设有弹性的第一锁件，第一锁件开设有直径小于第一螺栓的帽部外径的第一卡孔，第一螺栓的帽部挤过轴向相邻的封顶管片的第一卡孔后，勾卡于第一锁件的前端壁，以将轴向相邻的封顶管片固连，封顶管片轴向的后壁分别接近环向两侧壁的位置设有两个贯穿相应环向侧壁的第一T型卡槽第一T型卡槽外小内大；

一块邻接复合管片，所述邻接复合管片与封顶复合管片环向相邻，包括邻接管片以及固设于邻接管片内壁的第二防腐蚀层，第二防腐蚀层设有伸向邻接管片的第二锚固件，邻接管片在管片模具中成型并将第二锚固件伸出第二防腐蚀层的部分包覆，以将第二防腐蚀层贴紧固定在邻接管片的内壁，邻接管片轴向的前壁设有第二螺栓孔，第二螺栓孔装有杆部部分旋入第二螺栓孔的第二螺栓，邻接管片轴向的后壁对应第二螺栓孔的位置设有第二接孔，第二接孔内固设有弹性的第二锁件，第二锁件开设有直径小于第二螺栓的帽部外径的第二卡孔，第二螺栓的帽部挤过轴向相邻的邻接管片的第二卡孔后，勾卡于第二锁件的前端壁，以将轴向相邻的邻接管片固连，邻接管片的环向两侧分别设有第一T型连接头和第二T型连接头，第一T型连接头卡接于封顶复合管片的一个第一T型卡槽中，从而将封顶复合管片和邻接复合管片紧密连接在一起；以及

多块普通复合管片，多块所述普通复合管片环向依次相连，且位于环向两端的普通复合管片分别与封顶复合管片和邻接复合管片相连，每块普通复合管片包括普通管片以及固设于普通管片内壁的第三防腐蚀层，第三防腐蚀层设有伸向普通管片的第三锚固件，普通管片在管片模具中成型并将第三锚固件伸出第三防腐蚀层的部分包覆，以将第三防腐蚀层贴紧固定在普通管片的内壁，普通管片轴向的前壁设有第三螺栓孔，第三螺栓孔装有杆部部分旋入第三螺栓孔的第三螺栓，普通管片轴向的后壁对应第三螺栓孔的位置设有第三接孔，第三接孔内固设有弹性的第三锁件，第三锁件开设有直径小于第三螺栓的帽部外径的第三卡孔，第三螺栓的帽部挤过轴向相邻的普通管片的第三卡孔后，勾卡于第三锁件的前端壁，以将轴向相邻的普通管片固连，每块普通管片的后壁接近一环向侧壁的位置设有贯穿该环向侧壁的第二T型卡槽，每块普通管片另一环向侧壁设有第三T型连接头，环向相邻的普通管片之间通过第二T型卡槽和第三T型连接头的配合卡接，封顶管片和普通管片通过第一T型卡槽和第三T型连接头的配合卡接，邻接管片和普通管片通过第二T型连接头和第二T型卡槽的配合卡接。

2.如权利要求1所述的盾构隧道复合管片环结构，其特征在于：封顶管片、邻接管片和普通管片的轴向前壁分别预埋有第一芯棒、第二芯棒和第三芯棒，第一芯棒、第二芯棒和第三芯棒的前壁分别与封顶管片、邻接管片和普通管片的轴向前壁平齐或者略微伸出所述轴向前壁，所述第一螺栓孔、第二螺栓孔和第三螺栓孔分别开设于第一芯棒、第二芯棒和第三芯棒的前端壁；封顶管片、邻接管片和普通管片的轴向后壁分别预埋有第一卡接件、第二卡接件和第三卡接件，第一卡接件、第二卡接件和第三卡接件的后壁分别与封顶管片、邻接管片和普通管片的轴向后壁平齐或者略微伸入所述轴向后壁，所述第一接孔、第二接孔和第三接孔开设于第一卡接件、第二卡接件和第三卡接件的后壁；第一螺栓、第二螺栓和第三螺栓的杆部位于第一螺栓孔、第二螺栓孔和第三螺栓孔外的部分的周壁有向外伸出的齿状物，所述第一卡接件、第二卡接件和第三卡接件由塑性材料制成，第一接孔、第二接孔和第三接孔的孔壁成型有倒齿，复合管片环拼装后，所述齿状物卡入所述倒齿中。

3.如权利要求2所述的盾构隧道复合管片环结构，其特征在于：封顶管片轴向的后壁分别接近环向两侧壁的位置分别预埋有第一连接件，两个所述第一T型卡槽分别开设于相应的第一连接件，邻接管片的环向两侧分别预埋有第一螺管和第二螺管，所述第一T型连接头和第二T型连接头的杆部部分旋接于第一螺管和第二螺管中；普通管片轴向的后壁接近一个环向侧壁的位置预埋有第二连接件，第二T型卡槽开设于第二连接件；普通管片的环向另一侧预埋有第三螺管，所述第三T型连接头的杆部部分旋接于第三螺管。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的盾构隧道复合管片环结构，其特征在于：所述第一防腐蚀层、第二防腐蚀层和第三防腐蚀层采用具有延展以及防腐蚀性能的工程塑料制成，第一防腐蚀层、第二防腐蚀层和第三防腐蚀层设有第一锚固件、第二锚固件和第三锚固件的表面的面积大于封顶管片、邻接管片和普通管片内壁的面积，第一防腐蚀层、第二防腐蚀层和第三防腐蚀层四侧边缘分别延伸至与相应的封顶管片、邻接管片和普通管片的前壁、后壁和环向两侧壁贴合；封顶复合管片、邻接复合管片和普通复合管片的中部位置设有贯穿封顶管片和第一防腐蚀层、邻接管片和第二防腐蚀层以及普通管片和第三防腐蚀层的第一吊装孔、第二吊装孔和第三吊装孔，第一吊装孔、第二吊装孔和第三吊装孔封填防水及防腐蚀材料，相邻的第一防腐蚀层、第二防腐蚀层和第三防腐蚀层之间的间隙封填有热熔性材料。

5.一种盾构隧道复合管片环拼装方法，其特征在于，包括步骤：

A、通过管片拼接机将第一块普通复合管片吊起并放置到预定的位置，接着，施加推力将第一块普通复合管片轴向向前推于其前壁的第三螺栓顶入位于轴向前方的普通复合管片后壁的第三接孔中，并使第三螺栓的帽部勾卡于第三锁件的前端壁；

B、通过管片拼接机将第二块普通复合管片吊至其第三T型连接头与第一块普通管片的第二T型卡槽轴向相对后，将第二块普通复合管片轴向向前移动至其第三T型连接头轴向卡入第二T型卡槽，然后施加推力将第二块普通复合管片轴向向前推于其前壁的第三螺栓进入位于轴向前方的普通复合管片后壁的第三接孔中，并使第三螺栓的帽部勾卡于该第三锁件的前端壁；

C、按步骤B重复操作至完成一环盾构隧道复合管片环的所有普通复合管片的接装操作；

D、通过管片拼接机将邻接复合管片吊至其第二T型连接头与普通复合管片的第二T型卡槽轴向相对后，将邻接复合管片轴向向前移动至其第二T型连接头轴向卡入第二T型卡槽，然后施加推力将邻接复合管片轴向向前推于其前壁的第二螺栓进入位于轴向前方的邻接复合管片后壁的第二接孔中，并使第二螺栓的帽部勾卡于第二锁件的前端壁；

E、通过管片拼装机将封顶复合管片吊至其环向两侧的第一T型卡槽分别与邻接复合管片的第一T型连接头和普通管片的第三T型连接头轴向相对后，将封顶复合管片轴向向前移动至其两侧的第一T型卡槽分别卡于第一T型连接头和第三T型连接头外，然后施加推力将封顶复合管片轴向向前推于其前壁的第一螺栓进入位于轴向前方的封顶复合管片后壁的第一接孔中，并使第一螺栓的帽部勾卡于第一锁件的前端壁；

F、完成一环盾构隧道复合管片环的拼装操作，并如此重复操作至完成盾构隧道的所有复合管片环的拼装工作。

6.如权利要求5所述的盾构隧道复合管片环拼装方法，其特征在于：封顶复合管片、邻接复合管片和普通复合管片的中部位置有贯穿封顶管片和第一防腐蚀层、邻接管片和第二防腐蚀层以及普通管片和第三防腐蚀层的第一吊装孔、第二吊装孔和第三吊装孔，在完成复合管片环的拼装后，还包括在所述第一吊装孔、第二吊装孔和第三吊装孔封填防水及防腐蚀材料的过程。

7.如权利要求5所述的盾构隧道复合管片环拼装方法，其特征在于：复合管片环拼装后，还包括在相邻的第一防腐蚀层、第二防腐蚀层和第三防腐蚀层之间的间隙封填热熔性材料的过程。

8.一种盾构隧道复合管片的制造方法，其特征在于，包括步骤：

a、将预先成型好的第一防腐蚀层、第二防腐蚀层或者第三防腐蚀层以第一锚固件、第二锚固件或者第三锚固件朝上的方式铺于相应的管片模具的底壁后，将已制作好的管片钢筋骨架吊入管片模具中；

b、在钢筋骨架的纵向前端和后端分别安装第一芯棒和第一卡接件、第二芯棒和第二卡接件或者第三芯棒和第三卡接件，以及在钢筋骨架的环向两侧安装两个第一连接件、第一螺管和第二螺管或者第三螺管和第二连接件；

c、盖上模具的上盖板，将混凝土浆浇入管片模具中并振捣后，打开模具上盖板，并对混凝土外弧面进行收水、抹面；

d、静养预定时间以使混凝土浆凝固至预定强度后，进行脱模操作，得到封顶复合管片、邻接复合管片或者普通复合管片。

9.如权利要求8所述的盾构隧道复合管片的制造方法，其特征在于：在将第一防腐蚀层、第二防腐蚀层或者第三防腐蚀层以第一锚固件、第二锚固件或者第三锚固件朝上的方式铺于相应的管片模具的底壁之前，还包括用塑料刮刀清理管片模具底壁，并用压缩空气吹净管片模具内的积垢之后，用喷雾器在管片模具内表面均匀喷洒脱模剂的过程。

10.如权利要求8所述的盾构隧道复合管片的制造方法，其特征在于：还包括在钢筋骨架上安装第一连接件或者第二连接件前，在第一连接件或者第二连接件上固设将第一T型卡槽或者第二T型卡槽的开口封闭的薄层阻挡片，以及在脱模后将阻挡片敲碎或移除的过程。